Die studie van so 'n interessante vak soos chemie moet begin met die basiese beginsels, naamlik die klassifikasie en nomenklatuur van chemiese verbindings. Dit sal jou help om nie in so 'n komplekse wetenskap te verdwaal nie en alle nuwe kennis in die plek daarvan te plaas.
Kortliks oor die belangrikste dinge
Die nomenklatuur van chemiese verbindings is 'n stelsel wat al die name van chemikalieë, hul groepe, klasse en reëls insluit, met behulp waarvan die woordvorming van hul name plaasvind. Wanneer is dit ontwikkel?
Die eerste nomenklatuur van chem. verbindings is in 1787 ontwikkel deur die Kommissie van Franse chemici onder leiding van A. L. Lavoisier. Tot op daardie tydstip is name aan stowwe arbitrêr gegee: volgens sommige tekens, volgens die metodes om te verkry, volgens die naam van die ontdekker, ensovoorts. Elke stof kan verskeie name hê, dit wil sê sinonieme. Die Kommissie het besluit dat enige stof slegs een enkele naam moet hê; die naam van 'n komplekse stof kan bestaan uit twee woorde wat die tipe aanduien die geslag van die verband, en moet nie die taalnorme weerspreek nie. Hierdie nomenklatuur van chemiese verbindings het 'n model geword vir die skepping aan die begin van die 19de eeu van nomenklature van verskeie nasionaliteite, insluitend Russies. Dit sal verder bespreek word.
Tipes nomenklatuur van chemiese verbindings
Dit blyk dat dit eenvoudig onmoontlik is om chemie te verstaan. Maar as jy kyk na die twee tipes chemiese nomenklatuur. verbindings, kan jy sien dat alles nie so ingewikkeld is nie. Wat is hierdie klassifikasie? Hier is twee tipes chemiese samestelling nomenklatuur:
- anorganies;
- organies.
Wat is hulle?
Eenvoudige stowwe
Die chemiese nomenklatuur van anorganiese verbindings is die formules en name van stowwe. 'n Chemiese formule is 'n beeld van simbole en letters wat die samestelling van 'n stof weerspieël deur die periodieke stelsel van Dmitri Ivanovich Mendeleev te gebruik. Die naam is die beeld van die samestelling van 'n stof deur 'n spesifieke woord of groep woorde te gebruik. Die konstruksie van formules word uitgevoer volgens die reëls van die nomenklatuur van chemiese verbindings, en met behulp daarvan word die benaming gegee
Die naam van sommige elemente word gevorm uit die wortel van hierdie name in Latyn. Byvoorbeeld:
- С - Koolstof, lat. carboneum, wortel "koolhidraat". Voorbeelde van verbindings: CaC - kalsiumkarbied; CaCO3 - kalsiumkarbonaat.
- N - Stikstof, lat. stikstof, wortel "nitr". Voorbeelde van verbindings: NaNO3 - natriumnitraat; Ca3N2 - kalsiumnitried.
- H - Waterstof, lat. waterstof,hidro wortel. Voorbeelde van verbindings: NaOH - natriumhidroksied; NaH - natriumhidried.
- O - Suurstof, lat. oxygenium, wortel "os". Voorbeelde van verbindings: CaO - kalsiumoksied; NaOH - natriumhidroksied.
- Fe - Yster, lat. ferrum, wortel "ferr". Saamgestelde voorbeelde: K2FeO4 - kaliumferraat ensovoorts.
Voorvoegsels word gebruik om die aantal atome in 'n verbinding te beskryf. In die tabel, byvoorbeeld, word stowwe van beide organiese en anorganiese chemie geneem.
| Aantal atome | Voorvoegsel | Voorbeeld |
| 1 | mono- | koolstofmonoksied - CO |
| 2 | di- | koolstofdioksied - CO2 |
| 3 | drie- | natriumtrifosfaat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natriumtetrahidroksoaluminaat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | heksaan - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptene - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Organiesstowwe
Met verbindings van organiese chemie is alles nie so eenvoudig soos met anorganiese stowwe nie. Die feit is dat die beginsels van die chemiese nomenklatuur van organiese verbindings op drie tipes nomenklatuur gelyktydig gebaseer is. Met die eerste oogopslag lyk dit verrassend en verwarrend. Hulle is egter redelik eenvoudig. Hier is die tipes chemiese samestelling nomenklatuur:
- histories of onbenullig;
- sistematies of internasionaal;
- rasioneel.
Hulle word tans gebruik om 'n naam aan 'n spesifieke organiese verbinding te gee. Kom ons oorweeg elkeen van hulle en maak seker dat die nomenklatuur van die hoofklasse chemiese verbindings nie so ingewikkeld is as wat dit lyk nie.
Rusiaal
Dit is die heel eerste nomenklatuur wat aan die begin van die ontwikkeling van organiese chemie verskyn het, toe daar nóg 'n klassifikasie van stowwe nóg 'n teorie van die struktuur van hul verbindings was. Organiese verbindings is ewekansige name toegeken volgens die bron van produksie. Byvoorbeeld, appelsuur, oksaalsuur. Ook die onderskeidende kriteria waarvolgens die name gegee is, was kleur, reuk en chemiese eienskappe. Laasgenoemde het egter selde as rede gedien, want gedurende hierdie tydperk was relatief min inligting oor die moontlikhede van die organiese wêreld bekend. Baie name van hierdie taamlik ou en nou nomenklatuur word egter tot vandag toe dikwels gebruik. Byvoorbeeld: asynsuur, ureum, indigo (pers kristalle), tolueen, alanien, bottersuur en vele ander.
Rasioneel
Hierdie nomenklatuurhet ontstaan vanaf die oomblik dat die klassifikasie en verenigde teorie van die struktuur van organiese verbindings verskyn het. Dit het 'n nasionale karakter. Organiese verbindings kry hul name van die tipe of klas waaraan hulle behoort, volgens hul chemiese en fisiese eienskappe (asetileen, ketone, alkohole, etileen, aldehiede, ensovoorts). Tans word so 'n nomenklatuur slegs gebruik in gevalle waar dit 'n visuele en meer gedetailleerde idee gee van die betrokke verbinding. Byvoorbeeld: metielasetileen, dimetielketoon, metielalkohol, metielamien, chloorasynsuur en dies meer. Uit die naam word dit dus dadelik duidelik waaruit die organiese verbinding bestaan, maar die presiese ligging van die substituentgroepe kan nog nie bepaal word nie.
Internasionaal
Die volle naam daarvan is die sistematiese internasionale nomenklatuur van chemiese verbindings IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Dit is ontwikkel en aanbeveel deur die IUPAC-kongresse in 1957 en 1965. Die reëls van internasionale nomenklatuur, wat in 1979 gepubliseer is, is in die Blou Boek versamel.
Die grondslag van die sistematiese nomenklatuur van chemiese verbindings is die moderne teorie van die struktuur en klassifikasie van organiese stowwe. Hierdie stelsel het ten doel om die hoofprobleem van nomenklatuur op te los: die naam van alle organiese verbindings moet die korrekte name van substituente (funksies) en hul ondersteuning insluit - koolwaterstofgeraamte. Dit moet so wees dat dit gebruik kan word om die enigste korrekte struktuurformule te bepaal.
Die begeerte om 'n unitêre chemiese nomenklatuur vir organiese verbindings te skep, het in die 80's van die XIX eeu ontstaan. Dit het gebeur na die skepping deur Alexander Mikhailovich Butlerov van die teorie van chemiese struktuur, waarin daar vier hoofbepalings was wat vertel van die volgorde van atome in 'n molekule, die verskynsel van isomerie, die verhouding tussen die struktuur en eienskappe van 'n stof, asook die invloed van atome op mekaar. Hierdie gebeurtenis het in 1892 by die Congress of Chemists in Genève plaasgevind, wat die reëls vir die nomenklatuur van organiese verbindings goedgekeur het. Hierdie reëls is ingesluit in die organiese stowwe wat die Geneefse nomenklatuur genoem word. Op grond daarvan is die gewilde Beilstein-naslaanboek geskep.
Natuurlik, met verloop van tyd, het die hoeveelheid organiese verbindings gegroei. Om hierdie rede het die nomenklatuur die hele tyd meer ingewikkeld geword, en nuwe toevoegings het ontstaan, wat aangekondig en aanvaar is op die volgende kongres, wat in 1930 in die stad Luik gehou is. Innovasies was gebaseer op gerief en bondigheid. En nou het die sistematiese internasionale nomenklatuur sommige van die bepalings van beide Genève en Luik geabsorbeer.
Dus, hierdie drie tipes sistematisering is die basiese beginsels van die chemiese nomenklatuur van organiese verbindings.
Klassifikasie van eenvoudige verbindings
Nou is dit tyd om kennis te maak met die interessantste: die klassifikasie van beide organiese en anorganiese stowwe.
Nou die wêreldduisende verskillende anorganiese verbindings is bekend. Dit is amper onmoontlik om al hul name, formules en eienskappe te ken. Daarom word alle stowwe van anorganiese chemie in klasse verdeel wat alle verbindings volgens 'n soortgelyke struktuur en eienskappe groepeer. Hierdie klassifikasie word in die tabel hieronder getoon.
| Anorganiese stowwe | |
| Simple | Metaal (metale) |
| Nie-metaal (nie-metale) | |
| Amfoteries (amfigene) | |
| Edelgasse (aerogene) | |
| Kompleks | Oxides |
| hidroksiede (basisse) | |
| Soute | |
| Binêre verbindings | |
| sure | |
Vir die eerste verdeling het ons gebruik hoeveel elemente 'n stof bestaan. As van atome van een element, dan is dit eenvoudig, en as van twee of meer - kompleks.
Kom ons kyk na elke klas eenvoudige stowwe:
- Metale is die elemente wat in die eerste, tweede, derde groepe (behalwe boor) van die periodieke tabel van D. I. Mendeleev geleë is, sowel as elemente van dekades, lantonoïede en oktinoïede. Alle metale het algemene fisiese (duktiliteit, termiese en elektriese geleidingsvermoë, metaalglans) en chemiese (reduserende, interaksie met water, suur, ensovoorts) eienskappe.
- Nie-metale sluit alle elemente van die agtste, sewende, sesde (behalwe polonium) groepe in, sowel as arseen, fosfor, koolstof (van die vyfde groep), silikon, koolstof (van die vierde groep) en boor (van die derde).
- AmfoteriesVerbindings is daardie verbindings wat die eienskappe van beide nie-metale en metale kan vertoon. Byvoorbeeld, aluminium, sink, berillium ensovoorts.
- Edel (inerte) gasse sluit elemente van die agtste groep in: radon, xeon, kripton, argon, neon, helium. Hulle gemeenskaplike eiendom is lae aktiwiteit.
Aangesien alle eenvoudige stowwe uit atome van dieselfde element van die Periodieke Tabel saamgestel is, val hulle name gewoonlik saam met die name van hierdie chemiese elemente van die tabel.
Om te onderskei tussen die konsepte van "chemiese element" en "eenvoudige stof", ten spyte van die ooreenkomste van name, moet jy die volgende verstaan: met behulp van die eerste word 'n komplekse stof gevorm, dit bind aan die atome van ander elemente, kan dit nie afsonderlik as stowwe beskou word nie. Die tweede konsep laat ons weet dat hierdie stof sy eie eienskappe het, sonder om met ander geassosieer te word. Daar is byvoorbeeld suurstof wat deel van die water is, en daar is suurstof wat ons inasem. In die eerste geval is die element as deel van die geheel water, en in die tweede geval as 'n stof op sigself, wat die organisme van lewende wesens inasem.
Beskou nou elke klas komplekse stowwe:
- Oksiede is 'n komplekse stof wat uit twee elemente bestaan, waarvan een suurstof is. Oksiede is: basies (wanneer dit in water opgelos word, vorm dit in basisse), amfoteries (gevorm met behulp van amfoteriese metale), suur (gevorm deur nie-metale in oksidasietoestande van +4 tot +7), dubbel (gevorm met die deelname van metale in verskillendeoksiderende grade) en nie-soutvormend (byvoorbeeld NO, CO, N2O en ander).
- Hidroksiede sluit stowwe in wat 'n groep - OH (hidroksielgroep) in hul samestelling het. Hulle is: basies, amfoteries en suur.
- Soute word sulke komplekse verbindings genoem, wat 'n metaalkatioon en 'n anioon van 'n suurresidu insluit. Soute is: medium (metaal katioon + suurresidu anioon); suur (metaalkation + ongesubstitueerde waterstofatoom(e) + suurresidu); basies (metaalkation + suurresidu + hidroksielgroep); dubbel (twee metaalkatione + suurresidu); gemeng (metaalkation + twee suurreste).
- 'n Binêre verbinding is 'n twee-element verbinding of 'n multi-element verbinding, insluitend nie meer as een katioon, of anioon, of 'n komplekse katioon, of anioon. Byvoorbeeld, KF, CCl4, NH3 en so aan.
- Sure sluit sulke komplekse stowwe in waarvan die katione uitsluitlik waterstofione is. Hulle negatiewe anione word suurreste genoem. Hierdie komplekse verbindings kan suurstofryk of anoksies, monobasies of dibasies (afhangende van die aantal waterstofatome), sterk of swak wees.
Klassifikasie van organiese verbindings
Soos jy weet, is enige klassifikasie gebaseer op sekere kenmerke. Die moderne klassifikasie van organiese verbindings is gebaseer op twee belangrikste kenmerke:
- struktuur van die koolstofskelet;
- teenwoordigheid van funksionele groepe in die molekule.
'n Funksionele groep is daardie atome of 'n groep atome waarvan die eienskappe van stowwe afhang. Hulle bepaal aan watter klas 'n spesifieke verbinding behoort.
| Koolwaterstowwe | ||
| Asiklies | Limit | |
| Onbeperk | Ethylene | |
| Asetileen | ||
| Diene | ||
| Siklies | Cycloalkanes | |
| Aromatic | ||
- alcohols (-OH);
- aldehiede (-COH);
- karboksielsure (-COOH);
- amiene (-NH2).
Vir die konsep van die eerste verdeling van koolwaterstowwe in sikliese en asikliese klasse, is dit nodig om kennis te maak met die tipes koolstofkettings:
- Lineêr (koolstowwe word langs 'n reguit lyn gerangskik).
- Vertakte (een van die koolstofstowwe van die ketting het 'n binding met die ander drie koolstofstowwe, dit wil sê, 'n tak word gevorm).
- Geslote (koolstofatome vorm 'n ring of siklus).
Daardie koolstofstowwe wat siklusse in hul struktuur het, word siklies genoem, en die res word asiklies genoem.
'n Kort beskrywing van elke klas organiese verbindings
- Versadigde koolwaterstowwe (alkane) is nie in staat om waterstof en enige ander elemente by te voeg nie. Hul algemene formule is C H2n+2. Die eenvoudigste verteenwoordiger van alkane is metaan (CH4). Alle daaropvolgende verbindings van hierdie klas is soortgelyk aan metaan in hul struktuur eneienskappe, maar verskil daarvan in samestelling deur een of meer groepe -CH2-. So 'n reeks verbindings wat hierdie patroon gehoorsaam, word homoloog genoem. Alkane is in staat om substitusie-, verbrandings-, ontbindings- en isomeriseringsreaksies (transformasie in vertakte koolstofstowwe) aan te gaan.
- Sikloalkane is soortgelyk aan alkane, maar het 'n sikliese struktuur. Hul formule is C H2n. Hulle kan deelneem aan addisiereaksies (byvoorbeeld waterstof, wat alkane word), substitusie en dehidrogenering (waterstofonttrekking).
- Onversadigde koolwaterstowwe van die etileenreeks (alkene) sluit koolwaterstowwe in met die algemene formule C H2n. Die eenvoudigste verteenwoordiger is etileen - C2H4. Hulle het een dubbelbinding in hul struktuur. Stowwe van hierdie klas is betrokke by die reaksies van byvoeging, verbranding, oksidasie, polimerisasie (die proses om klein identiese molekules in groteres te kombineer).
- Dieen (alkadiene) koolwaterstowwe het die formule C H2n-2. Hulle het reeds twee dubbelbindings en kan addisie- en polimerisasiereaksies aangaan.
- Asetileen (alkyne) verskil van ander klasse deur een drievoudige binding te hê. Hul algemene formule is C H2n-2. Die eenvoudigste verteenwoordiger - asetileen - C2H2. Gaan in optel-, oksidasie- en polimerisasiereaksies.
- Aromatiese koolwaterstowwe (arene) word so genoem omdat sommige van hulle 'n aangename reuk het. Hulle het 'n sikliese struktuur. Hul algemene formule is CH2n-6. Die eenvoudigste verteenwoordiger is benseen - C6H6. Hulle kan halogeneringsreaksies ondergaan (vervanging van waterstofatome deur halogeenatome), nitrasie, byvoeging en oksidasie.
