Kemian k altaisen mielenkiintoisen aiheen opiskelu tulisi aloittaa perusasioista, nimittäin kemiallisten yhdisteiden luokittelusta ja nimikkeistöstä. Tämä auttaa sinua olemaan eksymättä niin monimutkaiseen tieteeseen ja asettamaan kaiken uuden tiedon paikoilleen.
Lyhyesti tärkeimmistä asioista
Kemiallisten yhdisteiden nimistö on järjestelmä, joka sisältää kaikki kemikaalien nimet, niiden ryhmät, luokat ja säännöt, joiden avulla niiden nimien sanamuodostus tapahtuu. Milloin se kehitettiin?
Ensimmäinen kemian nimikkeistö. yhdisteet kehitti vuonna 1787 ranskalaisten kemistien komissio A. L. Lavoisier'n johdolla. Siihen asti aineille annettiin nimet mieliv altaisesti: joidenkin merkkien mukaan, hankintamenetelmien mukaan, löytäjän nimen mukaan ja niin edelleen. Jokaisella aineella voi olla useita nimiä, toisin sanoen synonyymejä. Komissio päätti, että kaikilla aineilla pitäisi olla vain yksi nimi. monimutkaisen aineen nimi voi koostua kahdesta tyyppiä osoittavasta sanastaja yhteyden sukupuoli, eikä se saa olla ristiriidassa kielinormien kanssa. Tästä kemiallisten yhdisteiden nimikkeistöstä tuli malli 1800-luvun alussa eri kansallisuuksien, mukaan lukien venäjän, nimistöjen luomiselle. Tästä keskustellaan lisää.
Kemiallisten yhdisteiden nimikkeistön tyypit
Näyttää siltä, että kemiaa on yksinkertaisesti mahdotonta ymmärtää. Mutta jos tarkastellaan kahta kemiallista nimikkeistöä. yhteyksiä, näet, että kaikki ei ole niin monimutkaista. Mikä tämä luokitus on? Tässä on kahdenlaisia kemiallisten yhdisteiden nimikkeistöä:
- epäorgaaninen;
- luomu.
Mitä ne ovat?
Yksinkertaiset aineet
Epäorgaanisten yhdisteiden kemiallinen nimikkeistö on aineiden kaavat ja nimet. Kemiallinen kaava on symbolien ja kirjainten kuva, joka heijastaa aineen koostumusta Dmitri Ivanovitš Mendelejevin jaksollisen järjestelmän avulla. Nimi on kuva aineen koostumuksesta käyttämällä tiettyä sanaa tai sanaryhmää. Kaavojen rakentaminen suoritetaan kemiallisten yhdisteiden nimikkeistön sääntöjen mukaisesti, ja niitä käyttäen annetaan nimitys.
Joidenkin elementtien nimet on muodostettu näiden latinankielisten nimien juuresta. Esimerkki:
- С - Hiili, lat. carboneum, juuri "hiilihydraatti". Esimerkkejä yhdisteistä: CaC - kalsiumkarbidi; CaCO3 - kalsiumkarbonaatti.
- N - typpi, lat. typpi, juuri "nitr". Esimerkkejä yhdisteistä: NaNO3 - natriumnitraatti; Ca3N2 - kalsiumnitridi.
- H – vety, lat. vety,vesijuuri. Esimerkkejä yhdisteistä: NaOH - natriumhydroksidi; NaH - natriumhydridi.
- O - Happi, lat. oxynium, juuri "härkä". Esimerkkejä yhdisteistä: CaO - kalsiumoksidi; NaOH - natriumhydroksidi.
- Fe - rauta, lat. ferrum, juuri "ferr". Yhdistelmäesimerkkejä: K2FeO4 - kaliumferraatti ja niin edelleen.
Etuliitteitä käytetään kuvaamaan yhdisteen atomien lukumäärää. Taulukkoon on otettu esimerkkejä sekä orgaanisen että epäorgaanisen kemian aineet.
| Atomien lukumäärä | Etuliite | Esimerkki |
| 1 | mono- | hiilimonoksidi - CO |
| 2 | di- | hiilidioksidi - CO2 |
| 3 | kolme- | natriumtrifosfaatti - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natriumtetrahydroksoaluminaatti - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanoli - С5Н11OH |
| 6 | heksa- | heksaani - C6H14 |
| 7 | hepta- | hepteeni - C7H14 |
| 8 | octa- | oktiini - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Organicaineet
Orgaanisen kemian yhdisteillä kaikki ei ole niin yksinkertaista kuin epäorgaanisten yhdisteiden kanssa. Tosiasia on, että orgaanisten yhdisteiden kemiallisen nimikkeistön periaatteet perustuvat kolmeen nimikkeistöön kerralla. Ensi silmäyksellä tämä näyttää yllättävältä ja hämmentävältä. Ne ovat kuitenkin melko yksinkertaisia. Tässä ovat kemiallisten yhdisteiden nimikkeistön tyypit:
- historiallinen tai triviaali;
- järjestelmällinen tai kansainvälinen;
- rationaalinen.
Tällä hetkellä niitä käytetään antamaan nimi tietylle orgaaniselle yhdisteelle. Tarkastellaan jokaista niistä ja varmistetaan, että kemiallisten yhdisteiden pääluokkien nimistö ei ole niin monimutkainen kuin miltä näyttää.
Triviaali
Tämä on ensimmäinen nimikkeistö, joka ilmestyi orgaanisen kemian kehityksen alussa, jolloin ei ollut olemassa aineiden luokitusta eikä teoriaa niiden yhdisteiden rakenteesta. Orgaanisille yhdisteille annettiin satunnaiset nimet tuotantolähteen mukaan. Esimerkiksi omenahappo, oksaalihappo. Myös nimien erottamisperusteina olivat väri, haju ja kemialliset ominaisuudet. Jälkimmäinen kuitenkin harvoin toimi syynä, sillä tänä aikana tiedettiin suhteellisen vähän tietoa orgaanisen maailman mahdollisuuksista. Kuitenkin monia tämän melko vanhan ja kapean nimikkeistön nimiä käytetään usein tähän päivään asti. Esimerkiksi: etikkahappo, urea, indigo (violettikiteet), tolueeni, alaniini, voihappo ja monet muut.
Rational
Tämä nimikkeistösyntyi siitä hetkestä lähtien, kun orgaanisten yhdisteiden rakenteen luokittelu ja yhtenäinen teoria ilmestyi. Sillä on kansallinen luonne. Orgaaniset yhdisteet saavat nimensä tyypistä tai luokasta, johon ne kuuluvat, niiden kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien mukaan (asetyleenit, ketonit, alkoholit, etyleenit, aldehydit ja niin edelleen). Tällä hetkellä tällaista nimikkeistöä käytetään vain tapauksissa, joissa se antaa visuaalisen ja yksityiskohtaisemman käsityksen kyseisestä yhdisteestä. Esimerkiksi: metyyliasetyleeni, dimetyyliketoni, metyylialkoholi, metyyliamiini, kloorietikkahappo ja vastaavat. Nimestä siis käy heti selväksi, mistä orgaaninen yhdiste koostuu, mutta substituenttiryhmien tarkkaa sijaintia ei vielä voida määrittää.
Kansainvälinen
Sen koko nimi on kemiallisten yhdisteiden järjestelmällinen kansainvälinen nimikkeistö IUPAC (IUPAC, Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto, Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto). Sen kehittivät ja suosittelivat IUPAC-kongressit vuosina 1957 ja 1965. Vuonna 1979 julkaistut kansainvälisen nimikkeistön säännöt on koottu Blue Bookiin.
Kemiallisten yhdisteiden systemaattisen nimikkeistön perusta on nykyaikainen teoria orgaanisten aineiden rakenteesta ja luokituksesta. Tällä järjestelmällä pyritään ratkaisemaan nimikkeistön pääongelma: kaikkien orgaanisten yhdisteiden nimessä on oltava oikeat substituenttien (funktioiden) ja niiden tukien nimet - hiilivety.luuranko. Sen on oltava sellainen, että sen avulla voidaan määrittää ainoa oikea rakennekaava.
Halu luoda yhtenäinen kemiallinen nimikkeistö orgaanisille yhdisteille sai alkunsa XIX-luvun 80-luvulta. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun Alexander Mikhailovich Butlerov loi kemiallisen rakenteen teorian, jossa oli neljä päämääräystä, jotka kertovat atomien järjestyksestä molekyylissä, isomerian ilmiöstä, aineen rakenteen ja ominaisuuksien välisestä suhteesta, sekä atomien vaikutus toisiinsa. Tämä tapahtuma järjestettiin vuonna 1892 Geneven kemistien kongressissa, joka hyväksyi orgaanisten yhdisteiden nimikkeistön säännöt. Nämä säännöt sisällytettiin orgaaniseen aineeseen, jota kutsutaan Geneven nimikkeistöksi. Sen pohj alta syntyi suosittu Beilsteinin hakuteos.
Luonnollisesti ajan myötä orgaanisten yhdisteiden määrä kasvoi. Tästä syystä nimikkeistö monimutkaisi koko ajan, ja uusia lisäyksiä syntyi, jotka ilmoitettiin ja hyväksyttiin seuraavassa kongressissa, joka pidettiin vuonna 1930 Liegen kaupungissa. Innovaatiot perustuivat mukavuuteen ja ytimekkyyteen. Ja nyt järjestelmällinen kansainvälinen nimikkeistö on omaksunut osan sekä Geneven että Liegen määräyksistä.
Nämä kolme systematisointityyppiä ovat siis orgaanisten yhdisteiden kemiallisen nimikkeistön perusperiaatteet.
Yksinkertaisten yhdisteiden luokitus
Nyt on aika tutustua mielenkiintoisimpaan: sekä orgaanisten että epäorgaanisten aineiden luokitukseen.
Nyt maailmatunnetaan tuhansia erilaisia epäorgaanisia yhdisteitä. On lähes mahdotonta tietää kaikkia niiden nimiä, kaavoja ja ominaisuuksia. Siksi kaikki epäorgaanisen kemian aineet jaetaan luokkiin, jotka ryhmittelevät kaikki yhdisteet samanlaisen rakenteen ja ominaisuuksien mukaan. Tämä luokitus näkyy alla olevassa taulukossa.
| Epäorgaaniset aineet | |
| Yksinkertainen | Metalli (metallit) |
| Ei-metalliset (ei-metalliset) | |
| Amfoteerinen (amfigeenit) | |
| Jalokaasut (aerogeenit) | |
| Monimutkainen | Oksidit |
| Hydrooksidit (emäkset) | |
| Suolat | |
| Binääriyhdisteet | |
| Hapot | |
Ensimmäisessä jaossa käytimme sitä, kuinka monesta elementistä aine koostuu. Jos yhden alkuaineen atomeista, niin se on yksinkertainen, ja jos kahdesta tai useammasta - monimutkainen.
Katsotaan jokaista yksinkertaisten aineiden luokkaa:
- Metallit ovat D. I. Mendelejevin jaksollisen taulukon ensimmäisessä, toisessa, kolmannessa ryhmässä (paitsi booria) olevia alkuaineita sekä vuosikymmenien, lantonoideja ja oktinoideja. Kaikilla metalleilla on yhteiset fysikaaliset (sitkeys, lämmön- ja sähkönjohtavuus, metallikiilto) ja kemialliset (pelkistävät, vuorovaikutus veden, hapon ja niin edelleen) ominaisuudet.
- Eimetallit sisältävät kaikki kahdeksannen, seitsemännen, kuudennen (poloniumia lukuun ottamatta) ryhmän alkuaineet sekä arseenin, fosforin, hiilen (viidennestä ryhmästä), piin, hiilen (neljännestä ryhmästä) ja boorin (kolmannesta).
- AmfoteerinenYhdisteet ovat niitä yhdisteitä, joilla voi olla sekä ei-metallien että metallien ominaisuuksia. Esimerkiksi alumiini, sinkki, beryllium ja niin edelleen.
- Jalokaasut sisältävät kahdeksannen ryhmän alkuaineita: radon, kseon, krypton, argon, neon, helium. Heidän yhteinen omaisuutensa on alhainen aktiivisuus.
Koska kaikki yksinkertaiset aineet koostuvat saman jaksollisen järjestelmän alkuaineen atomeista, niiden nimet vastaavat yleensä näiden taulukon kemiallisten alkuaineiden nimiä.
Jotta erottaaksesi käsitteet "kemiallinen alkuaine" ja "yksinkertainen aine", nimien samank altaisuudesta huolimatta sinun on ymmärrettävä seuraava: ensimmäisen avulla muodostuu monimutkainen aine, se sitoutuu muiden alkuaineiden atomeista, sitä ei voida pitää erillisinä aineina. Toinen käsite kertoo meille, että tällä aineella on omat ominaisuutensa ilman, että se yhdistetään muihin. Esimerkiksi on happea, joka on osa vettä, ja on happea, jota hengitämme. Ensimmäisessä tapauksessa alkuaine osana kokonaisuutta on vesi, ja toisessa tapauksessa aineena itsessään, jota elävien olentojen organismi hengittää.
Harkitse nyt jokaista monimutkaisten aineiden luokkaa:
- Oksidit ovat monimutkainen aine, joka koostuu kahdesta alkuaineesta, joista toinen on happi. Oksidit ovat: emäksisiä (veteen liuotettuina ne muodostuvat emäksiksi), amfoteerisia (muodostuvat amfoteeristen metallien avulla), happamia (muodostuvat epämetallien hapetustilassa +4 - +7), kaksois (muodostuu metallien osallistuminen erilaisiinhapetusasteet) ja ei-suolaa muodostavat (esimerkiksi NO, CO, N2O ja muut).
- Hydroksideihin kuuluvat aineet, joiden koostumuksessa on ryhmä - OH (hydroksyyliryhmä). Ne ovat: emäksisiä, amfoteerisia ja happamia.
- Suoloja kutsutaan sellaisiksi kompleksiyhdisteiksi, jotka sisältävät metallikationin ja happojäännöksen anionin. Suolat ovat: medium (metallikationi + happojäännösanioni); hapan (metallikationi + substituoimaton vetyatomi(t) + happotähde); emäksinen (metallikationi + happotähde + hydroksyyliryhmä); kaksinkertainen (kaksi metallikationia + happojäännös); sekoitettu (metallikationi + kaksi happojäännöstä).
- Binäärinen yhdiste on kaksialkuaineyhdiste tai monialkuaineyhdiste, joka sisältää enintään yhden kationin tai anionin tai kompleksisen kationin tai anionin. Esimerkiksi KF, CCl4, NH3 ja niin edelleen.
- Hapot sisältävät sellaiset monimutkaiset aineet, joiden kationit ovat yksinomaan vetyioneja. Niiden negatiivisia anioneja kutsutaan happotähteiksi. Nämä monimutkaiset yhdisteet voivat olla hapetettuja tai hapettomia, yksi- tai kaksiemäksisiä (riippuen vetyatomien lukumäärästä), vahvoja tai heikkoja.
Orgaanisten yhdisteiden luokitus
Kuten tiedät, kaikki luokitukset perustuvat tiettyihin ominaisuuksiin. Nykyaikainen orgaanisten yhdisteiden luokitus perustuu kahteen tärkeimpään ominaisuuteen:
- hiilirungon rakenne;
- funktionaalisten ryhmien läsnäolo molekyylissä.
Funktionaalinen ryhmä ovat ne atomit tai atomiryhmä, joista aineiden ominaisuudet riippuvat. Ne määrittävät mihin luokkaan tietty yhdiste kuuluu.
| Hiilivedyt | ||
| Asyklinen | Raja | |
| Rajaton | Eteeni | |
| Asetyleeni | ||
| Diene | ||
| Pykäläinen | Sykloalkaanit | |
| Aromaattinen | ||
- alkoholit (-OH);
- aldehydit (-COH);
- karboksyylihapot (-COOH);
- amiinit (-NH2).
Hiilivetyjen syklisten ja asyklisten luokkien ensimmäisen jaon käsitettä varten on tarpeen tutustua hiiliketjujen tyyppeihin:
- Lineaarinen (hiilet on järjestetty suoraa linjaa pitkin).
- Haarautunut (yhdellä ketjun hiilestä on sidos kolmen muun hiilen kanssa, eli muodostuu haara).
- Suljettu (hiiliatomit muodostavat renkaan tai syklin).
Niitä hiiltä, joiden rakenteessa on sykliä, kutsutaan syklisiksi ja loput asyklisiksi.
Lyhyt kuvaus kustakin orgaanisten yhdisteiden luokasta
- Tyllättyneet hiilivedyt (alkaanit) eivät pysty lisäämään vetyä tai muita alkuaineita. Niiden yleinen kaava on C H2n+2. Yksinkertaisin alkaanien edustaja on metaani (CH4). Kaikki myöhemmät tämän luokan yhdisteet ovat rakenteeltaan samanlaisia kuin metaaniominaisuudet, mutta eroavat siitä koostumukseltaan yhdellä tai useammalla ryhmällä -CH2-. Tällaista yhdisteiden sarjaa, jotka noudattavat tätä mallia, kutsutaan homologiseksi. Alkaanit pystyvät osallistumaan substituutio-, palamis-, hajoamis- ja isomerointireaktioihin (muuntumaan haarautuneiksi hiileiksi).
- Sykloalkaanit ovat samanlaisia kuin alkaanit, mutta niillä on syklinen rakenne. Niiden kaava on C H2n. Ne voivat osallistua additioreaktioihin (esim. vety, alkaaneiksi muuttuminen), substituutioon ja dehydraukseen (vedyn otto).
- Eteenisarjan tyydyttymättömät hiilivedyt (alkeenit) sisältävät hiilivedyt, joilla on yleinen kaava C H2n. Yksinkertaisin edustaja on eteeni - C2H4. Niiden rakenteessa on yksi kaksoissidos. Tämän luokan aineet osallistuvat additio-, palamis-, hapettumis- ja polymeroitumisreaktioihin (prosessi, jossa pienet identtiset molekyylit yhdistetään suuremmiksi).
- Dieeni (alkadieenit) hiilivedyillä on kaava C H2n-2. Niissä on jo kaksi kaksoissidosta ja ne voivat osallistua additio- ja polymerointireaktioihin.
- Asetyleeni (alkyynit) eroaa muista luokista yhden kolmoissidoksen suhteen. Niiden yleinen kaava on C H2n-2. Yksinkertaisin edustaja - asetyleeni - C2H2. Osallistu additio-, hapetus- ja polymerointireaktioihin.
- Aromaattiset hiilivedyt (areenit) on saanut nimensä, koska joillakin niistä on miellyttävä tuoksu. Niillä on syklinen rakenne. Niiden yleinen kaava on CH2n-6. Yksinkertaisin edustaja on bentseeni - C6H6. Ne voivat läpikäydä halogenointireaktioita (vetyatomien korvaaminen halogeeniatomeilla), nitraamisen, lisäyksen ja hapetuksen.
