De studie van zo'n interessant onderwerp als scheikunde zou moeten beginnen met de basis, namelijk de classificatie en nomenclatuur van chemische verbindingen. Dit zal je helpen om niet te verdwalen in zo'n complexe wetenschap en alle nieuwe kennis op zijn plaats te zetten.
Kort over de belangrijkste dingen
De nomenclatuur van chemische verbindingen is een systeem dat alle namen van chemicaliën, hun groepen, klassen en regels omvat, met behulp waarvan de woordvorming van hun namen plaatsvindt. Wanneer is het ontwikkeld?
De eerste nomenclatuur van chem. verbindingen werd in 1787 ontwikkeld door de Commissie van Franse chemici onder leiding van A. L. Lavoisier. Tot die tijd werden namen willekeurig aan stoffen gegeven: volgens sommige tekens, volgens de methoden om te verkrijgen, volgens de naam van de ontdekker, enzovoort. Elke stof kan verschillende namen hebben, dat wil zeggen synoniemen. De Commissie heeft besloten dat elke stof slechts één enkele naam mag hebben; de naam van een complexe stof kan bestaan uit twee woorden die het type aangevenen het geslacht van de connectie, en mag niet in tegenspraak zijn met de taalnormen. Deze nomenclatuur van chemische verbindingen werd een model voor de oprichting aan het begin van de 19e eeuw van nomenclatuur van verschillende nationaliteiten, waaronder de Russische. Dit wordt verder besproken.
Soorten nomenclatuur van chemische verbindingen
Het lijkt erop dat het gewoon onmogelijk is om scheikunde te begrijpen. Maar als je kijkt naar de twee soorten chemische nomenclatuur. verbindingen, je kunt zien dat alles niet zo ingewikkeld is. Wat is deze classificatie? Hier zijn twee soorten nomenclatuur van chemische verbindingen:
- anorganisch;
- biologisch.
Wat zijn dat?
Eenvoudige stoffen
De chemische nomenclatuur van anorganische verbindingen zijn de formules en namen van stoffen. Een chemische formule is een afbeelding van symbolen en letters die de samenstelling van een stof weerspiegelt met behulp van het periodiek systeem van Dmitry Ivanovich Mendelejev. De naam is het beeld van de samenstelling van een stof met behulp van een specifiek woord of een groep woorden. De constructie van formules wordt uitgevoerd volgens de regels van de nomenclatuur van chemische verbindingen, en door ze te gebruiken, wordt de aanduiding gegeven.
De naam van sommige elementen wordt gevormd uit de wortel van deze namen in het Latijn. Bijvoorbeeld:
- С - Koolstof, lat. carboneum, wortel "carb". Voorbeelden van verbindingen: CaC - calciumcarbide; CaCO3 - calciumcarbonaat.
- N - Stikstof, lat. stikstof, wortel "nitr". Voorbeelden van verbindingen: NaNO3 - natriumnitraat; Ca3N2 - calciumnitride.
- H - Waterstof, lat. waterstof,hydro wortel. Voorbeelden van verbindingen: NaOH - natriumhydroxide; NaH - natriumhydride.
- O - Zuurstof, lat. oxygenium, wortel "os". Voorbeelden van verbindingen: CaO - calciumoxide; NaOH - natriumhydroxide.
- Fe - IJzer, lat. ferrum, wortel "ferr". Voorbeelden van verbindingen: K2FeO4 - kaliumferraat enzovoort.
Voorvoegsels worden gebruikt om het aantal atomen in een verbinding te beschrijven. In de tabel worden bijvoorbeeld stoffen van zowel organische als anorganische chemie genomen.
| Aantal atomen | Voorvoegsel | Voorbeeld |
| 1 | mono- | koolmonoxide - CO |
| 2 | di- | kooldioxide - CO2 |
| 3 | drie- | natriumtrifosfaat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natriumtetrahydroxoaluminaat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexaan - C6H14 |
| 7 | hepta- | hepteen - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Biologischstoffen
Bij verbindingen uit de organische chemie is niet alles zo eenvoudig als bij anorganische stoffen. Het feit is dat de principes van de chemische nomenclatuur van organische verbindingen gebaseerd zijn op drie soorten nomenclatuur tegelijk. Op het eerste gezicht lijkt dit verrassend en verwarrend. Ze zijn echter vrij eenvoudig. Hier zijn de soorten nomenclatuur van chemische verbindingen:
- historisch of triviaal;
- systematisch of internationaal;
- rationeel.
Momenteel worden ze gebruikt om een naam te geven aan een bepaalde organische verbinding. Laten we ze allemaal eens bekijken en ervoor zorgen dat de nomenclatuur van de belangrijkste klassen van chemische verbindingen niet zo ingewikkeld is als het lijkt.
Trivial
Dit is de allereerste nomenclatuur die verscheen aan het begin van de ontwikkeling van de organische chemie, toen er geen classificatie van stoffen was, noch een theorie over de structuur van hun verbindingen. Organische verbindingen kregen willekeurige namen volgens de productiebron. Bijvoorbeeld appelzuur, oxaalzuur. Ook waren de onderscheidende criteria waaraan de namen werden gegeven kleur, geur en chemische eigenschappen. Dit laatste diende echter zelden als reden, omdat er in deze periode relatief weinig informatie bekend was over de mogelijkheden van de biologische wereld. Veel namen van deze vrij oude en smalle nomenclatuur worden echter tot op de dag van vandaag vaak gebruikt. Bijvoorbeeld: azijnzuur, ureum, indigo (paarse kristallen), tolueen, alanine, boterzuur en vele andere.
Rationeel
Deze nomenclatuurontstond vanaf het moment dat de classificatie en verenigde theorie van de structuur van organische verbindingen verscheen. Het heeft een nationaal karakter. Organische verbindingen ontlenen hun naam aan het type of de klasse waartoe ze behoren, volgens hun chemische en fysische kenmerken (acetylenen, ketonen, alcoholen, ethylenen, aldehyden, enzovoort). Op dit moment wordt een dergelijke nomenclatuur alleen gebruikt in gevallen waarin deze een visueel en gedetailleerder beeld geeft van de betreffende verbinding. Bijvoorbeeld: methylacetyleen, dimethylketon, methylalcohol, methylamine, chloorazijnzuur en dergelijke. Zo wordt uit de naam meteen duidelijk waaruit de organische verbinding bestaat, maar de exacte locatie van de substituentgroepen kan nog niet worden bepaald.
Internationaal
De volledige naam is de systematische internationale nomenclatuur van chemische verbindingen IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Het werd ontwikkeld en aanbevolen door de IUPAC-congressen in 1957 en 1965. De regels van de internationale nomenclatuur, gepubliceerd in 1979, werden verzameld in het Blauwe Boek.
De basis van de systematische nomenclatuur van chemische verbindingen is de moderne theorie van de structuur en classificatie van organische stoffen. Dit systeem is bedoeld om het belangrijkste probleem van de nomenclatuur op te lossen: de naam van alle organische verbindingen moet de juiste namen van substituenten (functies) en hun drager bevatten - koolwaterstofskelet. Het moet zodanig zijn dat het kan worden gebruikt om de enige juiste structuurformule te bepalen.
De wens om een unitaire chemische nomenclatuur voor organische verbindingen te creëren, ontstond in de jaren 80 van de 19e eeuw. Dit gebeurde na de oprichting door Alexander Mikhailovich Butlerov van de theorie van de chemische structuur, waarin er vier hoofdbepalingen waren die vertellen over de volgorde van atomen in een molecuul, het fenomeen van isomerie, de relatie tussen de structuur en eigenschappen van een stof, evenals de invloed van atomen op elkaar. Deze gebeurtenis vond plaats in 1892 op het congres van scheikundigen in Genève, dat de regels voor de nomenclatuur van organische verbindingen goedkeurde. Deze regels zijn opgenomen in de organische stoffen die de nomenclatuur van Genève worden genoemd. Op basis hiervan werd het populaire Naslagwerk Beilstein gemaakt.
Natuurlijk nam de hoeveelheid organische verbindingen in de loop van de tijd toe. Om deze reden werd de nomenclatuur steeds ingewikkelder en kwamen er nieuwe toevoegingen, die werden aangekondigd en goedgekeurd op het volgende congres, dat in 1930 in de stad Luik werd gehouden. Innovaties waren gebaseerd op gemak en beknoptheid. En nu heeft de systematische internationale nomenclatuur enkele bepalingen van zowel Genève als Luik overgenomen.
Deze drie soorten systematisering zijn dus de basisprincipes van de chemische nomenclatuur van organische verbindingen.
Classificatie van eenvoudige verbindingen
Nu is het tijd om kennis te maken met het meest interessante: de classificatie van zowel organische als anorganische stoffen.
Nu de wereldduizenden verschillende anorganische verbindingen zijn bekend. Het is bijna onmogelijk om al hun namen, formules en eigenschappen te kennen. Daarom zijn alle stoffen van de anorganische chemie onderverdeeld in klassen die alle verbindingen groeperen volgens een vergelijkbare structuur en eigenschappen. Deze classificatie wordt weergegeven in de onderstaande tabel.
| Anorganische stoffen | |
| Eenvoudig | Metaal (metalen) |
| Niet-metalen (niet-metalen) | |
| Amfoteer (amfigenen) | |
| Edelgassen (aerogenen) | |
| Complex | Oxiden |
| Hydroxiden (basen) | |
| Zouten | |
| Binaire verbindingen | |
| Zuren | |
Voor de eerste indeling hebben we gebruikt uit hoeveel elementen een stof bestaat. Als het uit atomen van één element is, dan is het eenvoudig, en als het uit twee of meer bestaat - complex.
Laten we elke klasse van eenvoudige stoffen eens bekijken:
- Metalen zijn de elementen in de eerste, tweede, derde groep (behalve boor) van het periodiek systeem van D. I. Mendelejev, evenals elementen van decennia, lantonoïden en octinoïden. Alle metalen hebben gemeenschappelijke fysieke (ductiliteit, thermische en elektrische geleidbaarheid, metaalglans) en chemische (reducerende, interactie met water, zuur, enzovoort) eigenschappen.
- Niet-metalen omvatten alle elementen van de achtste, zevende, zesde (behalve polonium) groepen, evenals arseen, fosfor, koolstof (uit de vijfde groep), silicium, koolstof (uit de vierde groep) en boor (vanaf de derde).
- AmfoteerVerbindingen zijn die verbindingen die de eigenschappen van zowel niet-metalen als metalen kunnen vertonen. Bijvoorbeeld aluminium, zink, beryllium enzovoort.
- Nobele (inerte) gassen omvatten elementen van de achtste groep: radon, xeon, krypton, argon, neon, helium. Hun gemeenschappelijk bezit is een lage activiteit.
Aangezien alle eenvoudige stoffen zijn samengesteld uit atomen van hetzelfde element van het periodiek systeem, vallen hun namen meestal samen met de namen van deze chemische elementen van de tabel.
Om onderscheid te maken tussen de concepten "chemisch element" en "eenvoudige stof", ondanks de gelijkenis van namen, moet u het volgende begrijpen: met behulp van de eerste wordt een complexe stof gevormd, deze bindt zich aan de atomen van andere elementen, het kan niet als afzonderlijke stoffen worden beschouwd. Het tweede concept laat ons weten dat deze stof zijn eigen eigenschappen heeft, zonder geassocieerd te worden met anderen. Er is bijvoorbeeld zuurstof dat deel uitmaakt van het water en er is zuurstof dat we inademen. In het eerste geval is het element als onderdeel van het geheel water, en in het tweede geval als een substantie op zich, die het organisme van levende wezens inademt.
Beschouw nu elke klasse van complexe stoffen:
- Oxiden zijn een complexe stof die uit twee elementen bestaat, waaronder zuurstof. Oxiden zijn: basisch (wanneer opgelost in water, vormen ze basen), amfoteer (gevormd met behulp van amfotere metalen), zuur (gevormd door niet-metalen in oxidatietoestanden van +4 tot +7), dubbel (gevormd met de deelname van metalen in verschillendeoxiderende graden) en niet-zoutvormend (bijvoorbeeld NO, CO, N2O en andere).
- Hydroxiden omvatten stoffen die in hun samenstelling een groep hebben - OH (hydroxylgroep). Ze zijn: basisch, amfoteer en zuur.
- Zouten worden zulke complexe verbindingen genoemd, die een metaalkation en een anion van een zuurresidu bevatten. Zouten zijn: medium (metaalkation + zuurresiduanion); zuur (metaalkation + ongesubstitueerde waterstofatoom(en) + zuurresidu); basisch (metaalkation + zuurresidu + hydroxylgroep); dubbel (twee metaalkationen + zuurresidu); gemengd (metaalkation + twee zuurresten).
- Een binaire verbinding is een verbinding met twee elementen of een verbinding met meerdere elementen, waaronder niet meer dan één kation, of anion, of een complex kation of anion. Bijvoorbeeld KF, CCl4, NH3 enzovoort.
- Zuren omvatten zulke complexe stoffen waarvan de kationen uitsluitend waterstofionen zijn. Hun negatieve anionen worden zuurresten genoemd. Deze complexe verbindingen kunnen geoxygeneerd of anoxisch, monobasisch of dibasisch (afhankelijk van het aantal waterstofatomen), sterk of zwak zijn.
Classificatie van organische verbindingen
Zoals je weet, is elke classificatie gebaseerd op bepaalde kenmerken. De moderne classificatie van organische verbindingen is gebaseerd op twee belangrijkste kenmerken:
- structuur van het koolstofskelet;
- aanwezigheid van functionele groepen in het molecuul.
Een functionele groep zijn die atomen of een groep atomen waarvan de eigenschappen van stoffen afhangen. Ze bepalen tot welke klasse een bepaalde verbinding behoort.
| Koolwaterstoffen | ||
| Acyclisch | Limiet | |
| Onbeperkt | Ethyleen | |
| Acetyleen | ||
| Diene | ||
| Cyclisch | Cycloalkanen | |
| Aromatisch | ||
- alcoholen (-OH);
- aldehyden (-COH);
- carbonzuren (-COOH);
- aminen (-NH2).
Voor het concept van de eerste indeling van koolwaterstoffen in cyclische en acyclische klassen, is het noodzakelijk om kennis te maken met de soorten koolstofketens:
- Lineair (koolstoffen zijn gerangschikt langs een rechte lijn).
- Vertakt (een van de koolstoffen van de keten heeft een binding met de andere drie koolstoffen, dat wil zeggen, er wordt een vertakking gevormd).
- Gesloten (koolstofatomen vormen een ring of cyclus).
De koolstofatomen die cycli in hun structuur hebben, worden cyclisch genoemd en de rest wordt acyclisch genoemd.
Een korte beschrijving van elke klasse van organische verbindingen
- Verzadigde koolwaterstoffen (alkanen) kunnen geen waterstof en andere elementen toevoegen. Hun algemene formule is C H2n+2. De eenvoudigste vertegenwoordiger van alkanen is methaan (CH4). Alle volgende verbindingen van deze klasse zijn vergelijkbaar met methaan in hun structuur eneigenschappen, maar verschillen ervan in samenstelling door een of meer groepen -CH2-. Zo'n reeks verbindingen die aan dit patroon voldoen, wordt homoloog genoemd. Alkanen kunnen substitutie-, verbranding-, ontledings- en isomerisatiereacties aangaan (transformatie in vertakte koolstoffen).
- Cycloalkanen lijken op alkanen, maar hebben een cyclische structuur. Hun formule is C H2n. Ze kunnen deelnemen aan additiereacties (bijvoorbeeld waterstof, alkanen worden), substitutie en dehydrogenering (waterstofabstractie).
- Onverzadigde koolwaterstoffen van de ethyleenreeks (alkenen) omvatten koolwaterstoffen met de algemene formule C H2n. De eenvoudigste vertegenwoordiger is ethyleen - C2H4. Ze hebben één dubbele binding in hun structuur. Stoffen van deze klasse zijn betrokken bij de reacties van additie, verbranding, oxidatie, polymerisatie (het proces van het combineren van kleine identieke moleculen tot grotere).
- Dieen (alkadienen) koolwaterstoffen hebben de formule C H2n-2. Ze hebben al twee dubbele bindingen en kunnen additie- en polymerisatiereacties aangaan.
- Acetyleen (alkynen) verschillen van andere klassen doordat ze één drievoudige binding hebben. Hun algemene formule is C H2n-2. De eenvoudigste vertegenwoordiger - acetyleen - C2H2. Voer additie-, oxidatie- en polymerisatiereacties uit.
- Aromatische koolwaterstoffen (arenen) worden zo genoemd omdat sommige ervan een aangename geur hebben. Ze hebben een cyclische structuur. Hun algemene formule is CH2n-6. De eenvoudigste vertegenwoordiger is benzeen - C6H6. Ze kunnen halogeneringsreacties ondergaan (vervanging van waterstofatomen door halogeenatomen), nitrering, additie en oxidatie.
