Studiul unui subiect atât de interesant precum chimia ar trebui să înceapă cu elementele de bază, și anume clasificarea și nomenclatura compușilor chimici. Acest lucru vă va ajuta să nu vă pierdeți într-o știință atât de complexă și să puneți toate cunoștințele noi în locul ei.
Pe scurt despre principalele lucruri
Nomenclatura compușilor chimici este un sistem care cuprinde toate denumirile de substanțe chimice, grupele, clasele și regulile acestora, cu ajutorul cărora are loc formarea cuvintelor denumirilor lor. Când a fost dezvoltat?
Prima nomenclatură a chimiei. compușii a fost dezvoltat în 1787 de Comisia de chimiști francezi sub conducerea lui A. L. Lavoisier. Până atunci, substanțele se desemnau în mod arbitrar: după unele semne, după metodele de obținere, după numele descoperitorului și așa mai departe. Fiecare substanță ar putea avea mai multe denumiri, adică sinonime. Comisia a decis că orice substanță ar trebui să aibă o singură denumire; numele unei substanțe complexe poate consta din două cuvinte care indică tipulși genul conexiunii și nu ar trebui să contrazică normele lingvistice. Această nomenclatură a compușilor chimici a devenit un model pentru crearea la începutul secolului al XIX-lea a nomenclatoarelor de diferite naționalități, inclusiv rusă. Acest lucru va fi discutat în continuare.
Tipuri de nomenclatură de compuși chimici
Se pare că este pur și simplu imposibil de înțeles chimia. Dar dacă te uiți la cele două tipuri de nomenclatură chimică. conexiuni, puteți vedea că totul nu este atât de complicat. Care este această clasificare? Iată două tipuri de nomenclatură a compușilor chimici:
- anorganic;
- organic.
Ce sunt acestea?
substanțe simple
Nomenclatura chimică a compușilor anorganici este formulele și denumirile substanțelor. O formulă chimică este o imagine de simboluri și litere care reflectă compoziția unei substanțe folosind sistemul periodic al lui Dmitri Ivanovici Mendeleev. Numele este imaginea compoziției unei substanțe folosind un anumit cuvânt sau un grup de cuvinte. Construcția formulelor se realizează conform regulilor nomenclaturii compușilor chimici și, folosindu-le, se dă denumirea.
Numele unor elemente este format din rădăcina acestor nume în latină. De exemplu:
- С - Carbon, lat. carboneum, rădăcină „carb”. Exemple de compuși: CaC - carbură de calciu; CaCO3 - carbonat de calciu.
- N - Azot, lat. nitrogenium, rădăcină „nitr”. Exemple de compuși: NaNO3 - azotat de sodiu; Ca3N2 - nitrură de calciu.
- H - Hidrogen, lat. hidrogeniu,radacina hidro. Exemple de compuși: NaOH - hidroxid de sodiu; NaH - hidrură de sodiu.
- O - Oxigen, lat. oxigen, rădăcină „bou”. Exemple de compuși: CaO - oxid de calciu; NaOH - hidroxid de sodiu.
- Fe - Fier de călcat, lat. ferrum, rădăcină „ferr”. Exemple compuse: K2FeO4 - ferat de potasiu și așa mai departe.
Prefixele sunt folosite pentru a descrie numărul de atomi dintr-un compus. În tabel, de exemplu, sunt luate substanțe atât din chimia organică, cât și din chimia anorganică.
| Numărul de atomi | Prefix | Exemplu |
| 1 | mono- | monoxid de carbon - CO |
| 2 | di- | dioxid de carbon - CO2 |
| 3 | trei- | trifosfat de sodiu - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | tetrahidroxoaluminat de sodiu - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexan - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptenă - C7H14 |
| 8 | octa- | octină - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Organicsubstanțe
Cu compușii chimiei organice, totul nu este la fel de simplu ca cu substanțele anorganice. Faptul este că principiile nomenclaturii chimice a compușilor organici se bazează pe trei tipuri de nomenclatură simultan. La prima vedere, acest lucru pare surprinzător și confuz. Cu toate acestea, ele sunt destul de simple. Iată tipurile de nomenclatură a compușilor chimici:
- istoric sau banal;
- sistematic sau internațional;
- rațional.
În prezent, ele sunt folosite pentru a da un nume unui anumit compus organic. Să luăm în considerare fiecare dintre ele și să ne asigurăm că nomenclatura principalelor clase de compuși chimici nu este atât de complicată pe cât pare.
Trivial
Aceasta este prima nomenclatură care a apărut la începutul dezvoltării chimiei organice, când nu exista nici o clasificare a substanțelor, nici o teorie a structurii compușilor acestora. Compușilor organici li s-au atribuit nume aleatorii în funcție de sursa de producție. De exemplu, acid malic, acid oxalic. De asemenea, criteriile distinctive prin care au fost date denumirile au fost culoarea, mirosul și proprietățile chimice. Cu toate acestea, acesta din urmă a servit rareori drept motiv, deoarece în această perioadă de timp se cunoșteau relativ puține informații despre posibilitățile lumii organice. Cu toate acestea, multe nume ale acestei nomenclaturi destul de vechi și înguste sunt adesea folosite până în prezent. De exemplu: acid acetic, uree, indigo (cristale violete), toluen, alanină, acid butiric și multe altele.
Rational
Acest nomenclatora apărut din momentul în care a apărut clasificarea și teoria unificată a structurii compușilor organici. Are un caracter national. Compușii organici își iau denumirea de la tipul sau clasa căreia îi aparțin, în funcție de caracteristicile lor chimice și fizice (acetilene, cetone, alcooli, etilene, aldehide și așa mai departe). În prezent, o astfel de nomenclatură este utilizată numai în cazurile în care oferă o idee vizuală și mai detaliată a compusului în cauză. De exemplu: metil acetilenă, dimetil cetonă, alcool metilic, metilamină, acid cloracetic și altele asemenea. Astfel, din denumire devine imediat clar în ce constă compusul organic, dar locația exactă a grupărilor substituente nu poate fi încă determinată.
Internațional
Numele complet este nomenclatura internațională sistematică a compușilor chimici IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). A fost dezvoltat și recomandat de congresele IUPAC din 1957 și 1965. Regulile nomenclaturii internaționale, publicate în 1979, au fost adunate în Cartea Albastră.
Baza nomenclaturii sistematice a compușilor chimici este teoria modernă a structurii și clasificării substanțelor organice. Acest sistem își propune să rezolve problema principală a nomenclaturii: denumirea tuturor compușilor organici trebuie să includă denumirile corecte ale substituenților (funcțiilor) și suportul acestora - hidrocarbură.schelet. Trebuie să fie astfel încât să poată fi utilizat pentru a determina singura formulă structurală corectă.
Dorința de a crea o nomenclatură chimică unitară pentru compușii organici a apărut în anii '80 ai secolului XIX. Acest lucru s-a întâmplat după crearea de către Alexandru Mihailovici Butlerov a teoriei structurii chimice, în care existau patru prevederi principale care spun despre ordinea atomilor dintr-o moleculă, fenomenul de izomerie, relația dintre structura și proprietățile unei substanțe, precum şi influenţa atomilor unul asupra celuil alt. Acest eveniment a avut loc în 1892 la Congresul Chimștilor de la Geneva, care a aprobat regulile pentru nomenclatura compușilor organici. Aceste reguli au fost incluse în organicele numite nomenclatura de la Geneva. Pe baza acesteia, a fost creată populara carte de referință Beilstein.
Bineînțeles, în timp, cantitatea de compuși organici a crescut. Din acest motiv, nomenclatura s-a complicat tot timpul, și au apărut noi completări, care au fost anunțate și adoptate la următorul congres, ținut în 1930 în orașul Liege. Inovațiile s-au bazat pe comoditate și concizie. Și acum, nomenclatura internațională sistematică a absorbit unele dintre prevederile atât din Geneva, cât și din Liege.
Astfel, aceste trei tipuri de sistematizare sunt principiile de bază ale nomenclaturii chimice a compuşilor organici.
Clasificarea compușilor simpli
Acum este timpul să facem cunoștință cu cel mai interesant: clasificarea atât a substanțelor organice, cât și a celor anorganice.
Acum lumeasunt cunoscuți mii de compuși anorganici diferiți. Este aproape imposibil să le cunoaștem toate numele, formulele și proprietățile. Prin urmare, toate substanțele chimiei anorganice sunt împărțite în clase care grupează toți compușii conform unei structuri și proprietăți similare. Această clasificare este prezentată în tabelul de mai jos.
| substanțe anorganice | |
| Simple | Metal (metale) |
| Nemetalice (nemetale) | |
| Amfoteric (amfigeni) | |
| Gaze nobile (aerogeni) | |
| Complex | Oxizi |
| Hdroxizi (baze) | |
| Săruri | |
| Compuși binari | |
| Acizi | |
Pentru prima diviziune, am folosit din câte elemente este formată o substanță. Dacă din atomi ai unui element, atunci este simplu, iar dacă din doi sau mai mulți - complex.
Să luăm în considerare fiecare clasă de substanțe simple:
- Metalele sunt elementele situate în prima, a doua, a treia grupă (cu excepția borului) din tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev, precum și elemente de decenii, lantonoide și octinoide. Toate metalele au proprietăți comune fizice (ductilitate, conductivitate termică și electrică, luciu metalic) și chimice (reducere, interacțiune cu apa, acid și așa mai departe).
- Nemetalele includ toate elementele grupelor a opta, a șaptea, a șasea (cu excepția poloniului), precum și arsenul, fosforul, carbonul (din grupul al cincilea), siliciul, carbonul (din grupul al patrulea) și borul (din al treilea).
- AmfoterCompușii sunt acei compuși care pot prezenta proprietățile atât ale nemetalelor, cât și ale metalelor. De exemplu, aluminiu, zinc, beriliu și așa mai departe.
- Gazele nobile (inerte) includ elemente din grupa a opta: radon, xeon, krypton, argon, neon, heliu. Proprietatea lor comună este activitatea scăzută.
Deoarece toate substanțele simple sunt compuse din atomi ai aceluiași element din tabelul periodic, numele lor coincid de obicei cu numele acestor elemente chimice din tabel.
Pentru a distinge între conceptele de „element chimic” și „substanță simplă”, în ciuda asemănării numelor, trebuie să înțelegeți următoarele: cu ajutorul primei, se formează o substanță complexă, se leagă de atomii altor elemente, nu pot fi considerate separat substante. Al doilea concept ne face să știm că această substanță are proprietăți proprii, fără a fi asociată cu altele. De exemplu, există oxigen care face parte din apă și există oxigen pe care îl respirăm. În primul caz, elementul ca parte a întregului este apa, iar în al doilea caz, ca substanță în sine, pe care organismul ființelor vii o respiră.
Acum luați în considerare fiecare clasă de substanțe complexe:
- Oxizii sunt o substanță complexă formată din două elemente, dintre care unul este oxigenul. Oxizii sunt: bazici (la dizolvarea in apa se formeaza in baze), amfoterici (formati cu ajutorul metalelor amfotere), acizi (formati din nemetale in stari de oxidare de la +4 la +7), dubli (formati cu ajutorul participarea metalelor la diferitegrade oxidante) și care nu formează sare (de exemplu, NO, CO, N2O și altele).
- Hidroxizii includ substanțe care au în compoziția lor o grupare - OH (grupa hidroxil). Acestea sunt: bazice, amfotere și acide.
- Sărurile sunt numite astfel de compuși complecși, care includ un cation metalic și un anion al unui reziduu acid. Sărurile sunt: mediu (cation metalic + anion rezidual acid); acid (cation metalic + atom(i) de hidrogen nesubstituit + reziduu acid); bazic (cation metalic + reziduu acid + grupare hidroxil); dublu (doi cationi metalici + reziduu acid); amestecat (cation metalic + două resturi acide).
- Un compus binar este un compus cu două elemente sau un compus cu mai multe elemente, care nu include mai mult de un cation, sau anion, sau un cation complex sau anion. De exemplu, KF, CCl4, NH3 și așa mai departe.
- Acizii includ astfel de substanțe complexe ai căror cationi sunt exclusiv ioni de hidrogen. Anionii lor negativi se numesc reziduuri acide. Acești compuși complecși pot fi oxigenați sau anoxici, monobazici sau dibazici (în funcție de numărul de atomi de hidrogen), puternici sau slabi.
Clasificarea compușilor organici
După cum știți, orice clasificare se bazează pe anumite caracteristici. Clasificarea modernă a compușilor organici se bazează pe două caracteristici cele mai importante:
- structura scheletului de carbon;
- prezența grupurilor funcționale în moleculă.
Un grup funcțional este acei atomi sau un grup de atomi de care depind proprietățile substanțelor. Ele determină cărei clase îi aparține un anumit compus.
| Hidrocarburi | ||
| Aciclic | Limit | |
| Nelimitat | Etilenă | |
| Acetilenă | ||
| Diene | ||
| ciclic | cicloalcani | |
| Aromatic | ||
- alcooli (-OH);
- aldehide (-COH);
- acizi carboxilici (-COOH);
- amine (-NH2).
Pentru conceptul primei diviziuni a hidrocarburilor în clase ciclice și aciclice, este necesar să se familiarizeze cu tipurile de lanțuri carbonice:
- Liniar (carbonii sunt aranjați de-a lungul unei linii drepte).
- Ramificat (unul dintre atomi de carbon ai lanțului are o legătură cu ceilalți trei atomi de carbon, adică se formează o ramură).
- Închis (atomii de carbon formează un inel sau un ciclu).
Acei atomi de carbon care au cicluri în structura lor se numesc ciclici, iar restul se numesc aciclici.
O scurtă descriere a fiecărei clase de compuși organici
- Hidrocarburile saturate (alcanii) nu sunt capabile să adauge hidrogen și alte elemente. Formula lor generală este C H2n+2. Cel mai simplu reprezentant al alcanilor este metanul (CH4). Toți compușii următori din această clasă sunt similari metanului în structura lor șiproprietăți, dar diferă de el în compoziție prin una sau mai multe grupuri -CH2-. O astfel de serie de compuși care se supun acestui model se numește omoloage. Alcanii sunt capabili să intre în reacții de substituție, ardere, descompunere și izomerizare (transformare în atomi de carbon ramificat).
- Cicloalcanii sunt similari cu alcanii, dar au o structură ciclică. Formula lor este C H2n. Ei pot participa la reacții de adiție (de exemplu, hidrogen, devenind alcani), substituție și dehidrogenare (abstracție hidrogen).
- Hidrocarburile nesaturate din seria etilenei (alchene) includ hidrocarburi cu formula generală C H2n. Cel mai simplu reprezentant este etilena - C2H4. Au o legătură dublă în structura lor. Substanțele din această clasă sunt implicate în reacțiile de adăugare, ardere, oxidare, polimerizare (procesul de combinare a unor molecule identice mici în molecule mai mari). Hidrocarburile
- Diene (alcadiene) au formula C H2n-2. Au deja două legături duble și sunt capabili să intre în reacții de adiție și polimerizare.
- Acetilena (alchinele) diferă de alte clase prin faptul că au o legătură triplă. Formula lor generală este C H2n-2. Cel mai simplu reprezentant - acetilena - C2H2. Intră în reacții de adiție, oxidare și polimerizare.
- Hidrocarburile aromatice (arenele) sunt numite astfel deoarece unele dintre ele au un miros plăcut. Au o structură ciclică. Formula lor generală este CH2n-6. Cel mai simplu reprezentant este benzenul - C6H6. Pot suferi reacții de halogenare (înlocuirea atomilor de hidrogen cu atomi de halogen), nitrare, adăugare și oxidare.
