Вивчення такого цікавого предмета, як хімія потрібно починати з основи основ, а саме з класифікації та номенклатури хімічних сполук. Це допоможе не заблукати в такій складній науці і розставити всі нові знання по своїх місцях.

Коротко про головне

Номенклатура хімічних сполук – це система, що включає в всі назви хімічних речовин, їх груп, класів і правил, за допомогою яких відбувається словотворення їх назв. Коли вона була розроблена? Перша номенклатура хім. з'єднань була розроблена в 1787 році Комісією французьких хіміків під керівництвом А. Л. Лавуазьє. До цього часу назви давалися речовин довільно: за якимось ознаками, за способами отримання, по імені першовідкривача і так далі. Кожне речовина могла мати кілька назв, тобто синонімів. Комісія постановила, що будь-яка речовина повинна мати лише одне єдине назву; найменування речовини складного може складатися з двох слів, які вказують на вид і рід з'єднання, і не повинно суперечити мовним нормам. Дана номенклатура хімічних сполук стала зразком для створення на початку XIX століття номенклатур різних національностей, в тому числі російської. Мова про це піде далі.

Види номенклатури хімічних сполук

Здається, що розібратися в хімії просто неможливо. Але якщо ознайомитися з двома видами номенклатури хім. сполук, то можна переконатися в тому, що все не так вже складно. Що це за класифікація? Ось два види номенклатури хімічних сполук:

неорганічних;

органічних.

Що вони з себе представляють?

Прості речовини

Хімічна номенклатура неорганічних сполук являє собою формули і назви речовин. Хімічною формулою називається зображення символів і букв, що відбиває склад речовини за допомогою Періодичної системи Дмитра Івановича Менделєєва. Назвою є зображення складу речовини за допомогою певного слова чи групи слів. Побудова формул проводиться за правилами номенклатури хімічних сполук, і, використовуючи їх же, дається позначення.


Назва деяких елементів утворюється від кореня цих найменувань латинською мовою. Наприклад:

З - Вуглець, лат. carboneum, корінь "карб". Приклади сполук: CaC - карбід кальцію; CaCO 3 - карбонат кальцію.

N - Азот, лат. nitrogenium, корінь "нитр". Приклади сполук: NaNO 3 - нітрат натрію; Са 3 N 2 - сульфат кальцію.

H - Водень, лат. hydrogenium, корінь "гідро". Приклади сполук: NaOH - гідроксид натрію; NaH - гідрид натрію.

O - Кисень, лат. oxygenium, корінь "окс". Приклади сполук: CaO - оксид кальцію; NaOH - гідроксид натрію.

Fe - Залізо, лат. ferrum, корінь "ферр". Приклади сполук: K 2 FeO 4 - ферат калію і так далі.

Для того щоб описати число атомів в сполуках використовують приставки. В таблиці приклади взяті речовини як органічної, так і неорганічної хімії.

Число атомів



Приставка



Приклад



1



моно -



монооксид вуглецю - СО



2



ді -



діоксид вуглецю - СО 2



3



три -



трифосфат натрію - Na 5 Р 3 Про 10



4



тетро -



тетрагидроксоалюминатнатрия - Na[Al(OH)4]



5



пента -



пентанол - З 5 Н 11 ВІН



6



гекса -



гексан - C 6 H 14



7



гепта -



гептил - C 7 H 14



8



окта -



октин - C 8 H 14



9



нона -



нонан - C 9 H 20



10



дека -



декан - C 10 H 22

Органічні речовини

З сполуками органічної хімії, все не так просто, як з неорганікою. Справа в тому, що принципи хімічної номенклатури органічних сполук засновані відразу на трьох типах номенклатур. На перший погляд, це здається дивно і заплутано. Однак вони досить прості. Ось типи номенклатури хімічних сполук:

історична, або тривіальна;

систематична, або міжнародна;

раціональна.

В даний час саме вони застосовуються для того, щоб дати назву того чи іншого органічного з'єднання. Розглянемо кожну з них і переконаємося в тому, що номенклатура основних класів хімічних сполук не так вже й складна, як здається.

Тривіальна

Це найперша номенклатура, яка з'явилася на початку розвитку органічної хімії, коли ще не було ні класифікації речовин, ні теорії будови їх сполук. Органічних сполук присвоювалися випадкові назви за джерела отримання. Наприклад, яблучна кислота, щавлева кислота. Також відмінними критеріями, за якими давалися назви, були колір, запах і хімічні властивості. Однак останнім служило приводом рідко, тому що в цей період часу було відомо порівняно мало інформації про можливості органічного світу. Однак багато назви даної досить старою і вузької номенклатури часто застосовуються до цих пір. Наприклад: оцтова кислота, сечовина, індиго (фіолетові кристали), толуол, аланін, масляна кислота і багато інших.

Раціональна

Ця номенклатура виникла з моменту появи класифікації та єдиної теорії будови органічних сполук. Вона несе національний характер. Органічні сполуки отримують свої назви за типом, або класу, до якого вони належать, згідно своїм хімічним і фізичним ознаками (ацетилены, кетони, спирти, этилены, альдегіди і так далі). В даний час така номенклатура використовується виключно в тих випадках, коли дає наочне і більш детальне уявлення про розглянутий з'єднанні. Наприклад: метилацетилен, диметилкетон, метиловий спирт, метиламин, хлоруксусная кислота тощо. Таким чином, з назви відразу стає зрозуміло те, з чого складається органічна сполука, але більш точне розташування груп-заступників ще неможливо визначити.

Міжнародна

Її повна назва - систематична міжнародна номенклатура хімічних сполук ІЮПАК (IUPAC, International Unionof Pureand Applied Chemistry, Міжнародного союзу теоретичної та прикладної хімії). Вона розроблена і рекомендована з'їздами ІЮПАК в 1957 і 1965 роках. Правила міжнародної номенклатури, опубліковані в 1979 році, були зібрані в «Синій книзі» (BlueBook). Фундаментом систематичної номенклатури хімічних сполук є сучасна теорія будови і класифікації органічних речовин. Дана система ставити мету перед собою вирішення основної проблеми номенклатури: найменування всіх органічних сполук має включати в себе правильні назви заступників (функцій) і їх опори - вуглеводневого скелету. Воно повинно бути таким, щоб з нього можна було визначити єдино правильну структурну формулу.

Прагнення створити унітарну хімічну номенклатуру для органічних сполук зародилося в 80-е роки XIX століття. Це сталося після створення Олександром Михайловичем Бутлеровым теорії хімічної будови, в якій було чотири основних положення, розповідають про порядку атомів у молекулі, явище ізомерії, взаємозв'язки будови і властивостей речовини, а також про вплив атомів один на одного. Дана подія сталася в 1892 році на з'їзді вчених-хіміків в Женеві, який затвердив правила номенклатури органічних сполук. Ці правила ввійшли в органіку під назвою Женевська номенклатура. На її основі був створений популярний довідник Бейльштейна. Природно, що з часом кількість органічних сполук зростало. З цієї причини і номенклатура весь час ускладнювалася, і виникали нові доповнення, які були озвучені і прийняті на черговому з'їзді, що відбувся в 1930 році в місті Льєжі. Нововведення ґрунтувалися на зручність і лаконічності. І тепер систематична міжнародна номенклатура увібрала в себе деякі положення як женевської, так і льєжської. Таким чином, в цих трьох типах систематизації і полягають основні принципи хімічної номенклатури органічних з'єднань.

Класифікація простих сполук

Тепер настав час ознайомитися з самим цікавим: класифікації як органічних, так і неорганічних речовин. Зараз світові відомі тисячі різних неорганічних сполук. Знати всі їх назви, формули і властивості практично неможливо. Тому всі речовини неорганічної хімії розділені на класи, групувальні всі з'єднання за схожим будовою і властивостями. Така класифікація представлена в таблиці нижче.


Неорганічні речовини



Прості



Металеві (метали)



Неметалеві (неметали)



Амфотерні (амфигены)



Благородні гази (аэрогены)



Складні



Оксиди



Гідроксиди (підстави)



Солі



Бінарні сполуки



Кислоти

Для першого поділу використовувалося те, із скількох елементів складається речовина. Якщо з атомів одного елемента, то воно просте, а якщо з двох і більше - складний. Розглянемо кожен клас простих речовин:

Металами називають елементи, розташовані в першої, другої, третьої групах (крім бору) періодичної таблиці Менделєєва Д. І., а також елементи декад, лантоноиды і октиноиды. Всі метали володіють загальними фізичними (ковкістю, тепло - і електропровідністю, металевим блиском) і хімічними (відновлювальні, взаємодія з водою, кислотою і так далі) властивостями.

До неметаллам відносять всі елементи восьмий, сьомий, шостий (крім полонія) груп, а також миш'як, фосфор, вуглець (з п'ятої групи), кремній, вуглець (з четвертої групи) і бор (третьої).

Амфотерні сполуки - це сполуки, які можуть проявляти властивості як неметалів, так і металів. Наприклад, алюміній, цинк, берилій і так далі.

До благородних (інертних) газів відносяться елементи восьмої групи: радон, ксеон, криптон, аргон, неон, гелій. Їх загальна властивість - мала активність.

Так як всі прості речовини складаються з атомів одного і того ж елемента Періодичної системи, то їх назви зазвичай збігаються з назвами цих хімічних елементів таблиці. Щоб розрізняти поняття "хімічний елемент" і "проста речовина", незважаючи на схожість назв, потрібно розуміти наступне: за допомогою першого утворюється складна речовина, воно пов'язується з атомами інших елементів, його не можна розглядати окремо від якого-небудь складного речовини. Друге ж поняття дає нам знати, що ця речовина має свої властивості, не зв'язуючись з іншими. Наприклад, є кисень, що входить до складу води, а є кисень, яким ми дихаємо. У першому випадку елемент як частину цілого - води, а у другому - як саме по собі речовину, яким дихає організм живих істот. Тепер розглянемо кожен клас складних речовин:

Оксидами називається складне речовина, що складається з двох елементів, одним з яких є кисень. Оксиди бувають: основними (при розчиненні у воді з них утворюються у основи), амфотерними (утворені за допомогою амфотерних металів), кислотними (утворені неметалами в ступенях окислення від +4 до +7), подвійні (утворені за участю металів у різних окислювальних ступенях) і несолеобразующие (наприклад, NO, CO, N 2 O та інші).

До гидроксидам відносять речовини, що мають у своєму складі групу - OH (гідроксильну групу). Вони бувають: основними, амфотерними і кислотними.

Солями називають такі складні сполуки, до складу яких входить катіон металу і аніон кислотного залишку. Солі бувають: середніми (катіон металу + аніон кислотного залишку); кислими (катіон металу + незамещенный(і) атом(и) водню + кислотний залишок); основними (катіон металу + кислотний залишок + гидроксильная група); подвійними (два катіона металу + кислотний залишок); змішаними (катіон металу + два кислотних залишку).

Бінарне з'єднання являє собою двухэлементное з'єднання або многоэлементное, містить не більше одного катіона, або аніона, або складного катіона, або аніона. Наприклад, KF, CCl 4 , NH 3 і так далі.

До кислот відносяться такі складні речовини, катіонами яких є виключно іони водню. Їх негативні аніони називаються кислотними залишками. Дані складні сполуки можуть бути кисневмісними або бескислородными, одноосновних або двуосновными (в залежності від числа атомів водню), сильними або слабкими.

Класифікація органічних сполук

Як відомо, будь-яка класифікація заснована на певних ознаках. В основу сучасної класифікації органічних сполук покладені дві найважливіших ознаки:

будова вуглецевого скелета;

наявність в молекулі функціональних груп.

Функціональна група — це ті атоми або групи атомів, від яких залежать властивості речовин. За ним визначається, до якого класу відноситься те або інше з'єднання.

Вуглеводні



Ациклічні



Граничні







Неграничні



Етиленові



Ацетиленові



Диеновые



Циклічні



Циклоалканы







Ароматичні

спирти (-OH);

альдегіди (-COH);

карбонові кислоти (-COOH);

аміни (-NH 2 ).

Для поняття першого поділу вуглеводнів на циклічні і ациклічні класи необхідно познайомитися з видами вуглецевих ланцюгів:

Лінійні (вуглеці розташовані вздовж прямої).

Розгалужені (один з вуглеців ланцюга має зв'язок з іншими трьома вуглеводами, тобто утворюється розгалуження).

Замкнуті (атоми вуглецю утворюють кільце, або цикл).

Ті вуглеводи, які мають у своєму будова цикли, називаються циклічними, а решта - ациклічні.

Коротка характеристика кожного класу органічних сполук

Граничні вуглеводні (алкани) не здатні до приєднання водню і будь-яких інших елементів. Їх загальна формула - C n H 2n+2 . Найпростіший представник алканів - метан (CH 4 ). Всі наступні сполуки даного класу схожі з метаном по своїй будові і властивостях, але відрізняються від нього за складом на одну чи кілька груп -CH 2 -. Такий ряд сполук, що підкоряються даної закономірності, називається гомологічних. Алкани здатні вступати в реакції заміщення, горіння, розкладання та ізомеризації (перетворення у вуглеці розгалуженої будови).

Циклоалканы подібні алканів, але мають циклічну будову. Їх формула - C n H 2n . Вони можуть брати участь у реакціях приєднання (наприклад, водню, стаючи при цьому алканами), заміщення та дегідрування (відібрання водню).

До непредельным вуглеводнів етиленового ряду (алкени) відносять вуглеводні із загальною формулою C n H 2n . Найпростіший представник - етилен - C 2 H 4 . Вони мають у своїй будові одну подвійну зв'язок. Речовини цього класу беруть участь в реакціях приєднання, горіння, окислення, полімеризації (процес з'єднання малих однакових молекул у більш великі).

Диеновые (алкадиены) вуглеводні мають формулу C n H 2n-2 . Вони мають вже дві подвійні зв'язки і здатні вступати в реакції приєднання і полімеризації.

Ацетиленові (алкины) відрізняються від інших класів володінням однієї потрійний зв'язки. Їх загальна формула - C n H 2n-2 . Найпростіший представник - ацетилен - C 2 H 2. Вступають в реакції приєднання, окислення і полімеризації.

Ароматичні вуглеводні (арени) названі так через те, що деякі з них володіють приємним запахом. Вони мають циклічну будову. Їх загальна формула - C n H 2n-6 . Найпростіший представник - бензол - C 6 H 6 . Можуть піддаватися реакцій галогенирования (заміна атомів водню атомами галогену), нітрування, приєднання і окислення.