Undersøgelsen af et så interessant emne som kemi bør begynde med det grundlæggende, nemlig klassificeringen og nomenklaturen af kemiske forbindelser. Dette vil hjælpe dig til ikke at fare vild i en så kompleks videnskab og sætte al ny viden i stedet for.
Kort om de vigtigste ting
Nomenklaturen af kemiske forbindelser er et system, der omfatter alle navne på kemikalier, deres grupper, klasser og regler, ved hjælp af hvilke orddannelsen af deres navne finder sted. Hvornår blev det udviklet?
Den første nomenklatur for kemi. forbindelser blev udviklet i 1787 af Kommissionen for franske kemikere under ledelse af A. L. Lavoisier. Indtil det tidspunkt blev navne givet til stoffer vilkårligt: ifølge nogle tegn, ifølge metoderne til opnåelse, ifølge opdagerens navn og så videre. Hvert stof kan have flere navne, det vil sige synonymer. Kommissionen besluttede, at ethvert stof kun skulle have ét enkelt navn; navnet på et komplekst stof kan bestå af to ord, der angiver typenog forbindelsens køn, og bør ikke være i modstrid med sprognormerne. Denne nomenklatur af kemiske forbindelser blev en model for oprettelsen i begyndelsen af det 19. århundrede af nomenklaturer af forskellige nationaliteter, herunder russisk. Dette vil blive diskuteret yderligere.
Typer af nomenklatur for kemiske forbindelser
Det lader til, at det simpelthen er umuligt at forstå kemi. Men hvis man ser på de to typer kemisk nomenklatur. forbindelser, kan du se, at alt ikke er så kompliceret. Hvad er denne klassifikation? Her er to typer nomenklatur for kemiske forbindelser:
- uorganisk;
- organisk.
Hvad er de?
Simple stoffer
Den kemiske nomenklatur for uorganiske forbindelser er formlerne og navnene på stoffer. En kemisk formel er et billede af symboler og bogstaver, der afspejler sammensætningen af et stof ved hjælp af det periodiske system af Dmitry Ivanovich Mendeleev. Navnet er billedet af sammensætningen af et stof ved hjælp af et bestemt ord eller en gruppe af ord. Konstruktionen af formler udføres i overensstemmelse med reglerne i nomenklaturen for kemiske forbindelser, og ved hjælp af dem gives betegnelsen
Navnet på nogle elementer er dannet af roden af disse navne på latin. For eksempel:
- С - Kulstof, lat. carboneum, rod "carb". Eksempler på forbindelser: CaC - calciumcarbid; CaCO3 - calciumcarbonat.
- N - Nitrogen, lat. nitrogenium, rod "nitr". Eksempler på forbindelser: NaNO3 - natriumnitrat; Ca3N2 - calciumnitrid.
- H - Brint, lat. hydrogenium,hydro rod. Eksempler på forbindelser: NaOH - natriumhydroxid; NaH - natriumhydrid.
- O - Ilt, lat. oxygenium, rod "okse". Eksempler på forbindelser: CaO - calciumoxid; NaOH - natriumhydroxid.
- Fe - Jern, lat. ferrum, rod "ferr". Sammensatte eksempler: K2FeO4 - kaliumferrat og så videre.
Præfikser bruges til at beskrive antallet af atomer i en forbindelse. I tabellen er for eksempel taget stoffer af både organisk og uorganisk kemi.
| Antal atomer | Prefix | Eksempel |
| 1 | mono- | kulilte - CO |
| 2 | di- | kuldioxid - CO2 |
| 3 | tre- | natriumtrifosfat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natriumtetrahydroxoaluminat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexan - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptene - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Økologiskstoffer
Med forbindelser af organisk kemi er alt ikke så enkelt som med uorganiske stoffer. Faktum er, at principperne for den kemiske nomenklatur af organiske forbindelser er baseret på tre typer nomenklatur på én gang. Ved første øjekast virker dette overraskende og forvirrende. De er dog ret simple. Her er typerne af nomenklatur for kemiske forbindelser:
- historisk eller trivielt;
- systematisk eller international;
- rational.
I øjeblikket bruges de til at give et navn til en bestemt organisk forbindelse. Lad os overveje hver af dem og sikre os, at nomenklaturen for hovedklasserne af kemiske forbindelser ikke er så kompliceret, som det ser ud til.
Trivial
Dette er den allerførste nomenklatur, der dukkede op i begyndelsen af udviklingen af organisk kemi, hvor der hverken var en klassificering af stoffer eller en teori om strukturen af deres forbindelser. Organiske forbindelser blev tildelt tilfældige navne i henhold til produktionskilden. For eksempel æblesyre, oxalsyre. Også de karakteristiske kriterier, som navnene blev givet, var farve, lugt og kemiske egenskaber. Sidstnævnte tjente dog sjældent som grund, fordi man i denne periode kendte relativt lidt til den organiske verdens muligheder. Imidlertid bruges mange navne på denne ret gamle og smalle nomenklatur ofte den dag i dag. For eksempel: eddikesyre, urinstof, indigo (lilla krystaller), toluen, alanin, smørsyre og mange andre.
Rational
Denne nomenklaturopstod fra det øjeblik, klassificeringen og den forenede teori om strukturen af organiske forbindelser dukkede op. Det har en national karakter. Organiske forbindelser får deres navne fra den type eller klasse, som de tilhører, i henhold til deres kemiske og fysiske egenskaber (acetylener, ketoner, alkoholer, ethylener, aldehyder og så videre). På nuværende tidspunkt bruges en sådan nomenklatur kun i tilfælde, hvor den giver en visuel og mere detaljeret idé om den pågældende forbindelse. For eksempel: methylacetylen, dimethylketon, methylalkohol, methylamin, chloreddikesyre og lignende. Af navnet bliver det således straks klart, hvad den organiske forbindelse består af, men den nøjagtige placering af substituentgrupperne kan endnu ikke bestemmes.
International
Dens fulde navn er den systematiske internationale nomenklatur af kemiske forbindelser IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Det blev udviklet og anbefalet af IUPAC-kongresserne i 1957 og 1965. Reglerne for international nomenklatur, udgivet i 1979, blev samlet i den blå bog.
Fundamentet for den systematiske nomenklatur af kemiske forbindelser er den moderne teori om strukturen og klassificeringen af organiske stoffer. Dette system har til formål at løse hovedproblemet med nomenklatur: navnet på alle organiske forbindelser skal indeholde de korrekte navne på substituenter (funktioner) og deres støtte - kulbrinteskelet. Den skal være sådan, at den kan bruges til at bestemme den eneste korrekte strukturformel.
Ønsket om at skabe en enhedsmæssig kemisk nomenklatur for organiske forbindelser opstod i 80'erne af det XIX århundrede. Dette skete efter oprettelsen af Alexander Mikhailovich Butlerov af teorien om kemisk struktur, hvor der var fire hovedbestemmelser, der fortæller om rækkefølgen af atomer i et molekyle, fænomenet isomerisme, forholdet mellem strukturen og egenskaberne af et stof, samt atomernes indflydelse på hinanden. Denne begivenhed fandt sted i 1892 på Kemikerkongressen i Genève, som godkendte reglerne for nomenklaturen af organiske forbindelser. Disse regler blev inkluderet i de organiske stoffer kaldet Genève-nomenklaturen. Baseret på den blev den populære Beilstein opslagsbog skabt.
Mængden af organiske forbindelser voksede naturligvis med tiden. Af denne grund blev nomenklaturen hele tiden mere kompliceret, og der opstod nye tilføjelser, som blev annonceret og vedtaget på den næste kongres, der blev afholdt i 1930 i byen Liège. Innovationer var baseret på bekvemmelighed og kortfattethed. Og nu har den systematiske internationale nomenklatur absorberet nogle af bestemmelserne fra både Genève og Liège.
Disse tre typer af systematisering er således de grundlæggende principper i den kemiske nomenklatur af organiske forbindelser.
Klassificering af simple forbindelser
Nu er det tid til at stifte bekendtskab med det mest interessante: klassificeringen af både organiske og uorganiske stoffer.
Nu verdentusindvis af forskellige uorganiske forbindelser er kendt. Det er næsten umuligt at kende alle deres navne, formler og egenskaber. Derfor er alle stoffer i uorganisk kemi opdelt i klasser, der grupperer alle forbindelser efter en lignende struktur og egenskaber. Denne klassifikation er vist i tabellen nedenfor.
| Uorganiske stoffer | |
| Simple | Metal (metaller) |
| Ikke-metallisk (ikke-metaller) | |
| Amfoteriske (amfigener) | |
| Ædelgasser (aerogener) | |
| Kompleks | Oxider |
| Hydroxider (baser) | |
| S alt | |
| binære forbindelser | |
| syrer | |
Til den første inddeling brugte vi, hvor mange grundstoffer et stof består af. Hvis fra atomer af et grundstof, så er det simpelt, og hvis fra to eller flere - komplekst.
Lad os overveje hver enkelt klasse af simple stoffer:
- Metaller er grundstofferne placeret i den første, anden, tredje gruppe (undtagen bor) i det periodiske system for D. I. Mendeleev, såvel som grundstoffer fra årtier, lantonoider og octinoider. Alle metaller har fælles fysiske (duktilitet, termisk og elektrisk ledningsevne, metallisk glans) og kemiske (reducerende, interaktion med vand, syre og så videre) egenskaber.
- Ikke-metaller omfatter alle grundstoffer i den ottende, syvende, sjette (undtagen polonium) gruppe samt arsen, fosfor, kulstof (fra den femte gruppe), silicium, kulstof (fra den fjerde gruppe) og bor (fra den tredje).
- AmfoteriskForbindelser er de forbindelser, der kan udvise egenskaberne af både ikke-metaller og metaller. For eksempel aluminium, zink, beryllium og så videre.
- Ædel (inerte) gasser omfatter elementer fra den ottende gruppe: radon, xeon, krypton, argon, neon, helium. Deres fælles ejendom er lav aktivitet.
Da alle simple stoffer er sammensat af atomer af det samme grundstof i det periodiske system, falder deres navne norm alt sammen med navnene på disse kemiske elementer i tabellen.
For at skelne mellem begreberne "kemisk grundstof" og "simpelt stof", på trods af ligheden mellem navne, skal du forstå følgende: ved hjælp af det første dannes et komplekst stof, det binder til andre grundstoffers atomer, kan det ikke betragtes separat som stoffer. Det andet koncept fortæller os, at dette stof har sine egne egenskaber uden at være forbundet med andre. For eksempel er der ilt, der er en del af vandet, og der er ilt, som vi indånder. I det første tilfælde er grundstoffet som en del af helheden vand, og i det andet tilfælde som et stof i sig selv, som levende væseners organisme indånder.
Overvej nu hver klasse af komplekse stoffer:
- Oxider er et komplekst stof, der består af to grundstoffer, hvoraf det ene er oxygen. Oxider er: basiske (når de er opløst i vand, dannes de til baser), amfotere (dannet ved hjælp af amfotere metaller), sure (dannet af ikke-metaller i oxidationstilstande fra +4 til +7), dobbelt (dannet med deltagelse af metaller i forskelligeoxiderende grader) og ikke-s altdannende (f.eks. NO, CO, N2O og andre).
- Hydroxider omfatter stoffer, der i deres sammensætning har en gruppe - OH (hydroxylgruppe). De er: basiske, amfotere og sure.
- S alte kaldes sådanne komplekse forbindelser, som omfatter en metalkation og en anion af en syrerest. S alte er: medium (metalkation + syrerestanion); sur (metalkation + usubstitueret(e) hydrogenatom(er) + syrerest); basisk (metalkation + syrerest + hydroxylgruppe); dobbelt (to metalkationer + syrerest); blandet (metalkation + to syrerester).
- En binær forbindelse er en to-elementforbindelse eller en multi-elementforbindelse, inklusive ikke mere end én kation eller anion, eller en kompleks kation eller anion. For eksempel KF, CCl4, NH3 og så videre.
- Syrer omfatter sådanne komplekse stoffer, hvis kationer udelukkende er hydrogenioner. Deres negative anioner kaldes syrerester. Disse komplekse forbindelser kan være oxygenerede eller anoxiske, monobasiske eller dibasiske (afhængigt af antallet af hydrogenatomer), stærke eller svage.
Klassificering af organiske forbindelser
Som du ved, er enhver klassificering baseret på visse funktioner. Den moderne klassificering af organiske forbindelser er baseret på to vigtigste egenskaber:
- kulstofskelettets struktur;
- tilstedeværelse af funktionelle grupper i molekylet.
En funktionel gruppe er de atomer eller en gruppe af atomer, som stoffers egenskaber afhænger af. De bestemmer, hvilken klasse en bestemt forbindelse tilhører.
| Hydrocarbons | ||
| Acyklisk | Limit | |
| Ubegrænset | ethylen | |
| Acetylen | ||
| Diene | ||
| cyklisk | Cycloalkaner | |
| Aromatisk | ||
- alkoholer (-OH);
- aldehyder (-COH);
- carboxylsyrer (-COOH);
- aminer (-NH2).
For konceptet med den første opdeling af kulbrinter i cykliske og acykliske klasser er det nødvendigt at sætte sig ind i typerne af kulstofkæder:
- Lineær (carboner er arrangeret langs en lige linje).
- Forgrenet (et af carbonatomerne i kæden har en binding med de tre andre carbonatomer, det vil sige, at der dannes en gren).
- Lukket (carbonatomer danner en ring eller cyklus).
De kulstoffer, der har cyklusser i deres struktur, kaldes cykliske, og resten kaldes acykliske.
En kort beskrivelse af hver klasse af organiske forbindelser
- Mættede kulbrinter (alkaner) er ikke i stand til at tilføje brint og andre grundstoffer. Deres generelle formel er C H2n+2. Den enkleste repræsentant for alkaner er metan (CH4). Alle efterfølgende forbindelser af denne klasse ligner methan i deres struktur ogegenskaber, men adskiller sig fra den i sammensætning med en eller flere grupper -CH2-. Sådan en række forbindelser, der adlyder dette mønster, kaldes homologe. Alkaner er i stand til at indgå i substitutions-, forbrændings-, nedbrydnings- og isomeriseringsreaktioner (omdannelse til forgrenede carbonatomer).
- Cycloalkaner ligner alkaner, men har en cyklisk struktur. Deres formel er C H2n. De kan deltage i additionsreaktioner (f.eks. hydrogen, bliver til alkaner), substitution og dehydrogenering (hydrogenabstraktion).
- Umættede carbonhydrider af ethylen-serien (alkener) inkluderer carbonhydrider med den generelle formel C H2n. Den enkleste repræsentant er ethylen - C2H4. De har en dobbeltbinding i deres struktur. Stoffer af denne klasse er involveret i reaktionerne med tilsætning, forbrænding, oxidation, polymerisation (processen med at kombinere små identiske molekyler til større).
- Dien (alkadiener) carbonhydrider har formlen C H2n-2. De har allerede to dobbeltbindinger og er i stand til at indgå i additions- og polymerisationsreaktioner.
- Acetylen (alkyner) adskiller sig fra andre klasser ved at have en tredobbelt binding. Deres generelle formel er C H2n-2. Den enkleste repræsentant - acetylen - C2H2. Indgå additions-, oxidations- og polymerisationsreaktioner.
- Aromatiske kulbrinter (arener) hedder sådan, fordi nogle af dem har en behagelig lugt. De har en cyklisk struktur. Deres generelle formel er CH2n-6. Den enkleste repræsentant er benzen - C6H6. De kan gennemgå halogeneringsreaktioner (erstatning af hydrogenatomer med halogenatomer), nitrering, addition og oxidation.
