Studium tak zajímavého předmětu, jako je chemie, by mělo začít základy, konkrétně klasifikací a názvoslovím chemických sloučenin. To vám pomůže neztratit se v tak složité vědě a umístit všechny nové poznatky na jejich místo.
Stručně o hlavních věcech
Názvosloví chemických sloučenin je systém, který zahrnuje všechny názvy chemických látek, jejich skupiny, třídy a pravidla, s jejichž pomocí probíhá slovotvorba jejich názvů. Kdy byl vyvinut?
První nomenklatura chem. sloučeniny byly vyvinuty v roce 1787 Komisí francouzských chemiků pod vedením A. L. Lavoisiera. Do té doby byly látky pojmenovány libovolně: podle některých znaků, podle způsobů získávání, podle jména objevitele a tak dále. Každá látka může mít několik názvů, tedy synonym. Komise rozhodla, že každá látka by měla mít pouze jeden jediný název; název komplexní látky se může skládat ze dvou slov označujících typa pohlaví spojení a neměly by odporovat jazykovým normám. Toto názvosloví chemických sloučenin se stalo na počátku 19. století předlohou pro tvorbu názvosloví různých národností včetně ruské. Toto bude probráno dále.
Typy nomenklatury chemických sloučenin
Zdá se, že je prostě nemožné porozumět chemii. Ale když se podíváte na dva typy chemické nomenklatury. spojení, vidíte, že vše není tak složité. Jaká je tato klasifikace? Zde jsou dva typy nomenklatury chemických sloučenin:
- anorganic;
- organické.
Co to je?
Jednoduché látky
Chemické názvosloví anorganických sloučenin jsou vzorce a názvy látek. Chemický vzorec je obraz symbolů a písmen, který odráží složení látky pomocí periodického systému Dmitrije Ivanoviče Mendělejeva. Název je obraz složení látky pomocí určitého slova nebo skupiny slov. Konstrukce vzorců se provádí podle pravidel nomenklatury chemických sloučenin a pomocí nich je dáno označení.
Název některých prvků je vytvořen z kořene těchto jmen v latině. Například:
- С - Uhlík, lat. carboneum, kořen „carb“. Příklady sloučenin: CaC - karbid vápníku; CaCO3 – uhličitan vápenatý.
- N - Dusík, lat. dusíkatý, kořen "nitr". Příklady sloučenin: NaNO3 - dusičnan sodný; Ca3N2 – nitrid vápenatý.
- H - Vodík, lat. vodík,hydro kořen. Příklady sloučenin: NaOH - hydroxid sodný; NaH - hydrid sodný.
- O - Kyslík, lat. oxygenium, kořen "vůl". Příklady sloučenin: CaO - oxid vápenatý; NaOH - hydroxid sodný.
- Fe - Železo, lat. ferrum, kořen „ferr“. Příklady sloučenin: K2FeO4 - železitan draselný a tak dále.
Předpony se používají k popisu počtu atomů ve sloučenině. V tabulce jsou jako příklady uvedeny látky organické i anorganické chemie.
| Počet atomů | Prefix | Příklad |
| 1 | mono- | oxid uhelnatý – CO |
| 2 | di- | oxid uhličitý – CO2 |
| 3 | tři- | trifosfát sodný - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | tetrahydroxoaluminát sodný - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol – С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexan - C6H14 |
| 7 | hepta- | hepten - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Biolátky
Se sloučeninami organické chemie není vše tak jednoduché jako s anorganickými. Faktem je, že principy chemické nomenklatury organických sloučenin jsou založeny na třech typech názvosloví najednou. Na první pohled se to zdá překvapivé a matoucí. Jsou však docela jednoduché. Zde jsou typy nomenklatury chemických sloučenin:
- historické nebo triviální;
- systematické nebo mezinárodní;
- racionální.
V současné době se používají k pojmenování konkrétní organické sloučeniny. Podívejme se na každou z nich a ujistěte se, že nomenklatura hlavních tříd chemických sloučenin není tak složitá, jak se zdá.
Trviální
Toto je úplně první názvosloví, které se objevilo na počátku vývoje organické chemie, kdy neexistovala ani klasifikace látek, ani teorie struktury jejich sloučenin. Organickým sloučeninám byly přiděleny náhodné názvy podle zdroje výroby. Například kyselina jablečná, kyselina šťavelová. Také rozlišovacími kritérii, podle kterých byla jména dána, byla barva, vůně a chemické vlastnosti. To poslední však jen zřídka sloužilo jako důvod, protože během této doby bylo známo poměrně málo informací o možnostech organického světa. Mnohá jména tohoto dosti starého a úzkého názvosloví se však často používají dodnes. Například: kyselina octová, močovina, indigo (fialové krystaly), toluen, alanin, kyselina máselná a mnoho dalších.
Rational
Tato nomenklaturavznikly od okamžiku, kdy se objevila klasifikace a jednotná teorie struktury organických sloučenin. Má národní charakter. Organické sloučeniny získávají své názvy podle typu nebo třídy, do které patří, podle svých chemických a fyzikálních vlastností (acetyleny, ketony, alkoholy, ethyleny, aldehydy atd.). V současnosti se takové názvosloví používá pouze v případech, kdy poskytuje vizuální a podrobnější představu o dané sloučenině. Například: methylacetylen, dimethylketon, methylalkohol, methylamin, kyselina chloroctová a podobně. Z názvu je tedy okamžitě jasné, z čeho se organická sloučenina skládá, ale přesné umístění skupin substituentů zatím nelze určit.
Mezinárodní
Jeho celý název je systematická mezinárodní nomenklatura chemických sloučenin IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Byl vyvinut a doporučen na kongresech IUPAC v letech 1957 a 1965. Pravidla mezinárodní nomenklatury, publikovaná v roce 1979, byla shromážděna v Modré knize.
Základem systematické nomenklatury chemických sloučenin je moderní teorie struktury a klasifikace organických látek. Tento systém má za cíl vyřešit hlavní problém názvosloví: název všech organických sloučenin musí obsahovat správné názvy substituentů (funkcí) a jejich nosiče - uhlovodíkkostra. Musí být takový, aby jej bylo možné použít k určení jediného správného strukturního vzorce.
Touha vytvořit jednotnou chemickou nomenklaturu pro organické sloučeniny vznikla v 80. letech 19. století. Stalo se tak poté, co Alexander Michajlovič Butlerov vytvořil teorii chemické struktury, ve které byly čtyři hlavní ustanovení, která vyprávějí o pořadí atomů v molekule, fenoménu izomerie, vztahu mezi strukturou a vlastnostmi látky, stejně jako vliv atomů na sebe. Tato událost se odehrála v roce 1892 na kongresu chemiků v Ženevě, který schválil pravidla pro názvosloví organických sloučenin. Tato pravidla byla zahrnuta do organických látek nazývaných ženevská nomenklatura. Na jejím základě byla vytvořena populární Beilsteinova referenční kniha.
Přirozeně postupem času množství organických sloučenin rostlo. Z tohoto důvodu se názvosloví neustále komplikovalo a vznikaly nové doplňky, které byly vyhlášeny a přijaty na dalším kongresu, konaném v roce 1930 ve městě Lutych. Inovace byly založeny na pohodlí a stručnosti. A nyní systematická mezinárodní nomenklatura absorbovala některá ustanovení Ženevy i Lutychu.
Tyto tři typy systemizace jsou tedy základními principy chemické nomenklatury organických sloučenin.
Klasifikace jednoduchých sloučenin
Nyní je čas seznámit se s tím nejzajímavějším: klasifikací organických i anorganických látek.
Teď světjsou známy tisíce různých anorganických sloučenin. Je téměř nemožné znát všechny jejich názvy, vzorce a vlastnosti. Proto jsou všechny látky anorganické chemie rozděleny do tříd, které seskupují všechny sloučeniny podle podobné struktury a vlastností. Tato klasifikace je uvedena v tabulce níže.
| Anorganické látky | |
| Simple | Metal (kovy) |
| Nekovové (nekovy) | |
| Amfoterní (amfigeny) | |
| Vzácné plyny (aerogeny) | |
| Komplex | Oxidy |
| Hydroxidy (báze) | |
| Soli | |
| Binární sloučeniny | |
| Acids | |
Pro první dělení jsme použili, z kolika prvků se látka skládá. Pokud z atomů jednoho prvku, pak je to jednoduché, a pokud ze dvou nebo více - složité.
Uvažujme každou třídu jednoduchých látek:
- Kovy jsou prvky nacházející se v první, druhé, třetí skupině (kromě boru) periodické tabulky D. I. Mendělejeva, dále prvky desetiletí, lantonoidy a oktinoidy. Všechny kovy mají společné fyzikální (tažnost, tepelná a elektrická vodivost, kovový lesk) a chemické (redukující, interakce s vodou, kyselinami atd.) vlastnosti.
- Nekovy zahrnují všechny prvky osmé, sedmé, šesté (kromě polonia) skupiny, stejně jako arsen, fosfor, uhlík (z páté skupiny), křemík, uhlík (z čtvrté skupiny) a bor (od třetího).
- AmfoterníSloučeniny jsou takové sloučeniny, které mohou vykazovat vlastnosti jak nekovů, tak kovů. Například hliník, zinek, berylium a tak dále.
- Vzácné (inertní) plyny zahrnují prvky osmé skupiny: radon, xeon, krypton, argon, neon, helium. Jejich společným majetkem je nízká aktivita.
Vzhledem k tomu, že všechny jednoduché látky jsou složeny z atomů stejného prvku periodické tabulky, jejich názvy se obvykle shodují s názvy těchto chemických prvků v tabulce.
Abyste rozlišili mezi pojmy „chemický prvek“a „jednoduchá látka“, musíte navzdory podobnosti názvů pochopit následující: pomocí prvního se vytvoří složitá látka, která se váže na atomy jiných prvků, nelze je samostatně považovat za látky. Druhý koncept nám dává vědět, že tato látka má své vlastní vlastnosti, aniž by byla spojována s jinými. Existuje například kyslík, který je součástí vody, a kyslík, který dýcháme. V prvním případě je prvkem jako součást celku voda a ve druhém případě jako látka sama o sobě, kterou organismus živých bytostí dýchá.
Nyní zvažte každou třídu komplexních látek:
- Oxidy jsou komplexní látkou sestávající ze dvou prvků, z nichž jedním je kyslík. Oxidy jsou: zásadité (při rozpuštění ve vodě tvoří zásady), amfoterní (vznikají pomocí amfoterních kovů), kyselé (tvořené nekovy v oxidačních stavech od +4 do +7), podvojné (vznikají za pomoci amfoterních kovů). účast kovů v různoxidační stupně) a nesolnotvorné (například NO, CO, N2O a další).
- Hydroxidy zahrnují látky, které mají ve svém složení skupinu - OH (hydroxylová skupina). Jsou to: zásadité, amfoterní a kyselé.
- Soli se nazývají takové komplexní sloučeniny, které zahrnují kovový kationt a aniont kyselého zbytku. Soli jsou: střední (kationt kovu + anion zbytku kyseliny); kyselý (kationt kovu + nesubstituovaný atom(y) vodíku + zbytek kyseliny); zásadité (kationt kovu + zbytek kyseliny + hydroxylová skupina); dvojitý (dva kovové kationty + zbytek kyseliny); smíšené (kationt kovu + dva zbytky kyseliny).
- Binární sloučenina je dvouprvková sloučenina nebo víceprvková sloučenina, která neobsahuje více než jeden kation, anion nebo komplexní kationt nebo anion. Například KF, CCl4, NH3 a tak dále.
- Kyseliny zahrnují takové komplexní látky, jejichž kationty jsou výhradně vodíkové ionty. Jejich negativní anionty se nazývají zbytky kyselin. Tyto komplexní sloučeniny mohou být okysličené nebo anoxické, jednosytné nebo dvojsytné (v závislosti na počtu atomů vodíku), silné nebo slabé.
Klasifikace organických sloučenin
Jak víte, jakákoli klasifikace je založena na určitých vlastnostech. Moderní klasifikace organických sloučenin je založena na dvou nejdůležitějších rysech:
- struktura uhlíkové kostry;
- přítomnost funkčních skupin v molekule.
Funkční skupina jsou ty atomy nebo skupina atomů, na kterých závisí vlastnosti látek. Určují, do které třídy konkrétní sloučenina patří.
| Uhlovodíky | ||
| Acyklický | Limit | |
| Neomezeno | Ethylen | |
| Acetylén | ||
| Diene | ||
| Cyklicky | Cykloalkany | |
| Aromatické | ||
- alkoholy (-OH);
- aldehydy (-COH);
- karboxylové kyseliny (-COOH);
- aminy (-NH2).
Pro koncept prvního dělení uhlovodíků na cyklické a acyklické třídy je nutné se seznámit s typy uhlíkových řetězců:
- Lineární (uhlíky jsou uspořádány podél přímky).
- Větvený (jeden z uhlíků řetězce má vazbu s ostatními třemi uhlíky, to znamená, že se vytvoří větev).
- Uzavřené (atomy uhlíku tvoří kruh nebo cyklus).
Ty uhlíky, které mají ve své struktuře cykly, se nazývají cyklické a zbytek se nazývá acyklický.
Stručný popis každé třídy organických sloučenin
- Nasycené uhlovodíky (alkany) nejsou schopny přidávat vodík ani žádné další prvky. Jejich obecný vzorec je C H2n+2. Nejjednodušším zástupcem alkanů je metan (CH4). Všechny následující sloučeniny této třídy jsou podobné metanu ve své struktuře avlastnostmi, ale liší se od něj složením jednou nebo více skupinami -CH2-. Taková řada sloučenin, které se řídí tímto vzorem, se nazývá homologní. Alkany jsou schopny vstupovat do substitučních, spalovacích, rozkladných a izomeračních reakcí (transformace na rozvětvené uhlíky).
- Cykloalkany jsou podobné alkanům, ale mají cyklickou strukturu. Jejich vzorec je C H2n. Mohou se účastnit adičních reakcí (například z vodíku se stávají alkany), substituce a dehydrogenace (abstrakce vodíku).
- Nenasycené uhlovodíky ethylenové řady (alkeny) zahrnují uhlovodíky obecného vzorce C H2n. Nejjednodušším zástupcem je ethylen - C2H4. Ve své struktuře mají jednu dvojnou vazbu. Látky této třídy se účastní reakcí adice, spalování, oxidace, polymerace (proces spojování malých identických molekul do větších).
- Dienové (alkadieny) uhlovodíky mají vzorec C H2n-2. Mají již dvě dvojné vazby a jsou schopny vstupovat do adičních a polymeračních reakcí.
- Acetylén (alkyny) se liší od ostatních tříd tím, že má jednu trojnou vazbu. Jejich obecný vzorec je C H2n-2. Nejjednodušší zástupce - acetylen - C2H2. Vstupovat do adičních, oxidačních a polymeračních reakcí.
- Aromatické uhlovodíky (areny) se tak nazývají, protože některé z nich příjemně voní. Mají cyklickou strukturu. Jejich obecný vzorec je CH2n-6. Nejjednodušším zástupcem je benzen - C6H6. Mohou podléhat halogenačním reakcím (náhrada atomů vodíku atomy halogenu), nitraci, adici a oxidaci.
