Proučavanje tako zanimljivog predmeta kao što je hemija trebalo bi da počne sa osnovama, odnosno klasifikacijom i nomenklaturom hemijskih jedinjenja. Ovo će vam pomoći da se ne izgubite u tako složenoj nauci i stavite sva nova znanja na svoje mjesto.
Ukratko o glavnim stvarima
Nomenklatura hemijskih jedinjenja je sistem koji obuhvata sve nazive hemikalija, njihove grupe, klase i pravila, uz pomoć kojih se odvija tvorba reči njihovih naziva. Kada je razvijen?
Prva nomenklatura hem. jedinjenja je 1787. razvila Komisija francuskih hemičara pod vodstvom A. L. Lavoisiera. Do tada su se imena tvarima davala proizvoljno: prema nekim znakovima, prema metodama dobivanja, prema imenu pronalazača i tako dalje. Svaka supstanca može imati nekoliko naziva, odnosno sinonima. Komisija je odlučila da svaka tvar ima samo jedno ime; naziv složene supstance može se sastojati od dvije riječi koje označavaju vrstui rod veze, i ne bi trebalo da bude u suprotnosti sa jezičkim normama. Ova nomenklatura hemijskih jedinjenja postala je uzor za stvaranje na početku 19. veka nomenklatura različitih nacionalnosti, uključujući i ruske. O tome će se dalje raspravljati.
Vrste nomenklature hemijskih jedinjenja
Čini se da je jednostavno nemoguće razumjeti hemiju. Ali ako pogledate dvije vrste kemijske nomenklature. veze, vidite da nije sve tako komplikovano. Koja je ovo klasifikacija? Evo dvije vrste nomenklature hemijskih jedinjenja:
- neorganski;
- organski.
Šta su oni?
Jednostavne supstance
Hemijska nomenklatura neorganskih jedinjenja su formule i nazivi supstanci. Hemijska formula je slika simbola i slova koja odražava sastav supstance koristeći periodični sistem Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva. Naziv je slika sastava supstance koja koristi određenu riječ ili grupu riječi. Konstrukcija formula se vrši prema pravilima nomenklature hemijskih jedinjenja, a pomoću njih se daje oznaka.
Naziv nekih elemenata je formiran od korijena ovih imena na latinskom. Na primjer:
- S - Karbon, lat. carboneum, korijen "carb". Primeri jedinjenja: CaC - kalcijum karbid; CaCO3 - kalcijum karbonat.
- N - Azot, lat. dušik, korijen "nitr". Primeri jedinjenja: NaNO3 - natrijum nitrat; Ca3N2 - kalcijum nitrid.
- H - Vodik, lat. hidrogenijum,hidro korijen. Primeri jedinjenja: NaOH - natrijum hidroksid; NaH - natrijum hidrid.
- O - Kiseonik, lat. kiseonikijum, koren "vola". Primeri jedinjenja: CaO - kalcijum oksid; NaOH - natrijum hidroksid.
- Fe - Gvožđe, lat. ferrum, korijen "ferr". Primjeri složenih: K2FeO4 - kalijev ferat i tako dalje.
Prefiksi se koriste za opisivanje broja atoma u jedinjenju. U tabeli su, na primjer, uzete tvari i organske i neorganske hemije.
| Broj atoma | Prefiks | Primjer |
| 1 | mono- | ugljični monoksid - CO |
| 2 | di- | ugljični dioksid - CO2 |
| 3 | tri- | natrijum trifosfat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natrijum 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 | deca- | Dean - C10H22 |
Organicsupstance
Sa jedinjenjima organske hemije nije sve tako jednostavno kao sa neorganskim. Činjenica je da se principi hemijske nomenklature organskih jedinjenja zasnivaju na tri vrste nomenklature odjednom. Na prvi pogled ovo izgleda iznenađujuće i zbunjujuće. Međutim, oni su prilično jednostavni. Evo tipova nomenklature hemijskih jedinjenja:
- historijsko ili trivijalno;
- sistematski ili međunarodni;
- racionalno.
Trenutno se koriste za davanje imena određenom organskom jedinjenju. Razmotrimo svaki od njih i uvjerimo se da nomenklatura glavnih klasa hemijskih jedinjenja nije tako komplikovana kao što se čini.
trivijalno
Ovo je prva nomenklatura koja se pojavila na početku razvoja organske hemije, kada nije postojala ni klasifikacija supstanci ni teorija strukture njihovih jedinjenja. Organskim jedinjenjima dodijeljena su nasumična imena prema izvoru proizvodnje. Na primjer, jabučna kiselina, oksalna kiselina. Takođe, kriterijumi za razlikovanje po kojima su data imena bila su boja, miris i hemijska svojstva. Međutim, ovo posljednje je rijetko služilo kao razlog, jer se u tom periodu znalo relativno malo informacija o mogućnostima organskog svijeta. Međutim, mnoga imena 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 jedinjenja. Ima nacionalni karakter. Organska jedinjenja dobijaju nazive prema vrsti ili klasi kojoj pripadaju, prema svojim hemijskim i fizičkim karakteristikama (acetileni, ketoni, alkoholi, etileni, aldehidi itd.). Trenutno se takva nomenklatura koristi samo u slučajevima kada daje vizualnu i detaljniju predstavu o spoju u pitanju. Na primjer: metil acetilen, dimetil keton, metil alkohol, metilamin, hloroctena kiselina i slično. Dakle, iz imena odmah postaje jasno od čega se sastoji organsko jedinjenje, ali tačna lokacija supstituentskih grupa još se ne može utvrditi.
Međunarodna
Njegov puni naziv je sistematska međunarodna nomenklatura hemijskih jedinjenja IUPAC (IUPAC, Međunarodna unija čiste i primenjene hemije, Međunarodna unija čiste i primenjene hemije). Razvijen je i preporučen na kongresima IUPAC-a 1957. i 1965. godine. Pravila međunarodne nomenklature, objavljena 1979. godine, sakupljena su u Plavoj knjizi.
Osnova sistematske nomenklature hemijskih jedinjenja je savremena teorija strukture i klasifikacije organskih supstanci. Ovaj sistem ima za cilj da reši glavni problem nomenklature: naziv svih organskih jedinjenja mora da sadrži ispravne nazive supstituenata (funkcija) i njihovu podršku - ugljovodonikskelet. Mora biti takav da se može koristiti za određivanje jedine ispravne strukturne formule.
Želja za stvaranjem jedinstvene hemijske nomenklature za organska jedinjenja nastala je 80-ih godina XIX veka. To se dogodilo nakon što je Aleksandar Mihajlovič Butlerov stvorio teoriju hemijske strukture, u kojoj su postojale četiri glavne odredbe koje govore o redu atoma u molekuli, fenomenu izomerizma, odnosu između strukture i svojstava supstance, kao i uticaj atoma jednih na druge. Ovaj događaj se dogodio 1892. godine na Kongresu hemičara u Ženevi, koji je odobrio pravila za nomenklaturu organskih jedinjenja. Ova pravila su bila uključena u organske proizvode pod nazivom Ženevska nomenklatura. Na osnovu toga je kreiran popularni Beilstein referentni priručnik.
Naravno, vremenom je količina organskih jedinjenja rasla. Zbog toga se nomenklatura sve vrijeme usložnjavala, a javljale su se i nove dopune koje su objavljene i usvojene na sljedećem kongresu, održanom 1930. godine u gradu Liegeu. Inovacije su bile zasnovane na praktičnosti i sažetosti. A sada je sistematska međunarodna nomenklatura apsorbirala neke od odredbi i Ženeve i Liježa.
Dakle, ove tri vrste sistematizacije su osnovni principi hemijske nomenklature organskih jedinjenja.
Klasifikacija jednostavnih jedinjenja
Sada je vrijeme da se upoznate sa najzanimljivijim: klasifikacijom i organskih i neorganskih supstanci.
Sada svijetpoznate su hiljade različitih neorganskih jedinjenja. Gotovo je nemoguće znati sva njihova imena, formule i svojstva. Stoga su sve supstance neorganske hemije podeljene u klase koje grupišu sva jedinjenja prema sličnoj strukturi i svojstvima. Ova klasifikacija je prikazana u tabeli ispod.
| Neorganske supstance | |
| Jednostavno | Metal (metali) |
| Nemetalni (nemetali) | |
| Amfoterni (amfigeni) | |
| Plemeniti gasovi (aerogeni) | |
| Complex | Oksidi |
| Hidroksidi (baze) | |
| Soli | |
| Binarni spojevi | |
| Kiseline | |
Za prvu podjelu koristili smo od koliko se elemenata sastoji supstanca. 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 grupi (osim bora) periodnog sistema D. I. Mendeljejeva, kao i elementi decenija, lantonoidi i oktinoidi. Svi metali imaju zajednička fizička (duktilnost, toplotna i električna provodljivost, metalni sjaj) i hemijska (redukcija, interakcija sa vodom, kiselinom i tako dalje) svojstva.
- Nemetali obuhvataju sve elemente osme, sedme, šeste (osim polonijuma) grupe, kao i arsen, fosfor, ugljenik (iz pete grupe), silicijum, ugljenik (iz četvrte grupe) i bor (od trećeg).
- AmfoteričnoJedinjenja su ona jedinjenja koja mogu pokazati svojstva i nemetala i metala. Na primjer, aluminijum, cink, berilij i tako dalje.
- Plemeniti (inertni) gasovi uključuju elemente osme grupe: radon, xeon, kripton, argon, neon, helijum. Njihovo zajedničko svojstvo je niska aktivnost.
Pošto su sve jednostavne supstance sastavljene od atoma istog elementa periodnog sistema, njihova imena se obično poklapaju sa nazivima ovih hemijskih elemenata tabele.
Da biste napravili razliku između pojmova "hemijski element" i "jednostavna supstanca", uprkos sličnosti imena, morate razumjeti sljedeće: uz pomoć prvog, formira se složena supstanca, ona se vezuje za atoma drugih elemenata, ne može se smatrati odvojeno supstancama. Drugi koncept nam daje do znanja da ova supstanca 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, au drugom kao supstanca sama po sebi, koju organizam živih bića diše.
Sada razmotrite svaku klasu složenih supstanci:
- Oksidi su složena supstanca koja se sastoji od dva elementa, od kojih je jedan kiseonik. Oksidi su: bazični (kada se rastvore u vodi formiraju baze), amfoterni (nastaju uz pomoć amfoternih metala), kiseli (nastaju od nemetala u oksidacionim stanjima od +4 do +7), dvostruki (nastaju sa učešće metala u različitimstupnjevi oksidacije) i koji ne stvaraju soli (na primjer, NO, CO, N2O i drugi).
- Hidroksidi uključuju supstance koje u svom sastavu imaju grupu - OH (hidroksilna grupa). Oni su: bazični, amfoterni i kiseli.
- Soli se nazivaju takva kompleksna jedinjenja, koja uključuju metalni kation i anjon kiselinskog ostatka. Soli su: srednje (metalni kation + anjon kiselinskog ostatka); kiseli (metalni kation + nesupstituisani atom(i) vodonika + kiselinski ostatak); bazni (katjon metala + kiselinski ostatak + hidroksilna grupa); dvostruki (dva metalna kationa + kiselinski ostatak); miješano (katjon metala + dva kisela ostatka).
- Binarno jedinjenje je jedinjenje sa dva elementa ili jedinjenje sa više elemenata, uključujući ne više od jednog kationa, ili anjona, ili kompleksnog kationa, ili anjona. Na primjer, KF, CCl4, NH3 i tako dalje.
- Kiseline uključuju takve složene supstance čiji su katjoni isključivo vodikovi joni. Njihovi negativni anioni nazivaju se kiselinskim ostacima. Ova složena jedinjenja mogu biti oksigenirana ili anoksična, jednobazna ili dvobazna (u zavisnosti od broja atoma vodika), jaka ili slaba.
Klasifikacija organskih jedinjenja
Kao što znate, svaka klasifikacija se zasniva na određenim karakteristikama. Moderna klasifikacija organskih jedinjenja zasniva se na dvije najvažnije karakteristike:
- struktura karbonskog skeleta;
- prisustvo funkcionalnih grupa u molekulu.
Funkcionalna grupa su oni atomi ili grupa atoma od kojih zavise svojstva supstanci. Oni određuju kojoj klasi određeno jedinjenje pripada.
| Ugljovodonici | ||
| Aciklički | Limit | |
| Neograničeno | Etilen | |
| Acetilen | ||
| Diene | ||
| Cyclic | Cycloalkanes | |
| Aromatična | ||
- alkoholi (-OH);
- aldehidi (-COH);
- karboksilne kiseline (-COOH);
- amini (-NH2).
Za koncept prve podjele ugljovodonika na cikličke i acikličke klase potrebno je upoznati se sa tipovima ugljičnih lanaca:
- Linearno (ugljici su raspoređeni duž prave linije).
- Razgranati (jedan od ugljenika lanca ima vezu sa ostala tri ugljenika, odnosno formira se grana).
- Zatvoreni (atomi ugljenika formiraju prsten ili ciklus).
Oni ugljici koji imaju cikluse u svojoj strukturi nazivaju se ciklični, a ostali se nazivaju aciklični.
Kratak opis svake klase organskih jedinjenja
- Zasićeni ugljovodonici (alkani) nisu u stanju da dodaju vodonik i bilo koje druge elemente. Njihova opšta formula je C H2n+2. Najjednostavniji predstavnik alkana je metan (CH4). Sva naredna jedinjenja ove klase su po svojoj strukturi slična metanusvojstva, ali se od njega razlikuju po sastavu za jednu ili više grupa -CH2-. Takav niz spojeva koji se povinuju ovom obrascu naziva se homolognim. Alkani su u stanju da uđu u reakcije supstitucije, sagorevanja, razgradnje i izomerizacije (transformacija u razgranate ugljenike).
- Cikloalkani su slični alkanima, ali imaju cikličnu strukturu. Njihova formula je C H2n. Oni mogu učestvovati u reakcijama adicije (na primjer, vodonik, postajući alkani), supstituciji i dehidrogenaciji (apstrakcija vodika).
- Nezasićeni ugljovodonici iz serije etilena (alkeni) uključuju ugljovodonike sa opštom formulom C H2n. Najjednostavniji predstavnik je etilen - C2H4. Imaju jednu dvostruku vezu u svojoj strukturi. Supstance ove klase su uključene u reakcije dodavanja, sagorevanja, oksidacije, polimerizacije (proces kombinovanja malih identičnih molekula u veće).
- Dienski (alkadieni) ugljovodonici imaju formulu C H2n-2. Oni već imaju dvije dvostruke veze i sposobni su da uđu u reakcije adicije i polimerizacije.
- Acetilen (alkini) se razlikuju od ostalih klasa po tome što imaju jednu trostruku vezu. Njihova opšta formula je C H2n-2. Najjednostavniji predstavnik - acetilen - C2H2. Ulazi u reakcije adicije, oksidacije i polimerizacije.
- Aromatični ugljovodonici (areni) su tako nazvani jer neki od njih imaju ugodan miris. Imaju cikličnu strukturu. Njihova opća formula je CH2n-6. Najjednostavniji predstavnik je benzen - C6H6. Mogu se podvrgnuti reakcijama halogenacije (zamjena atoma vodika atomima halogena), nitriranja, dodavanja i oksidacije.
