Studeringen av ett så intressant ämne som kemi bör börja med grunderna, nämligen klassificeringen och nomenklaturen av kemiska föreningar. Detta hjälper dig att inte gå vilse i en så komplex vetenskap och sätta all ny kunskap på plats.
Kort om det viktigaste
Kemiska föreningars nomenklatur är ett system som omfattar alla namn på kemikalier, deras grupper, klasser och regler, med hjälp av vilka ordbildningen av deras namn sker. När utvecklades det?
Den första nomenklaturen för kemi. föreningar utvecklades 1787 av kommissionen för franska kemister under ledning av A. L. Lavoisier. Fram till den tiden gavs namn till ämnen godtyckligt: enligt vissa tecken, enligt metoderna för att erhålla, enligt upptäckarens namn och så vidare. Varje ämne kan ha flera namn, det vill säga synonymer. Kommissionen beslutade att varje ämne endast skulle ha ett enda namn. namnet på ett komplext ämne kan bestå av två ord som anger typenoch kopplingens kön, och bör inte strida mot språknormerna. Denna nomenklatur av kemiska föreningar blev en modell för skapandet i början av 1800-talet av nomenklaturer av olika nationaliteter, inklusive ryska. Detta kommer att diskuteras vidare.
Typer av nomenklatur för kemiska föreningar
Det verkar som att det helt enkelt är omöjligt att förstå kemi. Men om man tittar på de två typerna av kemisk nomenklatur. anslutningar kan du se att allt inte är så komplicerat. Vad är denna klassificering? Här är två typer av nomenklatur för kemiska föreningar:
- oorganiskt;
- organiskt.
Vad är de?
Enkla ämnen
Den kemiska nomenklaturen för oorganiska föreningar är formlerna och namnen på ämnen. En kemisk formel är en bild av symboler och bokstäver som återspeglar sammansättningen av ett ämne med hjälp av det periodiska systemet av Dmitry Ivanovich Mendeleev. Namnet är bilden av ett ämnes sammansättning med hjälp av ett specifikt ord eller en grupp av ord. Konstruktionen av formler utförs enligt reglerna i nomenklaturen för kemiska föreningar, och med hjälp av dem ges beteckningen
Namnet på vissa element är bildat från roten till dessa namn på latin. Till exempel:
- С - Kol, lat. carboneum, rot "carb". Exempel på föreningar: CaC - kalciumkarbid; CaCO3 - kalciumkarbonat.
- N - Kväve, lat. kväve, rot "nitr". Exempel på föreningar: NaNO3 - natriumnitrat; Ca3N2 - kalciumnitrid.
- H - Väte, lat. väte,hydrorot. Exempel på föreningar: NaOH - natriumhydroxid; NaH - natriumhydrid.
- O - Oxygen, lat. oxygenium, rot "oxe". Exempel på föreningar: CaO - kalciumoxid; NaOH - natriumhydroxid.
- Fe - Järn, lat. ferrum, rot "ferr". Sammansatta exempel: K2FeO4 - kaliumferrat och så vidare.
Prefix används för att beskriva antalet atomer i en förening. I tabellen tas till exempel ämnen av både organisk och oorganisk kemi.
| Antal atomer | Prefix | Exempel |
| 1 | mono- | kolmonoxid - CO |
| 2 | di- | koldioxid - CO2 |
| 3 | tre- | natriumtrifosfat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natriumtetrahydroxoaluminat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexane - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptene - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Ekologisktsubstanser
Med föreningar av organisk kemi är allt inte lika enkelt som med oorganiska ämnen. Faktum är att principerna för den kemiska nomenklaturen av organiska föreningar är baserade på tre typer av nomenklatur samtidigt. Vid första anblicken verkar detta överraskande och förvirrande. De är dock ganska enkla. Här är typerna av nomenklatur för kemiska föreningar:
- historiskt eller trivi alt;
- systematisk eller internationell;
- rational.
För närvarande används de för att ge ett namn till en viss organisk förening. Låt oss överväga var och en av dem och se till att nomenklaturen för huvudklasserna av kemiska föreningar inte är så komplicerad som det verkar.
Trivi alt
Detta är den allra första nomenklaturen som dök upp i början av utvecklingen av organisk kemi, när det varken fanns en klassificering av ämnen eller en teori om strukturen av deras föreningar. Organiska föreningar tilldelades slumpmässiga namn enligt produktionskällan. Till exempel äppelsyra, oxalsyra. Dessutom var de särskiljande kriterierna för att namnen gavs färg, lukt och kemiska egenskaper. Det sistnämnda fungerade dock sällan som skäl, eftersom man under denna tidsperiod relativt lite visste om den organiska världens möjligheter. Men många namn på denna ganska gamla och smala nomenklatur används ofta till denna dag. Till exempel: ättiksyra, urea, indigo (lila kristaller), toluen, alanin, smörsyra och många andra.
Rational
Denna nomenklaturuppstod från det ögonblick som klassificeringen och den enhetliga teorin om strukturen hos organiska föreningar dök upp. Den har en nationell karaktär. Organiska föreningar får sina namn från den typ eller klass som de tillhör, enligt deras kemiska och fysikaliska egenskaper (acetylener, ketoner, alkoholer, etener, aldehyder och så vidare). För närvarande används en sådan nomenklatur endast i fall där den ger en visuell och mer detaljerad uppfattning om föreningen i fråga. Till exempel: metylacetylen, dimetylketon, metylalkohol, metylamin, klorättiksyra och liknande. Av namnet blir det alltså omedelbart klart vad den organiska föreningen består av, men den exakta placeringen av substituentgrupperna kan ännu inte fastställas.
International
Dess fullständiga namn är den systematiska internationella nomenklaturen för kemiska föreningar IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Den utvecklades och rekommenderades av IUPAC-kongresserna 1957 och 1965. Reglerna för internationell nomenklatur, publicerade 1979, samlades i den blå boken.
Grunden för den systematiska nomenklaturen av kemiska föreningar är den moderna teorin om struktur och klassificering av organiska ämnen. Detta system syftar till att lösa nomenklaturens huvudproblem: namnet på alla organiska föreningar måste innehålla de korrekta namnen på substituenter (funktioner) och deras stöd - kolväteskelett. Den måste vara sådan att den kan användas för att bestämma den enda korrekta strukturformeln.
Önskan att skapa en enhetlig kemisk nomenklatur för organiska föreningar uppstod på 80-talet av XIX-talet. Detta hände efter skapandet av Alexander Mikhailovich Butlerov av teorin om kemisk struktur, där det fanns fyra huvudbestämmelser som berättar om ordningen av atomer i en molekyl, fenomenet isomerism, förhållandet mellan strukturen och egenskaperna hos ett ämne, samt atomernas inverkan på varandra. Denna händelse ägde rum 1892 vid kemistkongressen i Genève, som godkände reglerna för nomenklaturen för organiska föreningar. Dessa regler ingick i de organiska ämnen som kallas Genèves nomenklatur. Baserat på den skapades den populära referensboken Beilstein.
Mängden organiska föreningar ökade naturligtvis med tiden. Av denna anledning blev nomenklaturen hela tiden mer komplicerad och nya tillägg uppstod, som tillkännagavs och antogs vid nästa kongress, som hölls 1930 i staden Liège. Innovationer baserades på bekvämlighet och koncisthet. Och nu har den systematiska internationella nomenklaturen absorberat några av bestämmelserna i både Genève och Liège.
De här tre typerna av systematisering är alltså de grundläggande principerna för den kemiska nomenklaturen för organiska föreningar.
Klassificering av enkla föreningar
Nu är det dags att bekanta sig med det mest intressanta: klassificeringen av både organiska och oorganiska ämnen.
Nu världentusentals olika oorganiska föreningar är kända. Det är nästan omöjligt att veta alla deras namn, formler och egenskaper. Därför är alla ämnen i oorganisk kemi indelade i klasser som grupperar alla föreningar enligt en liknande struktur och egenskaper. Denna klassificering visas i tabellen nedan.
| Oorganiska ämnen | |
| Simple | Metal (metaller) |
| Icke-metallisk (icke-metaller) | |
| Amfoteriska (amfigener) | |
| Ädelgaser (aerogener) | |
| Komplex | Oxider |
| Hydroxider (baser) | |
| S alts | |
| Binära föreningar | |
| Syror | |
För den första divisionen använde vi hur många grundämnen ett ämne består av. Om från atomer av ett element, så är det enkelt, och om från två eller flera - komplext.
Låt oss överväga varje klass av enkla ämnen:
- Metaller är de grundämnen som finns i den första, andra, tredje gruppen (förutom bor) i det periodiska systemet för D. I. Mendeleev, såväl som grundämnen från decennier, lantonoider och oktinoider. Alla metaller har gemensamma fysikaliska (duktilitet, termisk och elektrisk ledningsförmåga, metallglans) och kemiska (reducerande, interaktion med vatten, syra och så vidare) egenskaper.
- Icke-metaller inkluderar alla element i den åttonde, sjunde, sjätte (utom polonium) gruppen, såväl som arsenik, fosfor, kol (från den femte gruppen), kisel, kol (från den fjärde gruppen) och bor (från den tredje).
- AmfoterisktFöreningar är de föreningar som kan uppvisa egenskaperna hos både icke-metaller och metaller. Till exempel aluminium, zink, beryllium och så vidare.
- Ädel (inerta) gaser inkluderar element från den åttonde gruppen: radon, xeon, krypton, argon, neon, helium. Deras gemensamma egendom är låg aktivitet.
Eftersom alla enkla ämnen är sammansatta av atomer av samma element i det periodiska systemet, sammanfaller deras namn vanligtvis med namnen på dessa kemiska element i tabellen.
För att skilja mellan begreppen "kemiskt element" och "enkelt ämne", trots likheten mellan namn, måste du förstå följande: med hjälp av det första bildas ett komplext ämne, det binder till andra grundämnens atomer kan det inte betraktas som separata ämnen. Det andra konceptet låter oss veta att detta ämne har sina egna egenskaper, utan att vara förknippat med andra. Till exempel finns det syre som är en del av vattnet, och det finns syre som vi andas. I det första fallet är grundämnet som en del av helheten vatten, och i det andra fallet som ett ämne i sig, som levande varelsers organism andas.
Tänk nu på varje klass av komplexa ämnen:
- Oxider är ett komplext ämne som består av två grundämnen, varav ett är syre. Oxider är: basiska (när de löses upp i vatten bildas de till baser), amfotera (bildas med hjälp av amfotära metaller), sura (bildas av icke-metaller i oxidationstillstånd från +4 till +7), dubbla (bildas med deltagande av metaller i olikaoxiderande grader) och icke-s altbildande (till exempel NO, CO, N2O och andra).
- Hydroxider inkluderar ämnen som i sin sammansättning har en grupp - OH (hydroxylgrupp). De är: basiska, amfotära och sura.
- S alter kallas sådana komplexa föreningar, som inkluderar en metallkatjon och en anjon av en syrarest. S alter är: medium (metallkatjon + syrarestanjon); sur (metallkatjon + osubstituerad(a) väteatom(er) + syrarest); basisk (metallkatjon + syrarest + hydroxylgrupp); dubbel (två metallkatjoner + syrarest); blandad (metallkatjon + två syrarester).
- En binär förening är en tvåelementsförening eller en multielementförening, inklusive högst en katjon, eller anjon, eller en komplex katjon, eller anjon. Till exempel KF, CCl4, NH3 och så vidare.
- Syror inkluderar sådana komplexa ämnen vars katjoner uteslutande är vätejoner. Deras negativa anjoner kallas syrarester. Dessa komplexa föreningar kan vara syresatta eller anoxiska, monobasiska eller dibasiska (beroende på antalet väteatomer), starka eller svaga.
Klassificering av organiska föreningar
Som du vet är klassificeringen baserad på vissa egenskaper. Den moderna klassificeringen av organiska föreningar baseras på två viktigaste egenskaper:
- kolskelettets struktur;
- närvaro av funktionella grupper i molekylen.
En funktionell grupp är de atomer eller en grupp av atomer som ämnens egenskaper beror på. De bestämmer vilken klass en viss förening tillhör.
| Kolväten | ||
| Acyclic | Limit | |
| Obegränsat | Ethylen | |
| Acetylen | ||
| Diene | ||
| Cyklisk | cykloalkaner | |
| Aromatic | ||
- alkoholer (-OH);
- aldehyder (-COH);
- karboxylsyror (-COOH);
- aminer (-NH2).
För konceptet med den första indelningen av kolväten i cykliska och acykliska klasser är det nödvändigt att bekanta sig med typerna av kolkedjor:
- Linjär (kol är arrangerade längs en rak linje).
- Grenad (ett av kolen i kedjan har en bindning med de andra tre kolen, det vill säga en gren bildas).
- Stängd (kolatomer bildar en ring eller cykel).
De kol som har cykler i sin struktur kallas cykliska, och resten kallas acykliska.
En kort beskrivning av varje klass av organiska föreningar
- Mättade kolväten (alkaner) kan inte tillsätta väte eller andra grundämnen. Deras allmänna formel är C H2n+2. Den enklaste representanten för alkaner är metan (CH4). Alla efterföljande föreningar av denna klass liknar metan i sin struktur ochegenskaper, men skiljer sig från den i sammansättning med en eller flera grupper -CH2-. En sådan serie av föreningar som följer detta mönster kallas homologa. Alkaner kan ingå i substitutions-, förbrännings-, nedbrytnings- och isomeriseringsreaktioner (omvandling till grenade kol).
- Cykloalkaner liknar alkaner, men har en cyklisk struktur. Deras formel är C H2n. De kan delta i additionsreaktioner (till exempel väte, blir alkaner), substitution och dehydrering (väteabstraktion).
- Omättade kolväten i etylenserien (alkener) inkluderar kolväten med den allmänna formeln C H2n. Den enklaste representanten är etylen - C2H4. De har en dubbelbindning i sin struktur. Ämnen av denna klass är involverade i reaktionerna av addition, förbränning, oxidation, polymerisation (processen att kombinera små identiska molekyler till större).
- Dien (alkadiener) kolväten har formeln C H2n-2. De har redan två dubbelbindningar och kan gå in i additions- och polymerisationsreaktioner.
- Acetylen (alkyner) skiljer sig från andra klasser genom att ha en trippelbindning. Deras allmänna formel är C H2n-2. Den enklaste representanten - acetylen - C2H2. Gå in i additions-, oxidations- och polymerisationsreaktioner.
- Aromatiska kolväten (arener) heter så eftersom vissa av dem har en behaglig lukt. De har en cyklisk struktur. Deras allmänna formel är CH2n-6. Den enklaste representanten är bensen - C6H6. De kan genomgå halogeneringsreaktioner (ersättning av väteatomer med halogenatomer), nitrering, addition och oxidation.
