Študij tako zanimivega predmeta, kot je kemija, bi se moral začeti z osnovami, in sicer s klasifikacijo in nomenklaturo kemičnih spojin. To vam bo pomagalo, da se ne boste izgubili v tako zapleteni znanosti in postavili vsa nova znanja na svoje mesto.
Na kratko o glavnih stvareh
Nomenklatura kemičnih spojin je sistem, ki vključuje vsa imena kemikalij, njihove skupine, razrede in pravila, s pomočjo katerih poteka besedotvorba njihovih imen. Kdaj je bil razvit?
Prva nomenklatura kem. spojine je leta 1787 razvila Komisija francoskih kemikov pod vodstvom A. L. Lavoisierja. Do takrat so bila imena snovem dajana poljubno: po nekaterih znakih, po načinih pridobivanja, po imenu odkritelja itd. Vsaka snov ima lahko več imen, torej sopomenk. Komisija se je odločila, da mora imeti vsaka snov samo eno ime; ime kompleksne snovi je lahko sestavljeno iz dveh besed, ki označujeta vrstoin spol povezave ter ne sme biti v nasprotju z jezikovnimi normami. Ta nomenklatura kemičnih spojin je v začetku 19. stoletja postala zgled za ustvarjanje nomenklatur različnih narodnosti, vključno z ruskimi. O tem bomo še razpravljali.
Vrste nomenklature kemičnih spojin
Zdi se, da je preprosto nemogoče razumeti kemijo. Toda če pogledate dve vrsti kemične nomenklature. povezave, lahko vidite, da vse ni tako zapleteno. Kakšna je ta klasifikacija? Tu sta dve vrsti nomenklature kemičnih spojin:
- anorgansko;
- organsko.
Kaj so?
preproste snovi
Kemična nomenklatura anorganskih spojin so formule in imena snovi. Kemična formula je podoba simbolov in črk, ki odraža sestavo snovi z uporabo periodičnega sistema Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Ime je podoba sestave snovi z uporabo določene besede ali skupine besed. Konstrukcija formul se izvaja v skladu s pravili nomenklature kemičnih spojin in z njihovo uporabo je podana oznaka.
Ime nekaterih elementov je sestavljeno iz korena teh imen v latinščini. Na primer:
- С - Ogljik, lat. carboneum, koreninski "carb". Primeri spojin: CaC - kalcijev karbid; CaCO3 - kalcijev karbonat.
- N - dušik, lat. dušik, koren "nitr". Primeri spojin: NaNO3 - natrijev nitrat; Ca3N2 - kalcijev nitrid.
- H - vodik, lat. vodik,hidro korenina. Primeri spojin: NaOH - natrijev hidroksid; NaH - natrijev hidrid.
- O - kisik, lat. kisik, korenina "vola". Primeri spojin: CaO - kalcijev oksid; NaOH - natrijev hidroksid.
- Fe - železo, lat. ferrum, koren "ferr". Primeri spojin: K2FeO4 - kalijev ferat in tako naprej.
Predpone se uporabljajo za opis števila atomov v spojini. V tabeli so na primer vzete snovi tako organske kot anorganske kemije.
| Število atomov | Predpona | Primer |
| 1 | mono- | ogljikov monoksid - CO |
| 2 | di- | ogljikov dioksid - CO2 |
| 3 | tri- | natrijev trifosfat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natrijev tetrahidroksoaluminat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | heksan - C6H14 |
| 7 | hepta- | hepten - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Ekološkosnovi
Pri spojinah organske kemije ni vse tako preprosto kot pri anorganskih. Dejstvo je, da načela kemične nomenklature organskih spojin temeljijo na treh vrstah nomenklature hkrati. Na prvi pogled se zdi to presenetljivo in zmedeno. Vendar so precej preprosti. Tu so vrste nomenklature kemičnih spojin:
- zgodovinsko ali trivialno;
- sistematično ali mednarodno;
- racionalno.
Trenutno se uporabljajo za poimenovanje določene organske spojine. Razmislimo o vsakem od njih in se prepričajmo, da nomenklatura glavnih razredov kemičnih spojin ni tako zapletena, kot se zdi.
trivialno
To je prva nomenklatura, ki se je pojavila na začetku razvoja organske kemije, ko ni bilo ne klasifikacije snovi ne teorije o zgradbi njihovih spojin. Organskim spojinam so bila dodeljena naključna imena glede na vir pridelave. Na primer, jabolčna kislina, oksalna kislina. Razločevalna merila, po katerih so bila imena dana, so bila tudi barva, vonj in kemične lastnosti. Vendar pa je slednje le redkokdaj služilo kot razlog, saj je bilo v tem obdobju znanega razmeroma malo informacij o možnostih organskega sveta. Vendar se še danes pogosto uporablja veliko imen te precej stare in ozke nomenklature. Na primer: ocetna kislina, sečnina, indigo (vijolični kristali), toluen, alanin, maslena kislina in mnogi drugi.
Rational
Ta nomenklaturaje nastala od trenutka, ko se je pojavila klasifikacija in enotna teorija strukture organskih spojin. Ima nacionalni značaj. Organske spojine dobijo imena po vrsti ali razredu, v katerega spadajo, glede na njihove kemijske in fizikalne lastnosti (acetileni, ketoni, alkoholi, etileni, aldehidi itd.). Trenutno se taka nomenklatura uporablja le v primerih, ko daje vizualno in podrobnejšo predstavo o zadevni spojini. Na primer: metil acetilen, dimetil keton, metil alkohol, metilamin, kloroocetna kislina in podobno. Tako je iz imena takoj jasno, iz česa je sestavljena organska spojina, vendar natančne lokacije substituentskih skupin še ni mogoče določiti.
mednarodna
Njegovo polno ime je sistematična mednarodna nomenklatura kemičnih spojin IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Razvili so ga in priporočili kongresi IUPAC leta 1957 in 1965. Pravila mednarodne nomenklature, objavljena leta 1979, so bila zbrana v Modri knjigi.
Osnova sistematične nomenklature kemičnih spojin je sodobna teorija zgradbe in klasifikacije organskih snovi. Namen tega sistema je rešiti glavni problem nomenklature: ime vseh organskih spojin mora vsebovati pravilna imena substituentov (funkcij) in njihove podpore - ogljikovodik.okostje. Biti mora takšna, da se lahko uporablja za določitev edine pravilne strukturne formule.
Želja po oblikovanju enotne kemijske nomenklature za organske spojine je nastala v 80-ih letih XIX stoletja. To se je zgodilo po tem, ko je Aleksander Mihajlovič Butlerov ustvaril teorijo kemijske strukture, v kateri so bile štiri glavne določbe, ki govorijo o vrstnem redu atomov v molekuli, pojavu izomerizma, razmerju med strukturo in lastnostmi snovi, kot tudi vpliv atomov drug na drugega. Ta dogodek se je zgodil leta 1892 na kongresu kemikov v Ženevi, ki je odobril pravila za nomenklaturo organskih spojin. Ta pravila so bila vključena v organsko snov, imenovano Ženevska nomenklatura. Na podlagi nje je nastala priljubljena referenčna knjiga Beilstein.
Seveda je sčasoma količina organskih spojin rasla. Zaradi tega se je nomenklatura ves čas zapletala, pojavile so se nove dopolnitve, ki so bile objavljene in sprejete na naslednjem kongresu, ki je potekal leta 1930 v mestu Liege. Inovacije so temeljile na priročnosti in jedrnatosti. In zdaj je sistematična mednarodna nomenklatura absorbirala nekatere določbe iz Ženeve in Liegea.
Tako so te tri vrste sistematizacije osnovna načela kemijske nomenklature organskih spojin.
Razvrstitev preprostih spojin
Zdaj je čas, da se seznanite z najbolj zanimivim: klasifikacijo organskih in anorganskih snovi.
Zdaj svetznanih je na tisoče različnih anorganskih spojin. Skoraj nemogoče je poznati vsa njihova imena, formule in lastnosti. Zato so vse snovi anorganske kemije razdeljene v razrede, ki združujejo vse spojine glede na podobno zgradbo in lastnosti. Ta razvrstitev je prikazana v spodnji tabeli.
| anorganske snovi | |
| preprosto | kovina (kovine) |
| Nekovinske (nekovinske) | |
| Amfoterni (amfigeni) | |
| Žlahtni plini (aerogeni) | |
| kompleksno | oksidi |
| Hidroksidi (baze) | |
| soli | |
| Binarne spojine | |
| kisline | |
Za prvo razdelitev smo uporabili, koliko elementov je sestavljena snov. Če iz atomov enega elementa, potem je preprosto, če pa iz dveh ali več - zapleteno.
Upoštevajmo vsak razred preprostih snovi:
- Kovine so elementi, ki se nahajajo v prvi, drugi, tretji skupini (razen bora) periodnega sistema D. I. Mendelejeva, pa tudi elementi desetletja, lantonoidi in oktinoidi. Vse kovine imajo skupne fizikalne (duktilnost, toplotna in električna prevodnost, kovinski lesk) in kemične (reduciranje, interakcija z vodo, kislino itd.) lastnosti.
- Nekovine vključujejo vse elemente osme, sedme, šeste (razen polonija) skupine, pa tudi arzen, fosfor, ogljik (iz pete skupine), silicij, ogljik (iz četrte skupine) in bor (od tretjega).
- AmfoteričnoSpojine so tiste spojine, ki lahko kažejo lastnosti nekovin in kovin. Na primer, aluminij, cink, berilij in tako naprej.
- Žlahtni (inertni) plini vključujejo elemente osme skupine: radon, xeon, kripton, argon, neon, helij. Njihova skupna lastnost je nizka aktivnost.
Ker so vse preproste snovi sestavljene iz atomov istega elementa periodnega sistema, njihova imena običajno sovpadajo z imeni teh kemičnih elementov tabele.
Če želite razlikovati med pojmoma "kemični element" in "preprosta snov", morate kljub podobnosti imen razumeti naslednje: s pomočjo prvega nastane kompleksna snov, ki se veže na atomov drugih elementov, ga ni mogoče obravnavati ločeno kot snovi. Drugi koncept nam daje vedeti, da ima ta snov svoje lastnosti, ne da bi bila povezana z drugimi. Na primer, obstaja kisik, ki je del vode, in obstaja kisik, ki ga dihamo. V prvem primeru je element kot del celote voda, v drugem primeru pa kot substanca sama po sebi, ki jo organizem živih bitij diha.
Zdaj razmislite o vsakem razredu kompleksnih snovi:
- Oksidi so kompleksna snov, sestavljena iz dveh elementov, od katerih je eden kisik. Oksidi so: bazični (ko se raztopijo v vodi, tvorijo baze), amfoterni (nastanejo s pomočjo amfoternih kovin), kisli (tvorijo jih nekovine v oksidacijskih stanjih od +4 do +7), dvojni (nastanejo z sodelovanje kovin v različstopnje oksidacije) in ne tvorijo soli (na primer NO, CO, N2O in drugi).
- Hidroksidi vključujejo snovi, ki imajo v svoji sestavi skupino - OH (hidroksilna skupina). So: bazična, amfoterna in kisla.
- Soli imenujemo takšne kompleksne spojine, ki vključujejo kovinski kation in anion kislinskega ostanka. Soli so: srednje (kovinski kation + anion kislinskega ostanka); kisla (kovinski kation + nesubstituirani atom(i) vodika + kislinski ostanek); bazični (kovinski kation + kislinski ostanek + hidroksilna skupina); dvojni (dva kovinska kationa + kislinski ostanek); mešano (kovinski kation + dva kislinska ostanka).
- Binarna spojina je dvo- ali večelementna spojina, ki ne vključuje več kot enega kationa ali aniona ali kompleksnega kationa ali aniona. Na primer, KF, CCl4, NH3 in tako naprej.
- Kisline vključujejo tako kompleksne snovi, katerih kationi so izključno vodikovi ioni. Njihovi negativni anioni se imenujejo kislinski ostanki. Te kompleksne spojine so lahko oksigenirane ali anoksične, enobazične ali dvobazične (odvisno od števila vodikovih atomov), močne ali šibke.
Razvrstitev organskih spojin
Kot veste, vsaka klasifikacija temelji na določenih značilnostih. Sodobna klasifikacija organskih spojin temelji na dveh najpomembnejših značilnostih:
- struktura ogljikovega skeleta;
- prisotnost funkcionalnih skupin v molekuli.
Funkcionalna skupina so tisti atomi ali skupina atomov, od katerih so odvisne lastnosti snovi. Določajo, v kateri razred pripada določena spojina.
| ogljikovodiki | ||
| aciklično | Omejitev | |
| Neomejeno | etilen | |
| acetilen | ||
| Diene | ||
| ciklično | cikloalkani | |
| Aromatično | ||
- alkoholi (-OH);
- aldehidi (-COH);
- karboksilne kisline (-COOH);
- amini (-NH2).
Za koncept prve delitve ogljikovodikov na ciklične in aciklične razrede se je potrebno seznaniti z vrstami ogljikovih verig:
- Linearno (ogljiki so razporejeni vzdolž ravne črte).
- Razvejano (eden od ogljikov verige ima vez z ostalimi tremi ogljiki, to pomeni, da nastane veja).
- Zaprto (ogljikovi atomi tvorijo obroč ali cikel).
Tisti ogljiki, ki imajo v svoji strukturi cikle, se imenujejo ciklični, ostali pa aciklični.
Kratek opis vsakega razreda organskih spojin
- Nasičeni ogljikovodiki (alkani) niso sposobni dodajati vodika in drugih elementov. Njihova splošna formula je C H2n+2. Najpreprostejši predstavnik alkanov je metan (CH4). Vse nadaljnje spojine tega razreda so po svoji strukturi podobne metanu inlastnosti, vendar se od njega razlikujejo po sestavi za eno ali več skupin -CH2-. Takšen niz spojin, ki upošteva ta vzorec, se imenuje homologen. Alkani lahko vstopijo v reakcije substitucije, zgorevanja, razgradnje in izomerizacije (pretvorba v razvejane ogljike).
- Cikloalkani so podobni alkanom, vendar imajo ciklično strukturo. Njihova formula je C H2n. Lahko sodelujejo pri reakcijah adicije (na primer vodik, postajajo alkani), substituciji in dehidrogenaciji (odvzem vodika).
- Nenasičeni ogljikovodiki iz serije etilen (alkeni) vključujejo ogljikovodike s splošno formulo C H2n. Najpreprostejši predstavnik je etilen - C2H4. V svoji strukturi imajo eno dvojno vez. Snovi tega razreda so vključene v reakcije dodajanja, zgorevanja, oksidacije, polimerizacije (proces združevanja majhnih enakih molekul v večje).
- Dienski (alkadieni) ogljikovodiki imajo formulo C H2n-2. Imajo že dve dvojni vezi in so sposobni vstopiti v reakcije adicije in polimerizacije.
- Acetilen (alkini) se od drugih razredov razlikujejo po eno trojno vez. Njihova splošna formula je C H2n-2. Najpreprostejši predstavnik - acetilen - C2H2. Vstopite v reakcije dodajanja, oksidacije in polimerizacije.
- Aromatični ogljikovodiki (areni) so tako imenovani, ker imajo nekateri prijeten vonj. Imajo ciklično strukturo. Njihova splošna formula je CH2n-6. Najpreprostejši predstavnik je benzen - C6H6. Lahko so podvrženi reakcijam halogeniranja (zamenjava vodikovih atomov z atomi halogenov), nitriranja, dodajanja in oksidacije.
