Η μελέτη ενός τόσο ενδιαφέροντος θέματος όπως η χημεία θα πρέπει να ξεκινήσει με τα βασικά, δηλαδή την ταξινόμηση και την ονοματολογία των χημικών ενώσεων. Αυτό θα σας βοηθήσει να μην χαθείτε σε μια τόσο περίπλοκη επιστήμη και να βάλετε όλη τη νέα γνώση στη θέση της.
Συνοπτικά για τα κύρια πράγματα
Η ονοματολογία των χημικών ενώσεων είναι ένα σύστημα που περιλαμβάνει όλα τα ονόματα των χημικών ουσιών, τις ομάδες, τις τάξεις και τους κανόνες τους, με τη βοήθεια των οποίων γίνεται ο λεκτικός σχηματισμός των ονομάτων τους. Πότε αναπτύχθηκε;
Η πρώτη ονοματολογία της χημ. Οι ενώσεις αναπτύχθηκαν το 1787 από την Επιτροπή Γάλλων χημικών υπό την ηγεσία του A. L. Lavoisier. Μέχρι εκείνη την εποχή, τα ονόματα δόθηκαν στις ουσίες αυθαίρετα: σύμφωνα με ορισμένα σημάδια, σύμφωνα με τις μεθόδους απόκτησης, σύμφωνα με το όνομα του ανακάλυψε κ.λπ. Κάθε ουσία θα μπορούσε να έχει πολλά ονόματα, δηλαδή συνώνυμα. Η Επιτροπή αποφάσισε ότι οποιαδήποτε ουσία πρέπει να έχει μόνο μία ενιαία ονομασία. το όνομα μιας σύνθετης ουσίας μπορεί να αποτελείται από δύο λέξεις που υποδεικνύουν τον τύποκαι το φύλο της σύνδεσης και δεν πρέπει να έρχεται σε αντίθεση με τους γλωσσικούς κανόνες. Αυτή η ονοματολογία των χημικών ενώσεων έγινε πρότυπο για τη δημιουργία στις αρχές του 19ου αιώνα ονοματολογιών διαφόρων εθνικοτήτων, συμπεριλαμβανομένων των ρωσικών. Αυτό θα συζητηθεί περαιτέρω.
Τύποι ονοματολογίας χημικών ενώσεων
Φαίνεται ότι είναι απλά αδύνατο να κατανοήσουμε τη χημεία. Αλλά αν κοιτάξετε τους δύο τύπους χημικής ονοματολογίας. συνδέσεις, μπορείτε να δείτε ότι όλα δεν είναι τόσο περίπλοκα. Ποια είναι αυτή η ταξινόμηση; Ακολουθούν δύο τύποι ονοματολογίας χημικών ενώσεων:
- ανόργανο;
- οργανικό.
Τι είναι αυτά;
Απλές ουσίες
Η χημική ονοματολογία των ανόργανων ενώσεων είναι οι τύποι και τα ονόματα των ουσιών. Ένας χημικός τύπος είναι μια εικόνα συμβόλων και γραμμάτων που αντικατοπτρίζει τη σύνθεση μιας ουσίας χρησιμοποιώντας το περιοδικό σύστημα του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ. Το όνομα είναι η εικόνα της σύνθεσης μιας ουσίας που χρησιμοποιεί μια συγκεκριμένη λέξη ή ομάδα λέξεων. Η κατασκευή των τύπων πραγματοποιείται σύμφωνα με τους κανόνες της ονοματολογίας των χημικών ενώσεων και, χρησιμοποιώντας τους, δίνεται η ονομασία.
Το όνομα ορισμένων στοιχείων σχηματίζεται από τη ρίζα αυτών των ονομάτων στα λατινικά. Για παράδειγμα:
- С - Άνθρακας, λατ. carboneum, ρίζα «υδατάνθρακας». Παραδείγματα ενώσεων: CaC - καρβίδιο ασβεστίου; CaCO3 - ανθρακικό ασβέστιο.
- N - Άζωτο, λατ. άζωτο, ρίζα «νιτρ». Παραδείγματα ενώσεων: NaNO3 - νιτρικό νάτριο; Ca3N2 - νιτρίδιο ασβεστίου.
- H - Υδρογόνο, λατ. υδρογόνο,υδρορίζα. Παραδείγματα ενώσεων: NaOH - υδροξείδιο του νατρίου; NaH - υδρίδιο του νατρίου.
- O - Οξυγόνο, λατ. οξυγόνο, ρίζα «βόδι». Παραδείγματα ενώσεων: CaO - οξείδιο ασβεστίου; NaOH - υδροξείδιο του νατρίου.
- Fe - Σίδερο, λατ. ferrum, ρίζα «φερρ». Παραδείγματα σύνθεσης: K2FeO4 - φερριτικό κάλιο και ούτω καθεξής.
Τα προθέματα χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τον αριθμό των ατόμων σε μια ένωση. Στον πίνακα, για παράδειγμα, λαμβάνονται ουσίες οργανικής και ανόργανης χημείας.
| Αριθμός ατόμων | Πρόθεμα | Παράδειγμα |
| 1 | μονο- | μονοξείδιο του άνθρακα - CO |
| 2 | di- | διοξείδιο του άνθρακα - CO2 |
| 3 | τρία- | τριφωσφορικό νάτριο - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | τετραϋδροξοαργιλικό νάτριο - Na[Al(OH)4] |
| 5 | πεντα- | πεντανόλη - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | εξάνιο - C6H14 |
| 7 | hepta- | επτένιο - C7H14 |
| 8 | octa- | οκτίνη - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | δεκα- | Dean - C10H22 |
Βιολογικόουσίες
Με τις ενώσεις της οργανικής χημείας, τα πάντα δεν είναι τόσο απλά όσο με τα ανόργανα. Το γεγονός είναι ότι οι αρχές της χημικής ονοματολογίας των οργανικών ενώσεων βασίζονται σε τρεις τύπους ονοματολογίας ταυτόχρονα. Με την πρώτη ματιά, αυτό φαίνεται εκπληκτικό και μπερδεμένο. Ωστόσο, είναι αρκετά απλά. Ακολουθούν οι τύποι της ονοματολογίας χημικών ενώσεων:
- ιστορικό ή τετριμμένο;
- συστηματική ή διεθνής;
- ορθολογικό.
Προς το παρόν, χρησιμοποιούνται για να δώσουν ένα όνομα σε μια συγκεκριμένη οργανική ένωση. Ας εξετάσουμε καθένα από αυτά και ας βεβαιωθούμε ότι η ονοματολογία των κύριων κατηγοριών χημικών ενώσεων δεν είναι τόσο περίπλοκη όσο φαίνεται.
Trivial
Αυτή είναι η πρώτη ονοματολογία που εμφανίστηκε στην αρχή της ανάπτυξης της οργανικής χημείας, όταν δεν υπήρχε ούτε ταξινόμηση των ουσιών ούτε θεωρία για τη δομή των ενώσεων τους. Οι οργανικές ενώσεις έλαβαν τυχαία ονόματα ανάλογα με την πηγή παραγωγής. Για παράδειγμα, μηλικό οξύ, οξαλικό οξύ. Επίσης, τα διακριτικά κριτήρια με τα οποία δόθηκαν τα ονόματα ήταν το χρώμα, η οσμή και οι χημικές ιδιότητες. Ωστόσο, το τελευταίο σπάνια χρησίμευε ως λόγος, γιατί κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου ήταν γνωστές σχετικά λίγες πληροφορίες για τις δυνατότητες του οργανικού κόσμου. Ωστόσο, πολλά ονόματα αυτής της μάλλον παλιάς και στενής ονοματολογίας χρησιμοποιούνται συχνά μέχρι σήμερα. Για παράδειγμα: οξικό οξύ, ουρία, λουλακί (μωβ κρύσταλλοι), τολουόλιο, αλανίνη, βουτυρικό οξύ και πολλά άλλα.
Ορθολογικό
Αυτή η ονοματολογίαπροέκυψε από τη στιγμή που εμφανίστηκε η ταξινόμηση και η ενοποιημένη θεωρία της δομής των οργανικών ενώσεων. Έχει εθνικό χαρακτήρα. Οι οργανικές ενώσεις παίρνουν τα ονόματά τους από τον τύπο ή την κατηγορία στην οποία ανήκουν, ανάλογα με τα χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά τους (ακετυλένια, κετόνες, αλκοόλες, αιθυλένια, αλδεΰδες κ.λπ.). Προς το παρόν, μια τέτοια ονοματολογία χρησιμοποιείται μόνο σε περιπτώσεις όπου δίνει μια οπτική και πιο λεπτομερή ιδέα της εν λόγω ένωσης. Για παράδειγμα: μεθυλοακετυλένιο, διμεθυλοκετόνη, μεθυλική αλκοόλη, μεθυλαμίνη, χλωροοξικό οξύ και τα παρόμοια. Έτσι, από το όνομα γίνεται αμέσως σαφές από τι αποτελείται η οργανική ένωση, αλλά η ακριβής θέση των ομάδων υποκατάστατων δεν μπορεί ακόμη να προσδιοριστεί.
Διεθνής
Το πλήρες όνομά του είναι η συστηματική διεθνής ονοματολογία των χημικών ενώσεων IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Αναπτύχθηκε και προτάθηκε από τα συνέδρια της IUPAC το 1957 και το 1965. Οι κανόνες της διεθνούς ονοματολογίας, που δημοσιεύθηκαν το 1979, συγκεντρώθηκαν στο Blue Book.
Το θεμέλιο της συστηματικής ονοματολογίας των χημικών ενώσεων είναι η σύγχρονη θεωρία για τη δομή και την ταξινόμηση των οργανικών ουσιών. Αυτό το σύστημα στοχεύει να λύσει το κύριο πρόβλημα της ονοματολογίας: το όνομα όλων των οργανικών ενώσεων πρέπει να περιλαμβάνει τα σωστά ονόματα υποκαταστατών (συναρτήσεις) και την υποστήριξή τους - υδρογονάνθρακεςσκελετός. Πρέπει να είναι τέτοιο ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του μόνου σωστού δομικού τύπου.
Η επιθυμία να δημιουργηθεί μια ενιαία χημική ονοματολογία για τις οργανικές ενώσεις ξεκίνησε τη δεκαετία του '80 του XIX αιώνα. Αυτό συνέβη μετά τη δημιουργία από τον Alexander Mikhailovich Butlerov της θεωρίας της χημικής δομής, στην οποία υπήρχαν τέσσερις κύριες διατάξεις που αναφέρουν τη σειρά των ατόμων σε ένα μόριο, το φαινόμενο του ισομερισμού, τη σχέση μεταξύ της δομής και των ιδιοτήτων μιας ουσίας, καθώς και η επίδραση των ατόμων μεταξύ τους. Αυτό το γεγονός έλαβε χώρα το 1892 στο Συνέδριο των Χημικών στη Γενεύη, το οποίο ενέκρινε τους κανόνες για την ονοματολογία των οργανικών ενώσεων. Αυτοί οι κανόνες συμπεριλήφθηκαν στη βιολογική ονοματολογία της Γενεύης. Με βάση αυτό, δημιουργήθηκε το δημοφιλές βιβλίο αναφοράς Beilstein.
Φυσικά, με την πάροδο του χρόνου, η ποσότητα των οργανικών ενώσεων αυξήθηκε. Για το λόγο αυτό, η ονοματολογία γινόταν όλο και πιο περίπλοκη και προέκυψαν νέες προσθήκες, οι οποίες ανακοινώθηκαν και υιοθετήθηκαν στο επόμενο συνέδριο, που πραγματοποιήθηκε το 1930 στην πόλη της Λιέγης. Οι καινοτομίες βασίστηκαν στην ευκολία και τη συνοπτικότητα. Και τώρα η συστηματική διεθνής ονοματολογία έχει απορροφήσει ορισμένες από τις διατάξεις τόσο της Γενεύης όσο και της Λιέγης.
Έτσι, αυτοί οι τρεις τύποι συστηματοποίησης είναι οι βασικές αρχές της χημικής ονοματολογίας των οργανικών ενώσεων.
Ταξινόμηση απλών ενώσεων
Τώρα ήρθε η ώρα να γνωρίσουμε τα πιο ενδιαφέροντα: την ταξινόμηση τόσο των οργανικών όσο και των ανόργανων ουσιών.
Τώρα ο κόσμοςχιλιάδες διαφορετικές ανόργανες ενώσεις είναι γνωστές. Είναι σχεδόν αδύνατο να γνωρίζουμε όλα τα ονόματα, τους τύπους και τις ιδιότητές τους. Επομένως, όλες οι ουσίες της ανόργανης χημείας χωρίζονται σε κατηγορίες που ομαδοποιούν όλες τις ενώσεις σύμφωνα με παρόμοια δομή και ιδιότητες. Αυτή η ταξινόμηση φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.
| Ανόργανες ουσίες | |
| Απλό | Μέταλλο (μέταλλα) |
| Μη μεταλλικά (μη μέταλλα) | |
| Αμφοτερικά (αμφιγόνα) | |
| Ευγενή αέρια (αερογόνα) | |
| Σύνθετο | Οξείδια |
| Υδροξείδια (βάσεις) | |
| Αλάτια | |
| Δυαδικές ενώσεις | |
| Οξέα | |
Για την πρώτη διαίρεση χρησιμοποιήσαμε πόσα στοιχεία αποτελείται μια ουσία. Αν από άτομα ενός στοιχείου, τότε είναι απλό, και αν από δύο ή περισσότερα - σύνθετο.
Ας εξετάσουμε κάθε κατηγορία απλών ουσιών:
- Μέταλλα είναι τα στοιχεία που βρίσκονται στην πρώτη, δεύτερη, τρίτη ομάδα (εκτός από το βόριο) του περιοδικού πίνακα του D. I. Mendeleev, καθώς και στοιχεία δεκαετιών, λαντονοειδή και οκτινοειδή. Όλα τα μέταλλα έχουν κοινές φυσικές (ολκιμότητα, θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, μεταλλική λάμψη) και χημικές (αναγωγικές, αλληλεπίδραση με νερό, οξύ κ.λπ.) ιδιότητες.
- Τα μη μέταλλα περιλαμβάνουν όλα τα στοιχεία της όγδοης, έβδομης, έκτης (εκτός του πολώνιου) ομάδων, καθώς και αρσενικό, φώσφορο, άνθρακα (από την πέμπτη ομάδα), πυρίτιο, άνθρακα (από την τέταρτη ομάδα) και βόριο (από το τρίτο).
- ΑμφοτερικόΟι ενώσεις είναι εκείνες οι ενώσεις που μπορούν να επιδείξουν τις ιδιότητες τόσο των μη μετάλλων όσο και των μετάλλων. Για παράδειγμα, αλουμίνιο, ψευδάργυρος, βηρύλλιο και ούτω καθεξής.
- Τα ευγενή (αδρανή) αέρια περιλαμβάνουν στοιχεία της όγδοης ομάδας: ραδόνιο, ξένο, κρυπτόν, αργό, νέο, ήλιο. Η κοινή τους ιδιότητα είναι η χαμηλή δραστηριότητα.
Δεδομένου ότι όλες οι απλές ουσίες αποτελούνται από άτομα του ίδιου στοιχείου του Περιοδικού Πίνακα, τα ονόματά τους συνήθως συμπίπτουν με τα ονόματα αυτών των χημικών στοιχείων του πίνακα.
Για να διακρίνετε τις έννοιες του "χημικού στοιχείου" και της "απλής ουσίας", παρά την ομοιότητα των ονομάτων, πρέπει να κατανοήσετε τα εξής: με τη βοήθεια του πρώτου, σχηματίζεται μια σύνθετη ουσία, δεσμεύεται με τα άτομα άλλων στοιχείων, δεν μπορεί να θεωρηθεί ξεχωριστά ουσίες. Η δεύτερη ιδέα μας ενημερώνει ότι αυτή η ουσία έχει τις δικές της ιδιότητες, χωρίς να συνδέεται με άλλες. Για παράδειγμα, υπάρχει οξυγόνο που είναι μέρος του νερού και υπάρχει οξυγόνο που αναπνέουμε. Στην πρώτη περίπτωση, το στοιχείο ως μέρος του συνόλου είναι το νερό και στη δεύτερη περίπτωση, ως ουσία από μόνη της, την οποία αναπνέει ο οργανισμός των ζωντανών όντων.
Τώρα εξετάστε κάθε κατηγορία σύνθετων ουσιών:
- Τα οξείδια είναι μια σύνθετη ουσία που αποτελείται από δύο στοιχεία, ένα εκ των οποίων είναι το οξυγόνο. Τα οξείδια είναι: βασικά (όταν διαλυθούν στο νερό, σχηματίζονται σε βάσεις), αμφοτερικά (που σχηματίζονται με τη βοήθεια αμφοτερικών μετάλλων), όξινα (που σχηματίζονται από αμέταλλα σε καταστάσεις οξείδωσης από +4 έως +7), διπλά (σχηματίζονται με συμμετοχή των μετάλλων σε διάφοραβαθμούς οξείδωσης) και που δεν σχηματίζουν άλατα (για παράδειγμα, NO, CO, N2O και άλλα).
- Τα υδροξείδια περιλαμβάνουν ουσίες που έχουν στη σύνθεσή τους μια ομάδα - ΟΗ (υδροξυλική ομάδα). Είναι: βασικά, αμφοτερικά και όξινα.
- Άλατα ονομάζονται τέτοιες πολύπλοκες ενώσεις, οι οποίες περιλαμβάνουν ένα κατιόν μετάλλου και ένα ανιόν ενός υπολείμματος οξέος. Τα άλατα είναι: μέσο (κατιόν μετάλλου + ανιόν υπολείμματος οξέος). όξινο (κατιόν μετάλλου + μη υποκατεστημένο άτομο(α) υδρογόνου + υπόλειμμα οξέος). βασικό (κατιόν μετάλλου + υπόλειμμα οξέος + ομάδα υδροξυλίου). διπλό (δύο κατιόντα μετάλλων + υπόλειμμα οξέος). μικτή (κατιόν μετάλλου + δύο υπολείμματα οξέος).
- Μια δυαδική ένωση είναι μια ένωση δύο στοιχείων ή μια ένωση πολλών στοιχείων, που δεν περιλαμβάνει περισσότερα από ένα κατιόντα, ή ανιόντα, ή ένα σύμπλοκο κατιόν ή ανιόν. Για παράδειγμα, KF, CCl4, NH3 και ούτω καθεξής.
- Τα οξέα περιλαμβάνουν τέτοιες πολύπλοκες ουσίες των οποίων τα κατιόντα είναι αποκλειστικά ιόντα υδρογόνου. Τα αρνητικά τους ανιόντα ονομάζονται υπολείμματα οξέος. Αυτές οι σύνθετες ενώσεις μπορεί να είναι οξυγονωμένες ή ανοξικές, μονοβασικές ή διβασικές (ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου), ισχυρές ή αδύναμες.
Ταξινόμηση οργανικών ενώσεων
Όπως γνωρίζετε, οποιαδήποτε ταξινόμηση βασίζεται σε ορισμένα χαρακτηριστικά. Η σύγχρονη ταξινόμηση των οργανικών ενώσεων βασίζεται σε δύο πιο σημαντικά χαρακτηριστικά:
- δομή του σκελετού άνθρακα;
- παρουσία λειτουργικών ομάδων στο μόριο.
Λειτουργική ομάδα είναι εκείνα τα άτομα ή μια ομάδα ατόμων από τα οποία εξαρτώνται οι ιδιότητες των ουσιών. Καθορίζουν σε ποια κατηγορία ανήκει μια συγκεκριμένη ένωση.
| Υδρογονάνθρακες | ||
| Ακυκλικό | Όριο | |
| Απεριόριστο | Αιθυλένιο | |
| Ακετυλένιο | ||
| Diene | ||
| Κυκλικό | Κυκλοαλκάνια | |
| Αρωματικό | ||
- αλκοόλ (-OH);
- αλδεΰδες (-COH);
- καρβοξυλικά οξέα (-COOH);
- αμίνες (-NH2).
Για την ιδέα της πρώτης διαίρεσης των υδρογονανθράκων σε κυκλικές και άκυκλες κατηγορίες, είναι απαραίτητο να εξοικειωθείτε με τους τύπους των αλυσίδων άνθρακα:
- Γραμμικό (οι άνθρακες είναι διατεταγμένοι σε ευθεία γραμμή).
- Διακλαδισμένος (ένας από τους άνθρακες της αλυσίδας έχει δεσμό με τους άλλους τρεις άνθρακες, δηλαδή σχηματίζεται κλάδος).
- Κλειστό (τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν δακτύλιο ή κύκλο).
Αυτοί οι άνθρακες που έχουν κύκλους στη δομή τους ονομάζονται κυκλικοί και οι υπόλοιποι ονομάζονται άκυκλοι.
Σύντομη περιγραφή κάθε κατηγορίας οργανικών ενώσεων
- Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες (αλκάνια) δεν είναι ικανοί να προσθέσουν υδρογόνο και άλλα στοιχεία. Ο γενικός τύπος τους είναι C H2n+2. Ο απλούστερος εκπρόσωπος των αλκανίων είναι το μεθάνιο (CH4). Όλες οι επόμενες ενώσεις αυτής της κατηγορίας είναι παρόμοιες με το μεθάνιο στη δομή τους καιιδιότητες, αλλά διαφέρουν από αυτήν στη σύνθεση κατά μία ή περισσότερες ομάδες -CH2-. Μια τέτοια σειρά ενώσεων που υπακούουν σε αυτό το πρότυπο ονομάζεται ομόλογη. Τα αλκάνια μπορούν να εισέλθουν σε αντιδράσεις υποκατάστασης, καύσης, αποσύνθεσης και ισομερισμού (μετατροπή σε διακλαδισμένους άνθρακες).
- Τα κυκλοαλκάνια είναι παρόμοια με τα αλκάνια, αλλά έχουν κυκλική δομή. Ο τύπος τους είναι C H2n. Μπορούν να συμμετέχουν σε αντιδράσεις προσθήκης (για παράδειγμα, υδρογόνο, να γίνουν αλκάνια), υποκατάσταση και αφυδρογόνωση (απόληψη υδρογόνου).
- Οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες της σειράς αιθυλενίου (αλκένια) περιλαμβάνουν υδρογονάνθρακες με τον γενικό τύπο C H2n. Ο απλούστερος αντιπρόσωπος είναι το αιθυλένιο - C2H4. Έχουν έναν διπλό δεσμό στη δομή τους. Ουσίες αυτής της κατηγορίας εμπλέκονται στις αντιδράσεις προσθήκης, καύσης, οξείδωσης, πολυμερισμού (η διαδικασία συνδυασμού μικρών πανομοιότυπων μορίων σε μεγαλύτερα).
- Οι υδρογονάνθρακες των διενίων (αλκαδιένια) έχουν τον τύπο C H2n-2. Έχουν ήδη δύο διπλούς δεσμούς και μπορούν να εισέλθουν σε αντιδράσεις προσθήκης και πολυμερισμού.
- Ακετυλένιο (αλκίνια) διαφέρουν από άλλες κατηγορίες στο ότι έχουν έναν τριπλό δεσμό. Ο γενικός τύπος τους είναι C H2n-2. Ο απλούστερος εκπρόσωπος - ακετυλένιο - C2H2. Εισάγετε σε αντιδράσεις προσθήκης, οξείδωσης και πολυμερισμού.
- Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες (αρένες) ονομάζονται έτσι επειδή μερικοί από αυτούς έχουν ευχάριστη μυρωδιά. Έχουν κυκλική δομή. Ο γενικός τύπος τους είναι CH2n-6. Ο απλούστερος αντιπρόσωπος είναι το βενζόλιο - C6H6. Μπορούν να υποστούν αντιδράσεις αλογόνωσης (αντικατάσταση ατόμων υδρογόνου από άτομα αλογόνου), νίτρωση, προσθήκη και οξείδωση.
