Štúdium takého zaujímavého predmetu, akým je chémia, by malo začať základmi, konkrétne klasifikáciou a názvoslovím chemických zlúčenín. To vám pomôže nestratiť sa v takejto komplexnej vede a umiestniť všetky nové poznatky na svoje miesto.
Stručne o hlavných veciach
Názvoslovie chemických zlúčenín je systém, ktorý zahŕňa všetky názvy chemikálií, ich skupiny, triedy a pravidlá, pomocou ktorých sa uskutočňuje slovotvorba ich názvov. Kedy bol vyvinutý?
Prvá nomenklatúra chem. zlúčeniny vyvinula v roku 1787 Komisia francúzskych chemikov pod vedením A. L. Lavoisiera. Dovtedy boli látky pomenované ľubovoľne: podľa nejakých znakov, podľa spôsobov získavania, podľa mena objaviteľa atď. Každá látka môže mať niekoľko názvov, teda synoným. Komisia rozhodla, že každá látka by mala mať iba jeden názov; názov komplexnej látky môže pozostávať z dvoch slov označujúcich typa pohlavie spojenia a nemali by odporovať jazykovým normám. Toto názvoslovie chemických zlúčenín sa stalo začiatkom 19. storočia vzorom pre tvorbu nomenklatúr rôznych národností, vrátane ruskej. O tom sa bude diskutovať ďalej.
Typy nomenklatúry chemických zlúčenín
Zdá sa, že porozumieť chémii je jednoducho nemožné. Ale ak sa pozriete na dva typy chemickej nomenklatúry. spojenia, vidíte, že všetko nie je také zložité. Aká je táto klasifikácia? Tu sú dva typy nomenklatúry chemických zlúčenín:
- anorganic;
- organic.
Čo to je?
Jednoduché látky
Chemické názvoslovie anorganických zlúčenín sú vzorce a názvy látok. Chemický vzorec je obraz symbolov a písmen, ktorý odráža zloženie látky pomocou periodického systému Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Názov je obrazom zloženia látky pomocou konkrétneho slova alebo skupiny slov. Konštrukcia vzorcov sa vykonáva podľa pravidiel nomenklatúry chemických zlúčenín a pomocou nich sa uvádza označenie.
Názov niektorých prvkov je vytvorený z koreňa týchto názvov v latinčine. Napríklad:
- С - Uhlík, lat. carboneum, koreň „carb“. Príklady zlúčenín: CaC - karbid vápnika; CaCO3 – uhličitan vápenatý.
- N - Dusík, lat. dusíkatý, koreň „nitr“. Príklady zlúčenín: NaNO3 - dusičnan sodný; Ca3N2 – nitrid vápenatý.
- H - Vodík, lat. vodík,hydro koreň. Príklady zlúčenín: NaOH - hydroxid sodný; NaH - hydrid sodný.
- O - Kyslík, lat. oxygenium, koreň „ox“. Príklady zlúčenín: CaO - oxid vápenatý; NaOH - hydroxid sodný.
- Fe – Železo, lat. ferrum, koreň "ferr". Príklady zlúčenín: K2FeO4 - železitan draselný a tak ďalej.
Prefixy sa používajú na opis počtu atómov v zlúčenine. V tabuľke sú uvedené príklady látok organickej aj anorganickej chémie.
| Počet atómov | Prefix | Príklad |
| 1 | mono- | oxid uhoľnatý - CO |
| 2 | di- | oxid uhličitý – CO2 |
| 3 | tri- | trifosfát sodný - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | tetrahydroxoaluminát sodný - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexán - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptén - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Biolátky
So zlúčeninami organickej chémie nie je všetko také jednoduché ako s anorganickými látkami. Faktom je, že princípy chemickej nomenklatúry organických zlúčenín sú založené na troch typoch nomenklatúry naraz. Na prvý pohľad sa to zdá prekvapujúce a mätúce. Sú však celkom jednoduché. Tu sú typy nomenklatúry chemických zlúčenín:
- historické alebo triviálne;
- systematické alebo medzinárodné;
- racionálne.
V súčasnosti sa používajú na pomenovanie konkrétnej organickej zlúčeniny. Uvažujme o každej z nich a uistime sa, že nomenklatúra hlavných tried chemických zlúčenín nie je taká zložitá, ako sa zdá.
Trviálne
Toto je úplne prvé názvoslovie, ktoré sa objavilo na začiatku vývoja organickej chémie, keď neexistovala ani klasifikácia látok, ani teória štruktúry ich zlúčenín. Organickým zlúčeninám boli priradené náhodné názvy podľa zdroja výroby. Napríklad kyselina jablčná, kyselina šťaveľová. Tiež rozlišovacími kritériami, podľa ktorých boli pomenované, boli farba, vôňa a chemické vlastnosti. To posledné však len zriedka slúžilo ako dôvod, pretože v tomto období sa o možnostiach organického sveta vedelo pomerne málo informácií. Mnohé názvy tohto dosť starého a úzkeho názvoslovia sa však často používajú dodnes. Napríklad: kyselina octová, močovina, indigo (fialové kryštály), toluén, alanín, kyselina maslová a mnohé ďalšie.
Rational
Táto nomenklatúravznikla od okamihu, keď sa objavila klasifikácia a jednotná teória štruktúry organických zlúčenín. Má národný charakter. Organické zlúčeniny sú pomenované podľa typu alebo triedy, do ktorej patria, podľa ich chemických a fyzikálnych vlastností (acetylény, ketóny, alkoholy, etylény, aldehydy atď.). V súčasnosti sa takáto nomenklatúra používa iba v prípadoch, keď poskytuje vizuálnu a podrobnejšiu predstavu o príslušnej zlúčenine. Napríklad: metylacetylén, dimetylketón, metylalkohol, metylamín, kyselina chlóroctová a podobne. Z názvu je teda okamžite jasné, z čoho organická zlúčenina pozostáva, ale presné umiestnenie skupín substituentov sa zatiaľ nedá určiť.
International
Jeho celý názov je systematická medzinárodná nomenklatúra chemických zlúčenín IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Bol vyvinutý a odporúčaný kongresmi IUPAC v rokoch 1957 a 1965. Pravidlá medzinárodnej nomenklatúry, publikované v roku 1979, boli zhromaždené v Modrej knihe.
Základom systematickej nomenklatúry chemických zlúčenín je moderná teória štruktúry a klasifikácie organických látok. Cieľom tohto systému je vyriešiť hlavný problém nomenklatúry: názov všetkých organických zlúčenín musí obsahovať správne názvy substituentov (funkcií) a ich nosiča - uhľovodíkakostra. Musí byť taký, aby sa dal použiť na určenie jediného správneho štruktúrneho vzorca.
Túžba vytvoriť jednotnú chemickú nomenklatúru pre organické zlúčeniny vznikla v 80. rokoch 19. storočia. Stalo sa tak po vytvorení teórie chemickej štruktúry Alexandrom Michajlovičom Butlerovom, v ktorej boli štyri hlavné ustanovenia, ktoré hovoria o poradí atómov v molekule, fenoméne izomérie, vzťahu medzi štruktúrou a vlastnosťami látky, ako aj vplyv atómov na seba. Táto udalosť sa odohrala v roku 1892 na kongrese chemikov v Ženeve, ktorý schválil pravidlá názvoslovia organických zlúčenín. Tieto pravidlá boli zahrnuté do organických prvkov nazývaných ženevská nomenklatúra. Na jej základe bola vytvorená populárna príručka Beilstein.
Prirodzene, postupom času množstvo organických zlúčenín rástlo. Z tohto dôvodu sa názvoslovie neustále komplikovalo a vznikali nové dodatky, ktoré boli oznámené a prijaté na nasledujúcom kongrese, ktorý sa konal v roku 1930 v meste Liege. Inovácie boli založené na pohodlí a stručnosti. A teraz systematická medzinárodná nomenklatúra absorbovala niektoré ustanovenia Ženevy aj Liege.
Tieto tri typy systematizácie sú teda základnými princípmi chemickej nomenklatúry organických zlúčenín.
Klasifikácia jednoduchých zlúčenín
Teraz je čas zoznámiť sa s tým najzaujímavejším: klasifikáciou organických a anorganických látok.
Teraz celý svetsú známe tisíce rôznych anorganických zlúčenín. Poznať všetky ich názvy, vzorce a vlastnosti je takmer nemožné. Preto sú všetky látky anorganickej chémie rozdelené do tried, ktoré zoskupujú všetky zlúčeniny podľa podobnej štruktúry a vlastností. Táto klasifikácia je uvedená v tabuľke nižšie.
| Anorganické látky | |
| Jednoduché | Metal (kovy) |
| Nekovové (nekovy) | |
| Amfotérne (amfigény) | |
| Vzácne plyny (aerogény) | |
| Komplex | Oxidy |
| Hydroxidy (zásady) | |
| Soli | |
| Binárne zlúčeniny | |
| Acids | |
Pre prvé delenie sme použili, z koľkých prvkov pozostáva látka. Ak z atómov jedného prvku, potom je to jednoduché, a ak z dvoch alebo viacerých - zložité.
Pozrime sa na každú triedu jednoduchých látok:
- Kovy sú prvky nachádzajúce sa v prvej, druhej, tretej skupine (okrem bóru) periodickej tabuľky D. I. Mendelejeva, ako aj prvky desaťročí, lantonoidy a oktinoidy. Všetky kovy majú spoločné fyzikálne (ťažnosť, tepelná a elektrická vodivosť, kovový lesk) a chemické vlastnosti (redukcia, interakcia s vodou, kyselinami atď.).
- Nekovy zahŕňajú všetky prvky ôsmej, siedmej, šiestej (okrem polónia) skupiny, ako aj arzén, fosfor, uhlík (z piatej skupiny), kremík, uhlík (zo štvrtej skupiny) a bór (z tretieho).
- AmfotérneZlúčeniny sú také zlúčeniny, ktoré môžu vykazovať vlastnosti nekovov aj kovov. Napríklad hliník, zinok, berýlium a tak ďalej.
- Vzácne (inertné) plyny zahŕňajú prvky ôsmej skupiny: radón, xeón, kryptón, argón, neón, hélium. Ich spoločným majetkom je nízka aktivita.
Keďže všetky jednoduché látky sú zložené z atómov rovnakého prvku periodickej tabuľky, ich názvy sa zvyčajne zhodujú s názvami týchto chemických prvkov v tabuľke.
Na rozlíšenie medzi pojmami „chemický prvok“a „jednoduchá látka“, napriek podobnosti názvov, musíte pochopiť nasledovné: pomocou prvého sa vytvorí zložitá látka, ktorá sa viaže na atómy iných prvkov, nemožno ho považovať za samostatné látky. Druhý koncept nám dáva vedieť, že táto látka má svoje vlastné vlastnosti bez toho, aby bola spájaná s inými. Existuje napríklad kyslík, ktorý je súčasťou vody, a kyslík, ktorý dýchame. V prvom prípade je prvkom ako súčasť celku voda a v druhom prípade ako látka sama o sebe, ktorú organizmus živých bytostí dýcha.
Teraz zvážte každú triedu komplexných látok:
- Oxidy sú komplexná látka pozostávajúca z dvoch prvkov, z ktorých jeden je kyslík. Oxidy sú: zásadité (pri rozpustení vo vode sa sformujú na zásady), amfotérne (vznikajú pomocou amfotérnych kovov), kyslé (tvoria sa nekovmi v oxidačnom stave od +4 do +7), dvojité (tvoria sa s účasť kovov v rôznychoxidačné stupne) a netvoriace soli (napríklad NO, CO, N2O a iné).
- Hydroxidy zahŕňajú látky, ktoré majú vo svojom zložení skupinu - OH (hydroxylová skupina). Sú to: zásadité, amfotérne a kyslé.
- Soli sa nazývajú také komplexné zlúčeniny, ktoré zahŕňajú kovový katión a anión zvyšku kyseliny. Soli sú: stredné (katión kovu + anión zvyškov kyseliny); kyslé (katión kovu + nesubstituovaný atóm(y) vodíka + zvyšok kyseliny); zásadité (katión kovu + zvyšok kyseliny + hydroxylová skupina); dvojité (dva katióny kovov + zvyšok kyseliny); zmiešané (katión kovu + dva zvyšky kyseliny).
- Binárna zlúčenina je dvojprvková zlúčenina alebo viacprvková zlúčenina, ktorá neobsahuje viac ako jeden katión alebo anión alebo komplexný katión alebo anión. Napríklad KF, CCl4, NH3 a tak ďalej.
- Kyseliny zahŕňajú také zložité látky, ktorých katióny sú výlučne vodíkové ióny. Ich negatívne anióny sa nazývajú zvyšky kyselín. Tieto komplexné zlúčeniny môžu byť okysličené alebo anoxické, jednosýtne alebo dvojsýtne (v závislosti od počtu atómov vodíka), silné alebo slabé.
Klasifikácia organických zlúčenín
Ako viete, každá klasifikácia je založená na určitých vlastnostiach. Moderná klasifikácia organických zlúčenín je založená na dvoch najdôležitejších vlastnostiach:
- štruktúra uhlíkovej kostry;
- prítomnosť funkčných skupín v molekule.
Funkčná skupina sú tie atómy alebo skupina atómov, od ktorých závisia vlastnosti látok. Určujú, do ktorej triedy konkrétna zlúčenina patrí.
| Uhľovodíky | ||
| Acyklický | Limit | |
| Neobmedzené | Etylén | |
| Acetylén | ||
| Diene | ||
| Cyklus | Cykloalkány | |
| Aromatické | ||
- alkoholy (-OH);
- aldehydy (-COH);
- karboxylové kyseliny (-COOH);
- amíny (-NH2).
Pre koncepciu prvého delenia uhľovodíkov na cyklické a acyklické triedy je potrebné zoznámiť sa s typmi uhlíkových reťazcov:
- Lineárne (uhlíky sú usporiadané pozdĺž priamky).
- Rozvetvený (jeden z uhlíkov reťazca má väzbu s ostatnými tromi uhlíkmi, to znamená, že sa vytvorí vetva).
- Uzavreté (atómy uhlíka tvoria kruh alebo cyklus).
Tie uhlíky, ktoré majú vo svojej štruktúre cykly, sa nazývajú cyklické a ostatné sa nazývajú acyklické.
Stručný popis každej triedy organických zlúčenín
- Nasýtené uhľovodíky (alkány) nie sú schopné pridať vodík ani žiadne iné prvky. Ich všeobecný vzorec je C H2n+2. Najjednoduchším predstaviteľom alkánov je metán (CH4). Všetky nasledujúce zlúčeniny tejto triedy sú svojou štruktúrou podobné metánu avlastnosti, ale líšia sa od neho v zložení jednou alebo viacerými skupinami -CH2-. Takáto séria zlúčenín, ktoré sa riadia týmto vzorom, sa nazýva homológna. Alkány sú schopné vstúpiť do substitučných, spaľovacích, rozkladných a izomerizačných reakcií (transformácia na rozvetvené uhlíky).
- Cykloalkány sú podobné alkánom, ale majú cyklickú štruktúru. Ich vzorec je C H2n. Môžu sa podieľať na adičných reakciách (napríklad vodík, premeny na alkány), substitúcii a dehydrogenácii (abstrakcia vodíka).
- Nenasýtené uhľovodíky etylénového radu (alkény) zahŕňajú uhľovodíky so všeobecným vzorcom C H2n. Najjednoduchším zástupcom je etylén - C2H4. Vo svojej štruktúre majú jednu dvojitú väzbu. Látky tejto triedy sa podieľajú na reakciách adície, spaľovania, oxidácie, polymerizácie (proces spájania malých identických molekúl do väčších).
- Diénové (alkadiény) uhľovodíky majú vzorec C H2n-2. Majú už dve dvojité väzby a sú schopné vstúpiť do adičných a polymerizačných reakcií.
- Acetylén (alkíny) sa líši od iných tried tým, že má jednu trojitú väzbu. Ich všeobecný vzorec je C H2n-2. Najjednoduchší zástupca - acetylén - C2H2. Vstupujú do adičných, oxidačných a polymerizačných reakcií.
- Aromatické uhľovodíky (arény) sa tak nazývajú, pretože niektoré z nich príjemne voňajú. Majú cyklickú štruktúru. Ich všeobecný vzorec je CH2n-6. Najjednoduchším zástupcom je benzén - C6H6. Môžu podstúpiť halogenačné reakcie (náhrada atómov vodíka atómami halogénu), nitráciu, adíciu a oxidáciu.
