Nomenklatura hemijskih jedinjenja: skup imena, vrsta i klasifikacije

Proučavanje tako zanimljivog predmeta kao što je hemija trebalo bi da počne sa osnovama osnova, odnosno sa klasifikacijom i nomenklaturom hemijskih jedinjenja. To će vam pomoći da se ne izgubite u tako složenoj nauci i stavite svo novo znanje na njeno mjesto.

Ukratko o glavnoj stvari

Nomenklatura hemijskih jedinjenja je sistem koji uključuje sve nazive hemikalija, njihove grupe, klase i pravila po kojima se formiraju njihova imena. Kada je razvijen?

Prva nomenklatura hemikalija. jedinjenja je razvijen u 1787 od strane Komisije francuskih hemičara pod vodstvom. L. Lavoisier. Do tada su imena supstanci davana proizvoljno: po nekim znakovima, metodama proizvodnje, po imenu pronalazača i tako dalje. Svaka supstanca može imati nekoliko imena, odnosno sinonima. Komisija je odlučila da bilo koja supstanca treba imati samo jedno ime; naziv složene supstance može se sastojati od dvije riječi koje označavaju vrstu i Rod spoja i ne bi trebao biti u suprotnosti s jezičkim normama. Ova nomenklatura hemijskih spojeva postala je model za stvaranje nomenklatura različitih nacionalnosti, uključujući ruski, na početku XIX veka. O tome ćemo dalje razgovarati.

Vrste nomenklature hemijskih jedinjenja

Čini se da je hemiju jednostavno nemoguće razumjeti. Ali ako se upoznate sa dvije vrste nomenklature hemikalija. jedinjenja, možete biti sigurni da sve nije tako teško. Šta je ova klasifikacija? Evo dvije vrste nomenklature hemijskih spojeva:

• neorganski;
• organski.

Kakvi su oni?

Jednostavne supstance

Hemijska nomenklatura neorganskih jedinjenja sastoji se od formula i naziva supstanci. Hemijska formula je slika simbola i slova koja odražavaju sastav supstance koristeći periodični sistem Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva. Naziv je slika sastava supstance koja koristi određenu riječ ili grupu riječi. Formule su konstruisane prema pravilima nomenklature hemijskih jedinjenja i, koristeći ih, daje se oznaka.

Naziv nekih elemenata formiran je od korijena ovih imena na latinskom. Na primjer:

• C-Ugljik, Lat. carboneum, "korijen ugljenih hidrata". Primjeri jedinjenja: CaC-kalcijum karbid; CaCO₃ - kalcijum karbonat.
• N-Azot, Latinski. nitrogenium, korijen "od Nitra". Primjeri spojeva: NaNO₃ - natrijum nitrat; Ca₃N₂ - kalcijum nitrid.
• H-vodonik, lat. hydrogenium, korijen "hidro". Primjeri spojeva: NaOH - natrijum hidroksid; NaH-natrijum hidrid.
• O-kiseonik, lat. oksigenium, korijen "od vola". Primjeri spojeva: CaO-kalcijum oksid; NaOH-natrijum hidroksid.
• Fe-Iron, lat. ferrum, korijen "od ferrum". Primjeri spojeva: K₂FeO₄ - kalijum Ferrat i tako dalje.

Da bi se opisao broj atoma u spoju, koriste se prefiksi. U tabeli za primjere uzimaju se supstance organske i neorganske hemije.

Broj atoma	Prefiks	Primjer
1	mono-	ugljen monoksid-CO
2	di-	ugljen-dioksid-CO2
3	tri-	trifosfat natrijum - na5P3O10
4	tetro-	tetrahidroksoaluminat natrijum-na[Al (OH)4]
5	penta-	pentanol-C5N11On
6	hexa-	heksan-C6H14
7	hepta-	hepten-C7H14
8	Okta-	oktin-C8H14
9	nona-	nonan-C9H20
10	deca-	decan-C10H22

Organske supstance

Sa jedinjenjima organske hemije sve nije tako jednostavno kao sa neorganskim. Činjenica je da se principi hemijske nomenklature organskih jedinjenja zasnivaju na tri vrste nomenklatura odjednom. Na prvi pogled djeluje iznenađujuće i zbunjujuće. Međutim, oni su prilično jednostavni. Evo vrsta nomenklature hemijskih spojeva:

• istorijski ili trivijalni;
• sistematski ili međunarodni;
• racionalno.

Trenutno , korišćeni su da bi se dalo ime određenom organskom spoju. Pogledajmo svaki od njih i uvjerimo se da nomenklatura glavnih klasa hemijskih spojeva nije tako komplikovana kao što se čini.

Trivijalno

Ovo je prva nomenklatura koja se pojavila na početku razvoja organske hemije, kada nije postojala klasifikacija supstanci ili teorija strukture njihovih jedinjenja. Organska jedinjenja su dodeljena nasumičnim imenima prema izvoru. Na primjer, jabučna kiselina, oksalna kiselina. Takođe, karakteristični kriterijumi po kojima su imena data bili su boja, miris i hemijska svojstva. Međutim, ovo posljednje rijetko je služilo kao razlog, jer se u tom periodu znalo relativno malo informacija o mogućnostima organskog svijeta. Međutim, mnoga imena ove prilično stare i uske nomenklature često se i dalje koriste. Na primjer: sirćetna kiselina, urea, indigo (ljubičasti kristali), toluen, alanin, maslačna kiselina i mnogi drugi.

Racionalno

Ova nomenklatura nastala je od pojave klasifikacije i jedinstvene teorije strukture organskih spojeva. Ima nacionalni karakter. Organska jedinjenja dobijaju imena po vrsti ili klasi kojoj pripadaju, prema svojim hemijskim i fizičkim karakteristikama (acetileni, ketoni, alkoholi, etileni, aldehidi i tako dalje). Trenutno se takva nomenklatura koristi isključivo u slučajevima kada daje vizuelnu i detaljniju predstavu o predmetnom spoju. Na primjer: metilacetilen, dimetil keton, metil alkohol, metilamin, hloroctena kiselina i slično. Tako iz naziva odmah postaje jasno od čega se sastoji organsko jedinjenje, ali je ipak nemoguće odrediti precizniju lokaciju grupa supstituenata.

Međunarodni

Njegov puni naziv je sistematska međunarodna nomenklatura hemijskih jedinjenja IUPAC (IUPAC, Međunarodna unija čistih i primenjene hemije, Međunarodna unija teorijske i primenjene hemije). Razvili su ga i preporučili kongresi IUPAC-a 1957. i 1965. godine. Pravila međunarodne nomenklature, objavljena 1979. godine, prikupljena su u "plavoj knjizi" (BlueBook).

Osnova sistematske nomenklature hemijskih jedinjenja je moderna teorija strukture i klasifikacije organskih supstanci. Ovaj sistem ima za cilj da reši glavni problem nomenklature: naziv svih organskih jedinjenja treba da sadrži tačne nazive supstituenata (funkcija) i njihovu podršku - ugljikovodični kostur. Trebao bi biti takav da se može koristiti za određivanje jedine tačne strukturne formule.

Želja za stvaranjem jedinstvene hemijske nomenklature za organska jedinjenja nastala je 80-ih godina XIX veka. To se dogodilo nakon stvaranja teorije hemijske strukture Aleksandra Mihajloviča Butlerova, u kojoj su postojale četiri glavne odredbe koje govore o redoslijedu atoma u molekuli, fenomenu izomerizma, odnosu strukture i svojstava materije, kao i kao uticaj atoma jedan na drugog. Ovaj događaj se dogodio 1892. godine na Kongresu hemijskih naučnika u Ženevi, koji je odobrio pravila za nomenklaturu organskih jedinjenja. Ova pravila su uključena u organsku pod imenom Ženevske nomenklature. Na osnovu njega kreiran je popularni beilsteinov priručnik.

Naravno, vremenom je rastao broj organskih jedinjenja. Iz tog razloga, nomenklatura se cijelo vrijeme komplicirala, a pojavili su se i novi dodaci, koji su najavljeni i usvojeni na sljedećem kongresu održanom 1930. godine u gradu Liege. Inovacije su bile zasnovane na praktičnosti i sažetosti. A sada je sistematska međunarodna nomenklatura apsorbirala neke odredbe i Ženeve i Liegea.

Dakle, ove tri vrste sistematizacije su osnovni principi hemijske nomenklature organskih jedinjenja.

Klasifikacija jednostavnih jedinjenja

Sada je vrijeme da se upoznamo sa najzanimljivijim: klasifikacijom i organskih i neorganskih supstanci.

Hiljade različitih neorganskih jedinjenja sada su poznate svetu. Gotovo je nemoguće znati sva njihova imena, formule i svojstva. Stoga su sve supstance neorganske hemije podeljene u klase, grupišući sva jedinjenja po sličnoj strukturi i svojstvima. Ova klasifikacija je predstavljena u donjoj tabeli.

Neorganske supstance
Jednostavan	Metal (metali)
	Nemetalni (nemetali)
	Amfoterni (amfigeni)
	Plemeniti gasovi (aerogeni)
Kompleks	Oksidi
	Hidroksidi (baze)
	Soli
	Binarne veze
	Kiseline

Za prvo odvajanje koristili smo od koliko elemenata se sastoji supstanca. Ako se sastoji od atoma jednog elementa, onda je jednostavan, a ako se sastoji od dva ili više, složen je.

Razmotrimo svaku klasu jednostavnih supstanci:

1. Metali su elementi koji se nalaze u prvoj, drugoj i trećoj grupi (osim bora) periodnog sistema D. I. Mendeleev, kao i elementi decenija, lantonoida i oktinoida. Svi metali imaju zajednička fizička (savitljivost, toplotna i električna provodljivost, metalni sjaj) i hemijska (redukciona, interakcija sa vodom, kiselinom i tako dalje) svojstva.
2. Nemetali obuhvataju sve elemente osme, sedme, šeste (osim polonijumske) grupe, kao i arsen, fosfor, ugljenik (iz pete grupe), silicijum, ugljenik (iz četvrte grupe) i bor (iz treće).
3. Amfoterna jedinjenja su jedinjenja koja mogu pokazati svojstva i nemetala i metala. Na primjer, aluminijum, cink, berilijum i tako dalje.
4. Plemeniti (inertni) gasovi uključuju elemente osme grupe: radon, xeon, kripton, argon, neon, helijum. Njihova zajednička imovina je niska aktivnost.

Pošto se sve jednostavne supstance sastoje od atoma istog elementa periodnog sistema, njihova imena se obično poklapaju sa nazivima ovih hemijskih elemenata.

Razlikovati koncepte "hemijskog elementa" i "jednostavna supstanca", , uprkos sličnosti imena, morate razumjeti sljedeće: uz pomoć prvog nastaje složena supstanca, veže se za atome drugih elemenata, ne može se posmatrati odvojeno od bilo koje složene supstance. Drugi koncept nam daje do znanja da ova supstanca ima svoja svojstva bez druženja s drugima. Na primjer, postoji kiseonik koji je dio vode i postoji kiseonik koji udišemo. U prvom slučaju, element kao dio cjeline je voda, a u drugom - as supstanca sama po sebi koju udiše organizam živih bića.

Sada razmotrimo svaku klasu složenih supstanci:

1. Oksidi su složena supstanca koja se sastoji od dva elementa, od kojih je jedan kiseonik. Oksidi su: bazični (kada se rastvore u vodi, formiraju se u baze), amfoterni (nastali uz pomoć amfoternih metala), kiseli (formirani od nemetala u oksidacionim stanjima od +4 do +7), dvostruki (formirani uz učešće metala u različitim oksidacionim stepenima) i bez soli (na primjer, NO, CO, N₂O i drugi).
2. Hidroksidi uključuju supstance koje imaju - OH grupa (hidroksilna grupa) u njihovom sastavu. Oni su: bazični, amfoterni i kiseli.
3. Soli se nazivaju tako složena jedinjenja, koja uključuju metalni kation i anion kiselinskog ostatka. Soli su: srednje (metalni kation + anion kiselih ostataka); kisela (metalni kation + nesupstituirani atom vodika (s) + kiselinski ostatak); bazni (metalni kation + kiselinski ostatak + hidroksilna grupa); dvostruki (dva metalna kationa + kiselinski ostatak); mješoviti (metalni kation + dva kiselinska ostatka).
4. Binarno jedinjenje je jedinjenje sa dva elementa ili jedinjenje sa više elemenata koje uključuje ne više od jednog kationa, ili aniona, ili složenog kationa, ili aniona. Na primjer, KF, CCl₄, NH₃ i tako dalje.
5. Kiseline uključuju tako složene supstance čiji su kationi isključivo Joni vodonika. Njihovi negativni anioni nazivaju se kiselinskim ostacima. Ova složena jedinjenja mogu biti bez kiseonika ili bez kiseonika, monobazna ili dvobazna (u zavisnosti od broja atoma vodonika), jaka ili slaba.

Klasifikacija organskih jedinjenja

Kao što znate, svaka klasifikacija se zasniva na određenim karakteristikama. Savremena klasifikacija organskih jedinjenja zasniva se na dve važne karakteristike:

• struktura ugljeničnog skeleta;
• prisustvo funkcionalnih grupa u molekuli.

Funkcionalna grupa su oni atomi ili grupa atoma od kojih zavise svojstva supstanci. Oni određuju kojoj klasi pripada određeni spoj.

Ugljovodonici
Aciklični	Marginalno
	Nezasićeno	Etilen
		Acetilen
		Diene
Ciklički	Cikloalkani
	Aromatični

• alkoholi (- OH);
• aldehidi (- COH);
• karboksilne kiseline (- COOH);
• amini (-NH2 ).

Za koncept prvog odvajanja ugljovodonika u ciklične i aciklične klase potrebno je upoznati se sa vrstama ugljeničnih lanaca:

• Linearno (ugljenici se nalaze duž prave linije).
• Razgranat (jedan od ugljenika lanca ima vezu sa ostala tri ugljenika, odnosno formira se grananje).
• Zatvoreno (atomi ugljenika formiraju prsten ili ciklus).

Oni ugljenici koji imaju cikluse u svojoj strukturi nazivaju se ciklični, a ostali su aciklični.

Kratak opis svake klase organskih spojeva

1. Marginalni ugljovodonici (alkani) nisu sposobni spojiti vodonik i bilo koje druge elemente. Njihova opšta formula je C_nH_2n+2. Najjednostavniji predstavnik alkana je metan (CH₄). Sva naredna jedinjenja ove klase slična su metanu po svojoj strukturi i svojstvima, ali se od njega razlikuju po sastavu za jednu ili više grupa-CH₂-. Takav niz spojeva koji poštuju ovaj obrazac naziva se homološkim. Alkani su sposobni da uđu u reakcije supstitucije, gorenje, razgradnja i izomerizacija (transformacija u ugljeničnu razgranatu strukturu).
2. Cikloalkani su slični alkanima, ali imaju cikličnu strukturu. Njihova formula je C_nH_2n. Oni mogu učestvovati u reakcijama sabiranja (na primjer, vodik, postajući alkani), supstituciji i dehidrogenaciji (povlačenje vodika).
3. Za nezasićene ugljovodonike etilenske serije (alkeni) uključuju ugljovodonike sa opštom formulom C_nH_2n. Najjednostavniji predstavnik je etilen-C₂H₄. Imaju jednu dvostruku vezu u svojoj strukturi. Supstance ove klase učestvuju pored toga, gorenje, reakcije oksidacije, polimerizacije (proces spajanja malih identičnih molekula u veće).
4. Dienski (alkadienski) ugljovodonici imaju formulu C_nH_2n-2. Oni već imaju dvije dvostruke veze i sposobni su za spajanje i reakcije polimerizacije.
5. Acetilen (alkini) se razlikuje od drugih klasa po tome što ima jednu trostruku vezu. Njihova opšta formula je C_nH_2n-2. Najjednostavniji predstavnik je acetilen-C₂H_2. Uđite u reakcije sabiranja, oksidacije i polimerizacije.
6. Aromatični ugljovodonici (arene) su tako nazvani jer neki od njih imaju prijatan miris. Imaju cikličnu strukturu. Njihova opšta formula je C_nH_2n-6. Najjednostavniji predstavnik je benzen-C₆H₆. Mogu se podvrgnuti reakcijama halogenacije (zamjena atoma vodonika atomima halogena), nitraciji, adiciji i oksidaciji.