Proučavanje tako zanimljivog predmeta kao što je kemija treba započeti s osnovama, odnosno klasifikacijom i nomenklaturom kemijskih spojeva. To će vam pomoći da se ne izgubite u tako složenoj znanosti i stavite sva nova znanja na svoje mjesto.
Ukratko o glavnim stvarima
Nomenklatura kemijskih spojeva je sustav koji uključuje sve nazive kemikalija, njihove skupine, klase i pravila, uz pomoć kojih se odvija tvorba riječi njihovih naziva. Kada je razvijen?
Prva nomenklatura kem. spojeve razvila je 1787. Komisija francuskih kemičara pod vodstvom A. L. Lavoisier-a. Do tada su se imena tvarima davala proizvoljno: prema nekim znakovima, prema metodama dobivanja, prema imenu otkrivača i tako dalje. Svaka tvar može imati nekoliko naziva, odnosno sinonima. Komisija je odlučila da svaka tvar ima samo jedan naziv; naziv složene tvari može se sastojati od dvije riječi koje označavaju vrstui spol veze, te ne bi trebao biti u suprotnosti s jezičnim normama. Ova nomenklatura kemijskih spojeva postala je uzorom za stvaranje na početku 19. stoljeća nomenklatura različitih nacionalnosti, uključujući i ruske. O tome će se dalje raspravljati.
Vrste nomenklature kemijskih spojeva
Čini se da je jednostavno nemoguće razumjeti kemiju. Ali ako pogledate dvije vrste kemijske nomenklature. veze, vidite da sve nije tako komplicirano. Koja je ovo klasifikacija? Ovdje su dvije vrste nomenklature kemijskih spojeva:
- anorganski;
- organski.
Što su oni?
Jednostavne tvari
Kemijska nomenklatura anorganskih spojeva su formule i nazivi tvari. Kemijska formula je slika simbola i slova koja odražava sastav tvari koristeći periodični sustav Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva. Naziv je slika sastava tvari pomoću određene riječi ili grupe riječi. Konstrukcija formula provodi se prema pravilima nomenklature kemijskih spojeva, a pomoću njih se daje oznaka.
Naziv nekih elemenata formiran je od korijena ovih imena na latinskom. Na primjer:
- S - Ugljik, lat. carboneum, korijen "ugljikohidrat". Primjeri spojeva: CaC - kalcijev karbid; CaCO3 - kalcijev karbonat.
- N - dušik, lat. dušik, korijen "nitr". Primjeri spojeva: NaNO3 - natrijev nitrat; Ca3N2 - kalcijev nitrid.
- H - Vodik, lat. vodik,hidro korijen. Primjeri spojeva: NaOH - natrijev hidroksid; NaH - natrijev hidrid.
- O - Kisik, lat. oksigenij, korijen "vola". Primjeri spojeva: CaO - kalcijev oksid; NaOH - natrijev hidroksid.
- Fe - Željezo, lat. ferrum, korijen "ferr". Primjeri složenih: K2FeO4 - kalijev ferat i tako dalje.
Prefiksi se koriste za opisivanje broja atoma u spoju. U tablici su, na primjer, uzete tvari i organske i anorganske kemije.
| Broj atoma | Prefiks | Primjer |
| 1 | mono- | ugljični monoksid - CO |
| 2 | di- | ugljični dioksid - CO2 |
| 3 | tri- | natrijev trifosfat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natrijev tetrahidroksoaluminat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - S5N11OH |
| 6 | hexa- | heksan - C6H14 |
| 7 | hepta- | hepten - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deka- | Dean - C10H22 |
organskitvari
Sa spojevima organske kemije nije sve tako jednostavno kao s anorganskim. Činjenica je da se načela kemijske nomenklature organskih spojeva temelje na tri vrste nomenklature odjednom. Na prvi pogled ovo izgleda iznenađujuće i zbunjujuće. Međutim, oni su prilično jednostavni. Ovdje su vrste nomenklature kemijskih spojeva:
- povijesno ili trivijalno;
- sustavno ili međunarodno;
- racionalno.
Trenutno se koriste za davanje imena određenom organskom spoju. Razmotrimo svaki od njih i uvjerimo se da nomenklatura glavnih klasa kemijskih spojeva nije tako komplicirana kao što se čini.
trivijalno
Ovo je prva nomenklatura koja se pojavila na početku razvoja organske kemije, kada nije postojala ni klasifikacija tvari ni teorija strukture njihovih spojeva. Organskim spojevima dodijeljena su nasumična imena prema izvoru proizvodnje. Na primjer, jabučna kiselina, oksalna kiselina. Također, razlikovni kriteriji po kojima su davana imena bila su boja, miris i kemijska svojstva. No, ovo potonje rijetko je služilo kao razlog, jer se u tom razdoblju znalo relativno malo informacija o mogućnostima organskog svijeta. Međutim, mnogi nazivi ove prilično stare i uske nomenklature često se koriste do danas. Na primjer: octena kiselina, urea, indigo (ljubičasti kristali), toluen, alanin, maslačna kiselina i mnogi drugi.
Rational
Ova nomenklaturanastao od trenutka kada se pojavila klasifikacija i jedinstvena teorija strukture organskih spojeva. Ima nacionalni karakter. Organski spojevi dobivaju nazive prema vrsti ili klasi kojoj pripadaju, prema svojim kemijskim i fizikalnim karakteristikama (acetileni, ketoni, alkoholi, etileni, aldehidi itd.). Trenutno se takva nomenklatura koristi samo u slučajevima kada daje vizualnu i detaljniju ideju o spoju o kojem je riječ. Na primjer: metil acetilen, dimetil keton, metil alkohol, metilamin, klorooctena kiselina i slično. Dakle, iz naziva odmah postaje jasno od čega se sastoji organski spoj, ali točan položaj supstituentskih skupina još se ne može odrediti.
međunarodna
Njegov puni naziv je sustavna međunarodna nomenklatura kemijskih spojeva IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Razvijen je i preporučen na kongresima IUPAC-a 1957. i 1965. godine. Pravila međunarodne nomenklature, objavljena 1979., sakupljena su u Plavoj knjizi.
Temelj sustavne nomenklature kemijskih spojeva je moderna teorija strukture i klasifikacije organskih tvari. Ovaj sustav ima za cilj riješiti glavni problem nomenklature: naziv svih organskih spojeva mora sadržavati točne nazive supstituenata (funkcija) i njihovu potporu - ugljikovodikkostur. Mora biti takva da se može koristiti za određivanje jedine ispravne strukturne formule.
Želja za stvaranjem jedinstvene kemijske nomenklature za organske spojeve nastala je 80-ih godina XIX stoljeća. To se dogodilo nakon što je Alexander Mikhailovich Butlerov stvorio teoriju kemijske strukture, u kojoj su postojale četiri glavne odredbe koje govore o redu atoma u molekuli, fenomenu izomerizma, odnosu između strukture i svojstava tvari, kao i utjecaj atoma jednih na druge. Taj se događaj zbio 1892. na Kongresu kemičara u Ženevi, koji je odobrio pravila za nomenklaturu organskih spojeva. Ta su pravila bila uključena u organske tvari zvane Ženevska nomenklatura. Na temelju toga stvorena je popularna Beilsteinova referentna knjiga.
Naravno, s vremenom je količina organskih spojeva rasla. Zbog toga se nomenklatura cijelo vrijeme komplicirala, a nastajale su i nove dopune koje su objavljene i usvojene na sljedećem kongresu, održanom 1930. godine u gradu Liegeu. Inovacije su se temeljile na praktičnosti i sažetosti. A sada je sustavna međunarodna nomenklatura apsorbirala neke od odredbi i Ženeve i Liegea.
Dakle, ove tri vrste sistematizacije su osnovna načela kemijske nomenklature organskih spojeva.
Klasifikacija jednostavnih složenica
Sada je vrijeme da se upoznate s najzanimljivijim: klasifikacijom i organskih i anorganskih tvari.
Sada svijetpoznate su tisuće različitih anorganskih spojeva. Gotovo je nemoguće znati sva njihova imena, formule i svojstva. Stoga su sve tvari anorganske kemije podijeljene u klase koje grupiraju sve spojeve prema sličnoj strukturi i svojstvima. Ova je klasifikacija prikazana u donjoj tablici.
| Anorganske tvari | |
| Jednostavno | Metal (metali) |
| Nemetalni (nemetali) | |
| Amfoterni (amfigeni) | |
| Plemeniti plinovi (aerogeni) | |
| Složeno | Oksidi |
| Hidroksidi (baze) | |
| Soli | |
| Binarni spojevi | |
| Kiseline | |
Za prvu podjelu koristili smo od koliko elemenata se tvar sastoji. Ako od atoma jednog elementa, onda je jednostavno, a ako od dva ili više - složeno.
Razmotrimo svaku klasu jednostavnih supstanci:
- Metali su elementi koji se nalaze u prvoj, drugoj, trećoj skupini (osim bora) periodnog sustava D. I. Mendeljejeva, kao i elementi desetljeća, lantonoidi i oktinoidi. Svi metali imaju zajednička fizička (duktilnost, toplinska i električna vodljivost, metalni sjaj) i kemijska (reduciranje, interakcija s vodom, kiselinom i tako dalje) svojstva.
- Nemetali uključuju sve elemente osme, sedme, šeste (osim polonija) skupine, kao i arsen, fosfor, ugljik (iz pete skupine), silicij, ugljik (iz četvrte skupine) i bor (od trećeg).
- AmfoteričnoSpojevi su oni spojevi koji mogu pokazati svojstva i nemetala i metala. Na primjer, aluminij, cink, berilij i tako dalje.
- Plemeniti (inertni) plinovi uključuju elemente osme skupine: radon, xeon, kripton, argon, neon, helij. Njihovo zajedničko svojstvo je niska aktivnost.
Budući da su sve jednostavne tvari sastavljene od atoma istog elementa periodnog sustava, njihova se imena obično podudaraju s nazivima ovih kemijskih elemenata tablice.
Da biste razlikovali pojmove "kemijski element" i "jednostavna tvar", unatoč sličnosti imena, morate razumjeti sljedeće: uz pomoć prvog nastaje složena tvar, ona se veže za atoma drugih elemenata, ne može se smatrati odvojeno tvarima. Drugi koncept nam daje do znanja da ova tvar ima svoja svojstva, a da nije povezana s drugima. Na primjer, postoji kisik koji je dio vode, a postoji kisik koji udišemo. U prvom slučaju element kao dio cjeline je voda, a u drugom slučaju kao supstancija za sebe, koju organizam živih bića diše.
Sada razmotrite svaku klasu složenih tvari:
- Oksidi su složena tvar koja se sastoji od dva elementa, od kojih je jedan kisik. Oksidi su: bazični (otopljeni u vodi stvaraju baze), amfoterni (nastaju uz pomoć amfoternih metala), kiseli (nastaju od nemetala u oksidacijskim stanjima od +4 do +7), dvostruki (nastaju s sudjelovanje metala u različitimstupnjevi oksidacije) i koji ne stvaraju soli (na primjer, NO, CO, N2O i drugi).
- Hidroksidi uključuju tvari koje u svom sastavu imaju skupinu - OH (hidroksilna skupina). Oni su: bazični, amfoterni i kiseli.
- Soli se nazivaju takvi kompleksni spojevi, koji uključuju metalni kation i anion kiselinskog ostatka. Soli su: srednje (metalni kation + anion kiselinskog ostatka); kiseli (metalni kation + nesupstituirani atom(i) vodika + kiselinski ostatak); bazični (metalni kation + kiselinski ostatak + hidroksilna skupina); dvostruko (dva metalna kationa + kiselinski ostatak); miješani (metalni kation + dva kisela ostatka).
- Binarni spoj je spoj s dva elementa ili spoj s više elemenata, uključujući ne više od jednog kationa, ili aniona, ili kompleksnog kationa ili aniona. Na primjer, KF, CCl4, NH3 i tako dalje.
- Kiseline uključuju takve složene tvari čiji su kationi isključivo vodikovi ioni. Njihovi negativni anioni nazivaju se kiselinskim ostacima. Ovi složeni spojevi mogu biti oksigenirani ili anoksični, jednobazni ili dvobazni (ovisno o broju atoma vodika), jaki ili slabi.
Klasifikacija organskih spojeva
Kao što znate, svaka klasifikacija temelji se na određenim značajkama. Suvremena klasifikacija organskih spojeva temelji se na dvije najvažnije značajke:
- struktura karbonskog kostura;
- prisutnost funkcionalnih skupina u molekuli.
Funkcionalna skupina su oni atomi ili skupina atoma o kojima ovise svojstva tvari. Oni određuju kojoj klasi određeni spoj pripada.
| Ugljikovodici | ||
| Aciklički | Ograničenje | |
| Neograničeno | Etilen | |
| acetilen | ||
| Diene | ||
| ciklički | Cycloalkanes | |
| Aromatično | ||
- alkoholi (-OH);
- aldehidi (-COH);
- karboksilne kiseline (-COOH);
- amini (-NH2).
Za koncept prve podjele ugljikovodika na cikličke i acikličke klase potrebno je upoznati se s tipovima ugljikovih lanaca:
- Linearno (ugljici su raspoređeni duž ravne linije).
- Razgranati (jedan od ugljika lanca ima vezu s ostala tri ugljika, odnosno nastaje grana).
- Zatvoreni (atomi ugljika tvore prsten ili ciklus).
Oni ugljici koji imaju cikluse u svojoj strukturi nazivaju se ciklički, a ostali se zovu aciklički.
Kratak opis svake klase organskih spojeva
- Zasićeni ugljikovodici (alkani) nisu sposobni za dodavanje vodika i drugih elemenata. Njihova opća formula je C H2n+2. Najjednostavniji predstavnik alkana je metan (CH4). Svi naknadni spojevi ove klase su po svojoj strukturi slični metanu isvojstva, ali se od njega razlikuju po sastavu za jednu ili više grupa -CH2-. Takav niz spojeva koji se pokoravaju ovom obrascu naziva se homolognim. Alkani mogu ući u reakcije supstitucije, izgaranja, razgradnje i izomerizacije (transformacije u razgranate ugljike).
- Cikloalkani su slični alkanima, ali imaju cikličku strukturu. Njihova formula je C H2n. Oni mogu sudjelovati u reakcijama adicije (na primjer, vodik, postajući alkani), supstituciji i dehidrogenaciji (apstrakcija vodika).
- Nezasićeni ugljikovodici iz serije etilena (alkeni) uključuju ugljikovodike s općom formulom C H2n. Najjednostavniji predstavnik je etilen - C2H4. U svojoj strukturi imaju jednu dvostruku vezu. Tvari ove klase sudjeluju u reakcijama dodavanja, izgaranja, oksidacije, polimerizacije (proces spajanja malih identičnih molekula u veće).
- Dienski (alkadieni) ugljikovodici imaju formulu C H2n-2. Već imaju dvije dvostruke veze i mogu ući u reakcije adicije i polimerizacije.
- Acetilen (alkini) se razlikuju od ostalih klasa po tome što imaju jednu trostruku vezu. Njihova opća formula je C H2n-2. Najjednostavniji predstavnik - acetilen - C2H2. Ulazi u reakcije dodavanja, oksidacije i polimerizacije.
- Aromatski ugljikovodici (areni) nazvani su tako jer neki od njih imaju ugodan miris. Imaju cikličku strukturu. Njihova opća formula je CH2n-6. Najjednostavniji predstavnik je benzen - C6H6. Mogu se podvrgnuti reakcijama halogeniranja (zamjena atoma vodika atomima halogena), nitriranja, dodavanja i oksidacije.
