Изучение такого интересного предмета, как химия нужно начинать с основы основ, а именно с классификации и номенклатуры химических соединений. Это поможет не заблудиться в такой сложной науке и расставить все новые знания по своим местам.
Коротко о главном
Номенклатура химических соединений – это система, включающая в себя все названия химических веществ, их групп, классов и правил, при помощи которых происходит словообразование их названий. Когда она была разработана?
Вам будет интересно:«Увещевание» – это о душеспасительной беседе
Первая номенклатура хим. соединений была разработана в 1787 году Комиссией французских химиков под руководством А. Л. Лавуазье. До этого времени названия давались веществам произвольно: по каким-то признакам, по способам получения, по имени первооткрывателя и так далее. Каждое вещество могло иметь несколько названий, то есть синонимов. Комиссия постановила, что любое вещество должно иметь лишь одно единственное название; наименование вещества сложного может состоять из двух слов, указывающих на вид и род соединения, и не должно противоречить языковым нормам. Данная номенклатура химических соединений стала образцом для создания в начале XIX века номенклатур различных национальностей, в том числе русской. Речь об этом пойдет далее.
Виды номенклатуры химических соединений
Вам будет интересно:Лоренц фон Штейн: биография, достижения, фото
Кажется, что разобраться в химии просто невозможно. Но если ознакомиться с двумя видами номенклатуры хим. соединений, то можно убедиться в том, что все не так уж сложно. Что это за классификация? Вот два вида номенклатуры химических соединений:
- неорганических;
- органических.
Что они из себя представляют?
Простые вещества
Химическая номенклатура неорганических соединений представляет собой формулы и названия веществ. Химической формулой называется изображение символов и букв, отражающее состав вещества с помощью Периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева. Названием является изображение состава вещества при помощи определенного слова или группы слов. Построение формул производится по правилам номенклатуры химических соединений, и, используя их же, дается обозначение.
Название некоторых элементов образуется от корня этих наименований на латинском языке. Например:
- С - Углерод, лат. carboneum, корень "карб". Примеры соединений: CaC - карбид кальция; CaCO3 - карбонат кальция.
- N - Азот, лат. nitrogenium, корень "нитр". Примеры соединений: NaNO3 - нитрат натрия; Са3N2 - нитрид кальция.
- H - Водород, лат. hydrogenium, корень "гидро". Примеры соединений: NaOH - гидроксид натрия; NaH - гидрид натрия.
- O - Кислород, лат. oxygenium, корень "окс". Примеры соединений: CaO - оксид кальция; NaOH - гидроксид натрия.
- Fe - Железо, лат. ferrum, корень "ферр". Примеры соединений: K2FeO4 - феррат калия и так далее.
Вам будет интересно:Явление сверхпроводимости: классификация, свойства и применение
Для того чтобы описать число атомов в соединении, используют приставки. В таблице для примеров взяты вещества как органической, так и неорганической химии.
Число атомов | Приставка | Пример |
1 | моно- | монооксид углерода - СО |
2 | ди- | диоксид углерода - СО2 |
3 | три- | трифосфат натрия - Na5Р3О10 |
4 | тетро- | тетрагидроксоалюминатнатрия - Na[Al(OH)4] |
5 | пента- | пентанол - С5Н11ОН |
6 | гекса- | гексан - C6H14 |
7 | гепта- | гептен - C7H14 |
8 | окта- | октин - C8H14 |
9 | нона- | нонан - C9H20 |
10 | дека- | декан - C10H22 |
Органические вещества
С соединениями органической химии все не так просто, как с неорганикой. Дело в том, что принципы химической номенклатуры органических соединений основаны сразу на трех типах номенклатур. На первый взгляд, это кажется удивительно и запутанно. Однако они довольно просты. Вот типы номенклатуры химических соединений:
- историческая, или тривиальная;
- систематическая, или международная;
- рациональная.
В настоящее время именно они применяются для того, чтобы дать название тому или иному органическому соединению. Рассмотрим каждую из них и убедимся в том, что номенклатура основных классов химических соединений не так уж и сложна, как кажется.
Тривиальная
Это самая первая номенклатура, появившаяся в начале развития органической химии, когда еще не было ни классификации веществ, ни теории строения их соединений. Органическим соединениям присваивались случайные названия по источнику получения. Например, яблочная кислота, щавелевая кислота. Также отличительными критериями, по которым давались названия, были цвет, запах и химические свойства. Однако последнее служило поводом редко, потому что в этот период времени было известно сравнительно мало информации о возможностях органического мира. Однако многие названия данной довольно старой и узкой номенклатуры часто применяются до сих пор. Например: уксусная кислота, мочевина, индиго (фиолетовые кристаллы), толуол, аланин, масляная кислота и многие другие.
Рациональная
Эта номенклатура возникла с момента появления классификации и единой теории строения органических соединений. Она несет национальный характер. Органические соединения получают свои названия по типу, или классу, к которому они относятся, согласно своим химическим и физическим признакам (ацетилены, кетоны, спирты, этилены, альдегиды и так далее). В настоящее время такая номенклатура используется исключительно в тех случаях, когда дает наглядное и более детальное представление о рассматриваемом соединении. Например: метилацетилен, диметилкетон, метиловый спирт, метиламин, хлоруксусная кислота и тому подобное. Таким образом, из названия сразу становится понятно то, из чего состоит органическое соединение, но более точное расположение групп-заместителей еще невозможно определить.
Вам будет интересно:Где получить профессию: Военная академия связи, г. Санкт-Петербург:
Международная
Ее полное название - систематическая международная номенклатура химических соединений ИЮПАК (IUPAC, International Unionof Pureand Applied Chemistry, Международного союза теоретической и прикладной химии). Она разработана и рекомендована съездами ИЮПАК в 1957 и 1965 годах. Правила международной номенклатуры, опубликованные в 1979 году, были собраны в «Синей книге» (BlueBook).
Фундаментом систематической номенклатуры химических соединений является современная теория строения и классификации органических веществ. Данная система ставить целью перед собой решение основной проблемы номенклатуры: наименование всех органических соединений должно включать в себя правильные названия заместителей (функций) и их опоры - углеводородного скелета. Оно должно быть таким, чтобы по нему можно было определить единственно верную структурную формулу.
Стремление создать унитарную химическую номенклатуру для органических соединений зародилось в 80-е годы XIX века. Это произошло после создания Александром Михайловичем Бутлеровым теории химического строения, в которой было четыре основных положения, рассказывающих о порядке атомов в молекуле, явлении изомерии, взаимосвязи строения и свойств вещества, а также о влиянии атомов друг на друга. Данное событие произошло в 1892 году на съезде ученых-химиков в Женеве, который утвердил правила номенклатуры органических соединений. Эти правила вошли в органику под названием Женевская номенклатура. На ее основе был создан популярный справочник Бейльштейна.
Естественно то, что со временем количество органических соединений росло. По этой причине и номенклатура все время усложнялась, и возникали новые дополнения, которые были озвучены и приняты на очередном съезде, состоявшемся в 1930 году в городе Льеже. Нововведения основывались на удобстве и лаконичности. И теперь систематическая международная номенклатура вобрала в себя некоторые положения как женевской, так и льежской.
Таким образом, в этих трех типах систематизации и заключаются основные принципы химической номенклатуры органических соединений.
Классификация простых соединений
Теперь пришло время ознакомиться с самым интересным: классификацией как органических, так и неорганических веществ.
Сейчас миру известны тысячи различных неорганических соединений. Знать все их названия, формулы и свойства практически невозможно. Поэтому все вещества неорганической химии разделены на классы, группирующие все соединения по сходному строению и свойствам. Такая классификация представлена в таблице ниже.
Неорганические вещества | |
Простые | Металлические (металлы) |
Неметаллические (неметаллы) | |
Амфотерные (амфигены) | |
Благородные газы (аэрогены) | |
Сложные | Оксиды |
Гидроксиды (основания) | |
Соли | |
Бинарные соединения | |
Кислоты |
Для первого разделения использовалось то, из скольких элементов состоит вещество. Если из атомов одного элемента, то оно простое, а если из двух и более - сложное.
Рассмотрим каждый класс простых веществ:
Так как все простые вещества состоят из атомов одного и того же элемента Периодической системы, то их названия обычно совпадают с названиями этих химических элементов таблицы.
Чтобы различать понятия "химический элемент" и "простое вещество", несмотря на схожесть названий, нужно понимать следующее: при помощи первого образуется сложное вещество, оно связывается с атомами других элементов, его нельзя рассматривать отдельно от какого-либо сложного вещества. Второе же понятие дает нам знать, что это вещество имеет свои свойства, не связываясь с другими. Например, есть кислород, входящий в состав воды, а есть кислород, которым мы дышим. В первом случае элемент как часть целого - воды, а во втором - как само по себе вещество, которым дышит организм живых существ.
Теперь рассмотрим каждый класс сложных веществ:
Классификация органических соединений
Вам будет интересно:Что такое "хинди"? Давайте разбираться
Как известно, любая классификация основана на определенных признаках. В основу современной классификации органических соединений положены два важнейших признака:
- строение углеродного скелета;
- наличие в молекуле функциональных групп.
Функциональная группа — это те атомы или группа атомов, от которых зависят свойства веществ. По ним определяется, к какому классу относится то или иное соединение.
Углеводороды | ||
Ациклические | Предельные | |
Непредельные | Этиленовые | |
Ацетиленовые | ||
Диеновые | ||
Циклические | Циклоалканы | |
Ароматические |
- спирты (-OH);
- альдегиды (-COH);
- карбоновые кислоты (-COOH);
- амины (-NH2).
Для понятия первого разделения углеводородов на циклические и ациклические классы необходимо познакомиться с видами углеродных цепей:
- Линейные (углероды расположены вдоль прямой).
- Разветвленные (один из углеродов цепи имеет связь с другими тремя углеродами, то есть образуется разветвление).
- Замкнутые (атомы углерода образуют кольцо, или цикл).
Те углероды, которые имеют в своем строение циклы, называются циклическими, а остальные - ациклическими.
Краткая характеристика каждого класса органических соединений