Egy olyan érdekes tárgy, mint a kémia, tanulmányozását az alapokkal kell kezdeni, nevezetesen a kémiai vegyületek osztályozásával és nómenklatúrájával. Ez segít abban, hogy ne vesszen el egy ilyen összetett tudományban, és minden új tudást a helyére rakjon.
Röviden a legfontosabb dolgokról
A kémiai vegyületek nómenklatúrája a vegyszerek összes megnevezését, csoportjait, osztályait és szabályait tartalmazó rendszer, melynek segítségével nevük szóalkotása megtörténik. Mikor fejlesztették ki?
A kémia első nómenklatúrája. A vegyületeket 1787-ben a francia vegyészek bizottsága fejlesztette ki A. L. Lavoisier vezetésével. Addig az anyagokat önkényesen nevezték el: egyes jelek szerint, a megszerzési módszerek szerint, a felfedező neve szerint stb. Minden anyagnak több neve, azaz szinonimája lehetett. A Bizottság úgy döntött, hogy minden anyagnak csak egyetlen neve legyen; egy összetett anyag neve két szóból állhat, amelyek a típust jelzikés a kapcsolat neme, és nem szabad ellentmondani a nyelvi normáknak. A kémiai vegyületek e nómenklatúrája a 19. század elején a különböző nemzetiségű, köztük az orosz nómenklatúrák létrehozásának mintájává vált. Erről még lesz szó.
A kémiai vegyületek nómenklatúrájának típusai
Úgy tűnik, egyszerűen lehetetlen megérteni a kémiát. De ha megnézzük a kétféle kémiai nómenklatúrát. kapcsolatokat, láthatja, hogy nem minden olyan bonyolult. Mi ez a besorolás? Íme a kémiai vegyületek nómenklatúrájának két típusa:
- szervetlen;
- organic.
Mik ezek?
Egyszerű anyagok
A szervetlen vegyületek kémiai nómenklatúrája az anyagok képlete és neve. A kémiai képlet szimbólumok és betűk képe, amely az anyag összetételét tükrözi Dmitrij Ivanovics Mengyelejev periódusos rendszere alapján. A név egy anyag összetételének képe egy adott szó vagy szócsoport felhasználásával. A képletek összeállítása a kémiai vegyületek nómenklatúrájának szabályai szerint történik, és ezek felhasználásával adjuk meg a jelölést.
Egyes elemek neve e nevek latin tövéből származik. Például:
- С - Szén, lat. carboneum, gyökér "szénhidrát". Példák a vegyületekre: CaC - kalcium-karbid; CaCO3 - kalcium-karbonát.
- N - Nitrogén, lat. nitrogén, gyökér "nitr". Példák a vegyületekre: NaNO3 - nátrium-nitrát; Ca3N2 - kalcium-nitrid.
- H – Hidrogén, lat. hidrogén,hidrogyökér. Példák a vegyületekre: NaOH - nátrium-hidroxid; NaH - nátrium-hidrid.
- O – Oxigén, lat. oxigénium, gyökér "ökör". Példák a vegyületekre: CaO - kalcium-oxid; NaOH - nátrium-hidroxid.
- Fe - Vas, lat. vas, gyökér "ferr". Összetett példák: K2FeO4 - kálium-ferrát és így tovább.
Az előtagok a vegyületben lévő atomok számának leírására szolgálnak. A táblázatban példákként mind a szerves, mind a szervetlen kémiai anyagokat vettük.
| Atomok száma | Előtag | Példa |
| 1 | mono- | szén-monoxid - CO |
| 2 | di- | szén-dioxid - CO2 |
| 3 | három- | nátrium-trifoszfát - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | nátrium-tetrahidroxoaluminát - 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 | deka- | Dean - C10H22 |
Organikusanyagok
A szerves kémiai vegyületekkel nem minden olyan egyszerű, mint a szervetlen anyagokkal. A tény az, hogy a szerves vegyületek kémiai nómenklatúrájának elvei egyszerre három nómenklatúrán alapulnak. Első pillantásra ez meglepőnek és zavarónak tűnik. Ezek azonban meglehetősen egyszerűek. Íme a kémiai vegyületek nómenklatúrájának típusai:
- történelmi vagy triviális;
- szisztematikus vagy nemzetközi;
- racionális.
Jelenleg egy adott szerves vegyület elnevezésére használják. Tekintsük mindegyiket, és győződjön meg arról, hogy a kémiai vegyületek fő osztályainak nómenklatúrája nem olyan bonyolult, mint amilyennek látszik.
Triviális
Ez a legelső nómenklatúra, amely a szerves kémia fejlődésének kezdetén jelent meg, amikor még nem volt sem anyagok osztályozása, sem vegyületeik szerkezetére vonatkozó elmélet. A szerves vegyületeket a termelés forrása szerint véletlenszerűen nevezték el. Például almasav, oxálsav. A nevek megkülönböztető kritériumai a szín, a szag és a kémiai tulajdonságok voltak. Ez utóbbi azonban ritkán szolgált okként, mert ebben az időszakban viszonylag kevés információ volt ismert a szerves világ lehetőségeiről. Ennek a meglehetősen régi és szűk nómenklatúrának azonban számos nevét a mai napig gyakran használják. Például: ecetsav, karbamid, indigó (lila kristályok), toluol, alanin, vajsav és még sok más.
Racionális
Ez a nómenklatúraattól a pillanattól kezdve keletkezett, hogy megjelent a szerves vegyületek szerkezetének osztályozása és egységes elmélete. Nemzeti jellege van. A szerves vegyületek a kémiai és fizikai jellemzőik alapján abból a típusból vagy osztályból kapják a nevüket, amelybe tartoznak (acetilének, ketonok, alkoholok, etilének, aldehidek stb.). Jelenleg egy ilyen nómenklatúrát csak olyan esetekben használnak, amikor vizuális és részletesebb képet ad a kérdéses vegyületről. Például: metil-acetilén, dimetil-keton, metil-alkohol, metil-amin, klór-ecetsav és hasonlók. Így a névből azonnal kiderül, hogy miből áll a szerves vegyület, de a szubsztituens csoportok pontos elhelyezkedése még nem határozható meg.
Nemzetközi
Teljes neve a kémiai vegyületek szisztematikus nemzetközi nómenklatúrája IUPAC (IUPAC, Nemzetközi Tiszta és Alkalmazott Kémia Szövetség, Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója). Az 1957-es és 1965-ös IUPAC kongresszusok fejlesztették ki és javasolták. Az 1979-ben megjelent nemzetközi nómenklatúra szabályait a Kék Könyvben gyűjtötték össze.
A kémiai vegyületek szisztematikus nómenklatúrájának alapja a szerves anyagok szerkezetének és osztályozásának modern elmélete. Ez a rendszer a nómenklatúra fő problémáját kívánja megoldani: minden szerves vegyület nevének tartalmaznia kell a szubsztituensek (funkciók) és a hordozójuk - szénhidrogén - helyes megnevezését.csontváz. Olyannak kell lennie, hogy az egyetlen helyes szerkezeti képlet meghatározására használható legyen.
A szerves vegyületek egységes kémiai nómenklatúrájának létrehozásának vágya a XIX. század 80-as éveiben támadt. Ez azután történt, hogy Alekszandr Mihajlovics Butlerov megalkotta a kémiai szerkezet elméletét, amelyben négy fő rendelkezés szólt az atomok sorrendjéről egy molekulában, az izoméria jelenségéről, az anyag szerkezete és tulajdonságai közötti kapcsolatról, valamint az atomok egymásra gyakorolt hatását. Erre az eseményre 1892-ben a Genfi Kémikusok Kongresszusán került sor, amely jóváhagyta a szerves vegyületek nómenklatúrájára vonatkozó szabályokat. Ezeket a szabályokat a genfi nómenklatúrának nevezett organikus anyagok tartalmazták. Ennek alapján készült el a népszerű Beilstein kézikönyv.
Természetesen idővel a szerves vegyületek mennyisége nőtt. Emiatt a nómenklatúra folyamatosan bonyolultabbá vált, és újabb kiegészítések jelentek meg, amelyeket a következő, 1930-ban Liege városában tartott kongresszuson jelentettek be és fogadtak el. Az innovációk alapja a kényelem és a tömörség volt. És most a szisztematikus nemzetközi nómenklatúra átvette Genf és Liege néhány rendelkezését.
Tehát ez a háromféle rendszerezés a szerves vegyületek kémiai nómenklatúrájának alapelve.
Egyszerű vegyületek osztályozása
Itt az ideje, hogy megismerkedjünk a legérdekesebbel: a szerves és szervetlen anyagok osztályozásával.
Most a világtöbb ezer különféle szervetlen vegyület ismeretes. Szinte lehetetlen tudni minden nevüket, képletüket és tulajdonságukat. Ezért a szervetlen kémia összes anyagát olyan osztályokra osztják, amelyek az összes vegyületet hasonló szerkezet és tulajdonság szerint csoportosítják. Ez a besorolás az alábbi táblázatban látható.
| Szervetlen anyagok | |
| Egyszerű | Fém (fémek) |
| Nem fém (nem fém) | |
| Amfoter (amfigének) | |
| Nemesgázok (aerogén) | |
| Complex | oxidok |
| Hidroxidok (bázisok) | |
| Sók | |
| Bináris vegyületek | |
| Savak | |
Az első felosztásnál azt használtuk, hogy egy anyag hány elemből áll. Ha egy elem atomjaiból, akkor egyszerű, és ha kettő vagy több - összetett.
Nézzük meg az egyszerű anyagok minden osztályát:
- A fémek D. I. Mengyelejev periódusos rendszerének első, második és harmadik csoportjában található elemek (a bór kivételével), valamint a detizedek elemei, a lantonoidok és az oktinoidok. Minden fém közös fizikai (hajlékonyság, hő- és elektromos vezetőképesség, fémes csillogás) és kémiai (redukáló, kölcsönhatás vízzel, savval stb.) tulajdonságokkal rendelkezik.
- A nemfémek közé tartozik a nyolcadik, hetedik, hatodik (a polónium kivételével) csoport összes eleme, valamint az arzén, a foszfor, a szén (az ötödik csoportból), a szilícium, a szén (a negyedik csoportból) és a bór (a harmadiktól).
- AmfoterA vegyületek azok a vegyületek, amelyek nemfémek és fémek tulajdonságait egyaránt mutatják. Például alumínium, cink, berillium és így tovább.
- A nemes (inert) gázok közé tartoznak a nyolcadik csoport elemei: radon, xeon, kripton, argon, neon, hélium. Közös tulajdonuk az alacsony aktivitás.
Mivel minden egyszerű anyag a periódusos rendszer azonos elemének atomjaiból áll, nevük általában egybeesik a táblázat ezen kémiai elemeinek nevével.
A "kémiai elem" és az "egyszerű anyag" fogalmak megkülönböztetéséhez a nevek hasonlósága ellenére a következőket kell érteni: az első segítségével összetett anyag keletkezik, amely megköti más elemek atomjai, nem tekinthetők külön szubsztanciáknak. A második fogalom tudatja velünk, hogy ennek az anyagnak megvannak a maga tulajdonságai, anélkül, hogy másokkal társulna. Például van oxigén, ami a víz része, és van oxigén, amit belélegzünk. Az első esetben az elem az egész részeként a víz, a második esetben pedig mint önmagában lévő anyag, amelyet az élőlények szervezete lélegzik.
Most vegye figyelembe az összetett anyagok minden osztályát:
- Az oxidok összetett anyagok, amelyek két elemből állnak, amelyek közül az egyik az oxigén. Az oxidok: bázikusak (vízben oldva bázisokká alakulnak), amfoterek (amfoter fémek segítségével képződnek), savasak (+4-től +7-ig terjedő oxidációs állapotú nemfémek alkotják), kettősek (a fémek részvétele különbözőoxidációs fok) és nem sóképző (például NO, CO, N2O és mások).
- A hidroxidok olyan anyagokat foglalnak magukban, amelyek összetételében OH (hidroxilcsoport) csoport található. Ezek a következők: bázikus, amfoter és savas.
- A sókat olyan összetett vegyületeknek nevezik, amelyek egy fémkationt és egy savmaradék anionját tartalmazzák. A sók a következők: közepes (fémkation + savmaradék anion); savas (fémkation + szubsztituálatlan hidrogénatom(ok) + savmaradék); bázikus (fémkation + savmaradék + hidroxilcsoport); kettős (két fémkation + savmaradék); vegyes (fémkation + két savmaradék).
- A bináris vegyület kételemű vagy többelemű vegyület, amely legfeljebb egy kationt vagy aniont, vagy egy komplex kationt vagy aniont tartalmaz. Például KF, CCl4, NH3 és így tovább.
- A savak közé tartoznak az olyan összetett anyagok, amelyek kationjai kizárólag hidrogénionok. Negatív anionjaikat savmaradékoknak nevezzük. Ezek a komplex vegyületek lehetnek oxigénesek vagy anoxikusak, egybázisúak vagy kétbázisúak (a hidrogénatomok számától függően), erősek vagy gyengék.
Szerves vegyületek osztályozása
Mint Ön is tudja, minden besorolás bizonyos jellemzőkön alapul. A szerves vegyületek modern osztályozása két legfontosabb jellemzőn alapul:
- a szénváz szerkezete;
- funkciós csoportok jelenléte a molekulában.
A funkciós csoport azok az atomok vagy atomcsoportok, amelyektől az anyagok tulajdonságai függenek. Meghatározzák, hogy egy adott vegyület melyik osztályba tartozik.
| Szénhidrogének | ||
| Aciklikus | Limit | |
| Korlátlan | Etilén | |
| Acetilén | ||
| Diene | ||
| Ciklikus | Cikloalkánok | |
| Aromás | ||
- alkoholok (-OH);
- aldehidek (-COH);
- karbonsavak (-COOH);
- aminok (-NH2).
A szénhidrogének ciklikus és aciklusos osztályokra való első felosztásának koncepciójához meg kell ismerkedni a szénláncok típusaival:
- Lineáris (a szénatomok egyenes vonal mentén helyezkednek el).
- Elágazó (a lánc egyik szénatomja kötésben van a másik három szénatommal, azaz elágazás képződik).
- Zárt (a szénatomok gyűrűt vagy kört alkotnak).
Azokat a szénatomokat, amelyek szerkezetében ciklusok vannak, ciklikusnak, a többit aciklikusnak nevezzük.
A szerves vegyületek egyes osztályainak rövid leírása
- A telített szénhidrogének (alkánok) nem képesek hidrogént és más elemeket hozzáadni. Általános képletük: C H2n+2. Az alkánok legegyszerűbb képviselője a metán (CH4). Ennek az osztálynak az összes további vegyülete szerkezetében és szerkezetében hasonló a metánhoztulajdonságai, de összetételében egy vagy több -CH2- csoporttal különböznek tőle. Az ilyen vegyületsorozatokat, amelyek ennek a mintának engedelmeskednek, homológnak nevezzük. Az alkánok képesek szubsztitúciós, égési, bomlási és izomerizációs reakciókba (elágazó szénláncokká alakulni).
- A cikloalkánok hasonlóak az alkánokhoz, de ciklikus szerkezetük van. Képletük: C H2n. Részt vehetnek addíciós reakciókban (például hidrogén, alkánokká válás), szubsztitúcióban és dehidrogénezésben (hidrogén absztrakció).
- Az etilén sorozatba tartozó telítetlen szénhidrogének (alkének) közé tartoznak a C H2n általános képletû szénhidrogének. A legegyszerűbb képviselője az etilén - C2H4. Szerkezetükben egy kettős kötés van. Az ebbe az osztályba tartozó anyagok részt vesznek az addíciós, égési, oxidációs, polimerizációs reakciókban (a kis azonos molekulák nagyobb molekulákká való egyesítése folyamatában).
- Dién (alkadiének) szénhidrogének képlete C H2n-2. Már két kettős kötésük van, és képesek addíciós és polimerizációs reakciókba.
- Az acetilén (alkinek) abban különbözik a többi osztálytól, hogy egyetlen hármas kötést tartalmaznak. Általános képletük: C H2n-2. A legegyszerűbb képviselő - acetilén - C2H2. Vegyen részt addíciós, oxidációs és polimerizációs reakciókban.
- Az aromás szénhidrogéneket (aréneket) azért nevezték így el, mert némelyikük kellemes illatú. Ciklikus szerkezetűek. Általános képletük: CH2n-6. A legegyszerűbb képviselő a benzol - C6H6. Halogénezési reakciókon (a hidrogénatomok halogénatomokkal való helyettesítése), nitráláson, addíción és oxidáción mennek keresztül.
