Քիմիական միացությունների նոմենկլատուրա. անվանումների, տեսակների և դասակարգման մի շարք

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-18 04:14

Քիմիայի նման հետաքրքիր առարկայի ուսումնասիրությունը պետք է սկսվի հիմունքներից, այն է՝ քիմիական միացությունների դասակարգումից և անվանակարգից: Սա կօգնի ձեզ չմոլորվել նման բարդ գիտության մեջ և իր տեղը դնել բոլոր նոր գիտելիքները։

Համառոտ հիմնական բաների մասին

Քիմիական միացությունների նոմենկլատուրան մի համակարգ է, որը ներառում է քիմիական նյութերի բոլոր անվանումները, դրանց խմբերը, դասերը և կանոնները, որոնց օգնությամբ տեղի է ունենում դրանց անվանումների բառակազմությունը։ Ե՞րբ է այն մշակվել:

Առաջին նոմենկլատուրան քիմ. միացությունները մշակվել են 1787 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոսների հանձնաժողովի կողմից՝ Ա. Լ. Լավուազեի ղեկավարությամբ։ Մինչև այդ նյութերին անվանում էին կամայականորեն՝ ըստ որոշ նշանների, ըստ ստացման եղանակների, ըստ հայտնաբերողի անվան և այլն։ Յուրաքանչյուր նյութ կարող է ունենալ մի քանի անուն, այսինքն՝ հոմանիշներ։ Հանձնաժողովը որոշեց, որ ցանկացած նյութ պետք է ունենա միայն մեկ անուն. Բարդ նյութի անվանումը կարող է բաղկացած լինել տեսակը նշող երկու բառիցև կապի սեռը, և չպետք է հակասի լեզվական նորմերին։ Քիմիական միացությունների այս նոմենկլատուրան դարձավ մոդել 19-րդ դարի սկզբին տարբեր ազգությունների, այդ թվում՝ ռուսերենի անվանակարգերի ստեղծման համար։ Սա կքննարկվի հետագա:

Քիմիական միացությունների անվանացանկի տեսակները

Թվում է, թե քիմիան պարզապես անհնար է հասկանալ։ Բայց եթե նայեք քիմիական նոմենկլատուրայի երկու տեսակներին. կապեր, տեսնում եք, որ ամեն ինչ այնքան էլ բարդ չէ։ Ո՞րն է այս դասակարգումը: Ահա քիմիական միացությունների անվանացանկի երկու տեսակ՝

անօրգանական;
օրգանական.

Ինչ են դրանք?

Պարզ նյութեր

Անօրգանական միացությունների քիմիական անվանակարգը նյութերի բանաձևերն ու անվանումներն են: Քիմիական բանաձևը խորհրդանիշների և տառերի պատկեր է, որն արտացոլում է նյութի բաղադրությունը՝ օգտագործելով Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի պարբերական համակարգը: Անունը նյութի բաղադրության պատկերն է՝ օգտագործելով կոնկրետ բառ կամ բառերի խումբ։ Բանաձևերի կառուցումն իրականացվում է ըստ քիմիական միացությունների անվանացանկի կանոնների և դրանց կիրառմամբ տրվում է անվանումը։

Որոշ տարրերի անվանումը գոյացել է այս անունների արմատից լատիներեն։ Օրինակ՝

С - Ածխածին, լատ. carboneum, արմատ «carb». Միացությունների օրինակներ՝ CaC - կալցիումի կարբիդ; CaCO_{3 - կալցիումի կարբոնատ.}

N - Ազոտ, լատ. ազոտ, արմատ «նիտր»: Միացությունների օրինակներ. NaNO₃ - նատրիումի նիտրատ; Ca₃N_{2 - կալցիումի նիտրիդ.}
H - Ջրածին, լատ. ջրածնի,հիդրո արմատ. Միացությունների օրինակներ. NaOH - նատրիումի հիդրօքսիդ; NaH - նատրիումի հիդրիդ։
O - թթվածին, լատ. թթվածին, արմատ «եզ»: Միացությունների օրինակներ՝ CaO - կալցիումի օքսիդ; NaOH - նատրիումի հիդրօքսիդ.

Fe - Երկաթ, լատ. ferrum, արմատ «ferr». Բաղադրյալ օրինակներ. K₂FeO_{4 - կալիումի ֆերատ և այլն:}

Նախածանցները օգտագործվում են միացության ատոմների թիվը նկարագրելու համար: Աղյուսակում, օրինակ, վերցված են ինչպես օրգանական, այնպես էլ անօրգանական քիմիայի նյութեր։

Ատոմների թիվը	Նախածանց	Օրինակ
1	մոնո-	ածխածնի մոնօքսիդ - CO
2	di-	ածխածնի երկօքսիդ - CO₂
3	երեք-	նատրիումի տրիֆոսֆատ - Na₅R₃O₁₀
4	tetro-	նատրիումի տետրահիդրոքսոալյումինատ - Na[Al(OH)_4]
5	պենտա-	պենտանոլ - С₅Н_11OH
6	hexa-	հեքսան - C₆H₁₄
7	հեպտա-	հեպտեն - C₇H₁₄
8	octa-	octine - C₈H₁₄
9	nona-	nonane - C₉H₂₀
10	deca-	Դեկան - C₁₀H₂₂

Օրգանականնյութեր

Օրգանական քիմիայի միացություններում ամեն ինչ այնքան էլ պարզ չէ, որքան անօրգանական նյութերում: Փաստն այն է, որ օրգանական միացությունների քիմիական անվանացանկի սկզբունքները հիմնված են միանգամից երեք տեսակի անվանացանկի վրա. Առաջին հայացքից սա զարմանալի և շփոթեցնող է թվում։ Այնուամենայնիվ, դրանք բավականին պարզ են. Ահա քիմիական միացությունների անվանացանկի տեսակները՝

պատմական կամ չնչին;
համակարգային կամ միջազգային;
ռացիոնալ.

Ներկայումս դրանք օգտագործվում են որոշակի օրգանական միացության անուն տալու համար: Դիտարկենք դրանցից յուրաքանչյուրը և համոզվենք, որ քիմիական միացությունների հիմնական դասերի նոմենկլատուրան այնքան էլ բարդ չէ, որքան թվում է։

Աննշան

Սա առաջին նոմենկլատուրան է, որը հայտնվեց օրգանական քիմիայի զարգացման սկզբում, երբ չկար նյութերի ոչ դասակարգում, ոչ էլ դրանց միացությունների կառուցվածքի տեսություն։ Օրգանական միացություններին տրվել են պատահական անվանումներ՝ ըստ արտադրության աղբյուրի: Օրինակ՝ խնձորաթթու, օքսալաթթու։ Նաև անունները տրված տարբերակիչ չափանիշներն էին գույնը, հոտը և քիմիական հատկությունները։ Սակայն վերջինս հազվադեպ էր պատճառ դառնում, քանի որ այս ժամանակահատվածում համեմատաբար քիչ տեղեկություն էր հայտնի օրգանական աշխարհի հնարավորությունների մասին։ Այնուամենայնիվ, այս բավականին հին և նեղ անվանացանկի շատ անուններ հաճախ օգտագործվում են մինչ օրս: Օրինակ՝ քացախաթթու, միզանյութ, ինդիգո (մանուշակագույն բյուրեղներ), տոլուոլ, ալանին, բուտիրաթթու և շատ ուրիշներ:

Ռացիոնալ

Այս նոմենկլատուրանառաջացել է օրգանական միացությունների կառուցվածքի դասակարգման և միասնական տեսության ի հայտ գալու պահից։ Այն ունի ազգային բնույթ։ Օրգանական միացություններն իրենց անվանումները ստանում են այն տեսակից կամ դասից, որին պատկանում են՝ ըստ իրենց քիմիական և ֆիզիկական բնութագրերի (ացետիլեններ, կետոններ, սպիրտներ, էթիլեններ, ալդեհիդներ և այլն)։ Ներկայումս նման նոմենկլատուրան օգտագործվում է միայն այն դեպքերում, երբ այն տալիս է տեսողական և ավելի մանրամասն պատկերացում տվյալ միացության մասին: Օրինակ՝ մեթիլացետիլեն, դիմեթիլ կետոն, մեթիլ սպիրտ, մեթիլամին, քլորաքացախաթթու և այլն: Այսպիսով, անունից անմիջապես պարզ է դառնում, թե ինչից է կազմված օրգանական միացությունը, սակայն փոխարինող խմբերի ճշգրիտ տեղը դեռ չի կարելի որոշել։

Միջազգային

Նրա լրիվ անվանումն է IUPAC քիմիական միացությունների համակարգված միջազգային անվանացանկը (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry): Այն մշակվել և առաջարկվել է IUPAC-ի կոնգրեսների կողմից 1957 և 1965 թվականներին։ 1979 թվականին հրատարակված միջազգային նոմենկլատուրայի կանոնները հավաքագրվել են Կապույտ գրքում։

Քիմիական միացությունների համակարգված անվանացանկի հիմքը օրգանական նյութերի կառուցվածքի և դասակարգման ժամանակակից տեսությունն է։ Այս համակարգը նպատակ ունի լուծել նոմենկլատուրայի հիմնական խնդիրը. բոլոր օրգանական միացությունների անվանումը պետք է ներառի փոխարինողների (գործառույթների) ճիշտ անվանումները և դրանց աջակցությունը՝ ածխաջրածին:կմախք. Այն պետք է լինի այնպիսին, որ հնարավոր լինի որոշել միակ ճիշտ կառուցվածքային բանաձևը:

Օրգանական միացությունների միասնական քիմիական նոմենկլատուրա ստեղծելու ցանկությունը ծագել է XIX դարի 80-ական թվականներին։ Դա տեղի ունեցավ Ալեքսանդր Միխայլովիչ Բուտլերովի կողմից քիմիական կառուցվածքի տեսության ստեղծումից հետո, որում կային չորս հիմնական դրույթներ, որոնք պատմում էին մոլեկուլում ատոմների կարգի, իզոմերիզմի երևույթի, նյութի կառուցվածքի և հատկությունների փոխհարաբերությունների մասին. ինչպես նաև ատոմների ազդեցությունը միմյանց վրա։ Այս իրադարձությունը տեղի է ունեցել 1892 թվականին Ժնևի քիմիկոսների համագումարում, որը հաստատել է օրգանական միացությունների անվանակարգման կանոնները։ Այս կանոնները ներառվել են Ժնևի անվանակարգ կոչվող օրգանական նյութերում: Դրա հիման վրա ստեղծվել է հանրահայտ Beilstein տեղեկատու գիրքը։

Բնականաբար, ժամանակի ընթացքում օրգանական միացությունների քանակն աճեց։ Այդ իսկ պատճառով նոմենկլատուրան անընդհատ բարդանում էր, և առաջանում էին նոր լրացումներ, որոնք հայտարարվեցին և ընդունվեցին հաջորդ համագումարում, որը տեղի ունեցավ 1930 թվականին Լիեժ քաղաքում։ Նորարարությունները հիմնված էին հարմարության և հակիրճության վրա: Եվ այժմ համակարգված միջազգային նոմենկլատուրան կլանել է ինչպես Ժնևի, այնպես էլ Լիեժի որոշ դրույթներ:

Այսպիսով, այս երեք տեսակի համակարգվածությունը օրգանական միացությունների քիմիական անվանացանկի հիմնական սկզբունքներն են:

Պարզ միացությունների դասակարգում

Հիմա ժամանակն է ծանոթանալու ամենահետաքրքիրին՝ և՛ օրգանական, և՛ անօրգանական նյութերի դասակարգմանը։

Հիմա աշխարհըհայտնի են հազարավոր տարբեր անօրգանական միացություններ։ Գրեթե անհնար է իմանալ նրանց բոլոր անունները, բանաձևերը և հատկությունները: Հետևաբար, անօրգանական քիմիայի բոլոր նյութերը բաժանվում են դասերի, որոնք խմբավորում են բոլոր միացությունները՝ ըստ նմանատիպ կառուցվածքի և հատկությունների։ Այս դասակարգումը ներկայացված է ստորև բերված աղյուսակում:

Անօրգանական նյութեր
Պարզ	Մետաղ (մետաղներ)
	Ոչ մետաղական (ոչ մետաղներ)
	Ամֆոտերիկ (ամֆիգեններ)
	Ազնիվ գազեր (աերոգեններ)
Համալիր	Օքսիդներ
	Հիդրօքսիդներ (հիմքեր)
	Աղեր
	Երկուական միացություններ
	Թթուներ

Առաջին բաժանման համար մենք օգտագործեցինք, թե քանի տարրից է բաղկացած նյութը: Եթե մեկ տարրի ատոմներից, ապա այն պարզ է, իսկ եթե երկու կամ ավելիից՝ բարդ։

Եկեք դիտարկենք պարզ նյութերի յուրաքանչյուր դաս՝

Մետաղներ Դ. Ի. Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի առաջին, երկրորդ, երրորդ խմբերում (բացառությամբ բորի) տեղակայված տարրերն են, ինչպես նաև տասնամյակների տարրերը՝ լանտոնոիդները և օկտինոիդները։ Բոլոր մետաղներն ունեն ընդհանուր ֆիզիկական (ճկունություն, ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, մետաղական փայլ) և քիմիական (նվազեցնող, փոխազդեցություն ջրի, թթվի հետ և այլն) հատկություններ։
Ոչ մետաղները ներառում են ութերորդ, յոթերորդ, վեցերորդ (բացի պոլոնիումի) խմբերի բոլոր տարրերը, ինչպես նաև մկնդեղը, ֆոսֆորը, ածխածինը (հինգերորդ խմբից), սիլիցիումը, ածխածինը (չորրորդ խմբից) և բորը։ (երրորդից).
ԱմֆոտերիկՄիացություններն այն միացություններն են, որոնք կարող են դրսևորել ինչպես ոչ մետաղների, այնպես էլ մետաղների հատկությունները: Օրինակ՝ ալյումին, ցինկ, բերիլիում և այլն։
Ազնիվ (իներտ) գազերը ներառում են ութերորդ խմբի տարրերը՝ ռադոն, քսեոն, կրիպտոն, արգոն, նեոն, հելիում։ Նրանց ընդհանուր հատկությունը ցածր ակտիվությունն է։

Քանի որ բոլոր պարզ նյութերը կազմված են Պարբերական աղյուսակի միևնույն տարրի ատոմներից, նրանց անունները սովորաբար համընկնում են աղյուսակի այս քիմիական տարրերի անունների հետ:

«Քիմիական տարր» և «պարզ նյութ» հասկացությունները տարբերելու համար, չնայած անունների նմանությանը, պետք է հասկանալ հետևյալը. առաջինի օգնությամբ ձևավորվում է բարդ նյութ, այն կապվում է. այլ տարրերի ատոմները, այն չի կարելի առանձին համարել նյութեր։ Երկրորդ հայեցակարգը թույլ է տալիս մեզ իմանալ, որ այս նյութն ունի իր սեփական հատկությունները, առանց ուրիշների հետ կապվելու: Օրինակ, կա թթվածին, որը ջրի մի մասն է, և կա թթվածին, որը մենք շնչում ենք: Առաջին դեպքում տարրը որպես ամբողջի մաս ջուրն է, իսկ երկրորդ դեպքում՝ որպես նյութ ինքնին, որը շնչում է կենդանի էակների օրգանիզմը։

Այժմ դիտարկենք բարդ նյութերի յուրաքանչյուր դաս՝

Օքսիդները բարդ նյութ են, որը բաղկացած է երկու տարրից, որոնցից մեկը թթվածինն է։ Օքսիդներն են՝ հիմնային (ջրում լուծվելիս ձևավորվում են հիմքեր), ամֆոտերային (առաջանում են ամֆոտերային մետաղների օգնությամբ), թթվային (առաջանում են ոչ մետաղներից +4-ից +7 օքսիդացման վիճակներում), կրկնակի (առաջանում են մետաղների մասնակցությունը տարբերօքսիդացնող աստիճաններ) և չաղ առաջացնող (օրինակ՝ NO, CO, N_{2O և այլն):}
Հիդրօքսիդները ներառում են նյութեր, որոնք իրենց բաղադրության մեջ ունեն խումբ՝ OH (հիդրօքսիլ խումբ): Դրանք են՝ հիմնային, ամֆոտերային և թթվային։
Աղերը կոչվում են այնպիսի բարդ միացություններ, որոնք ներառում են մետաղի կատիոն և թթվային մնացորդի անիոն։ Աղերն են՝ միջին (մետաղական կատիոն + թթվային մնացորդային անիոն); թթվային (մետաղական կատիոն + չփոխարինված ջրածնի ատոմ(ներ) + թթվի մնացորդ); հիմնական (մետաղական կատիոն + թթվի մնացորդ + հիդրօքսիլ խումբ); կրկնակի (երկու մետաղական կատիոն + թթվային մնացորդ); խառը (մետաղական կատիոն + երկու թթվային մնացորդ):

Երկուական միացությունը երկու տարրից բաղկացած միացություն է կամ բազմատարր միացություն, ներառյալ ոչ ավելի, քան մեկ կատիոն, կամ անիոն, կամ բարդ կատիոն կամ անիոն: Օրինակ՝ KF, CCl₄, NH_{3 և այլն:}
Թթուները ներառում են այնպիսի բարդ նյութեր, որոնց կատիոնները բացառապես ջրածնի իոններ են։ Նրանց բացասական անիոնները կոչվում են թթվային մնացորդներ: Այս բարդ միացությունները կարող են լինել թթվածինացված կամ անօքսիդ, միահիմն կամ երկհիմնական (կախված ջրածնի ատոմների քանակից), ուժեղ կամ թույլ։

Օրգանական միացությունների դասակարգում

Ինչպես գիտեք, ցանկացած դասակարգում հիմնված է որոշակի հատկանիշների վրա: Օրգանական միացությունների ժամանակակից դասակարգումը հիմնված է երկու կարևորագույն հատկանիշների վրա՝

ածխածնային կմախքի կառուցվածքը;
ֆունկցիոնալ խմբերի առկայությունը մոլեկուլում:

Ֆունկցիոնալ խումբ այն ատոմներն են կամ ատոմների խումբը, որոնցից կախված են նյութերի հատկությունները։ Նրանք որոշում են, թե կոնկրետ միացությունը որ դասին է պատկանում։

Ածխաջրածիններ
Ացիկլիկ	Limit
	Անսահմանափակ	էթիլեն
		ացետիլեն
		Diene
Ցիկլային	ցիկլոալկաններ
	Առոմատիկ

ալկոհոլներ (-OH);
ալդեհիդներ (-COH);
կարբոքսիլաթթուներ (-COOH);

ամիններ (-NH_2).

Ածխաջրածինները ցիկլային և ացիկլիկ դասերի առաջին բաժանման հայեցակարգի համար անհրաժեշտ է ծանոթանալ ածխածնային շղթաների տեսակներին՝.

Գծային (ածխածինները դասավորված են ուղիղ գծով):
Ճյուղավորված (շղթայի ածխածիններից մեկը կապ ունի մյուս երեք ածխածնի հետ, այսինքն՝ առաջանում է ճյուղ)։
Փակ (ածխածնի ատոմները կազմում են օղակ կամ ցիկլ):

Այն ածխածինները, որոնք իրենց կառուցվածքում ունեն ցիկլեր, կոչվում են ցիկլային, իսկ մնացածը՝ ացիկլիկ։

Օրգանական միացությունների յուրաքանչյուր դասի համառոտ նկարագրություն

Հագեցած ածխաջրածինները (ալկանները) ընդունակ չեն ջրածին և այլ տարրեր ավելացնելու: Նրանց ընդհանուր բանաձևն է C H_2n+2: Ալկանների ամենապարզ ներկայացուցիչը մեթանն է (CH₄): Այս դասի բոլոր հետագա միացությունները իրենց կառուցվածքով նման են մեթանին ևհատկություններով, բայց կազմով տարբերվում են մեկ կամ մի քանի խմբերով -CH_{2-: Այդպիսի միացությունների շարքը, որոնք ենթարկվում են այս օրինաչափությանը, կոչվում են հոմոլոգ։ Ալկանները կարող են մտնել փոխարինման, այրման, տարրալուծման և իզոմերացման ռեակցիաներ (վերափոխվում են ճյուղավորված ածխածինների):}

Ցիկլոալկանները նման են ալկաններին, բայց ունեն ցիկլային կառուցվածք։ Նրանց բանաձևն է C H_{2n: Նրանք կարող են մասնակցել հավելման ռեակցիաներին (օրինակ՝ ջրածին, դառնալով ալկան), փոխարինման և ջրազրկման (ջրածնի աբստրակցիա):}

Էթիլենային շարքի չհագեցած ածխաջրածինները (ալկեններ) ներառում են ածխաջրածիններ C H_2n ընդհանուր բանաձևով: Ամենապարզ ներկայացուցիչը էթիլենն է՝ C₂H_{4: Նրանք ունեն մեկ կրկնակի կապ իրենց կառուցվածքում։ Այս դասի նյութերը ներգրավված են ավելացման, այրման, օքսիդացման, պոլիմերացման ռեակցիաներում (փոքր միանման մոլեկուլները ավելի մեծերի միացնելու գործընթացում):}

Դիեն (ալկադիեններ) ածխաջրածիններն ունեն C H_{2n-2 բանաձևը: Նրանք արդեն ունեն երկու կրկնակի կապ և կարող են մտնել հավելման և պոլիմերացման ռեակցիաներ։}

Ացետիլենը (ալկինները) մյուս դասերից տարբերվում են մեկ եռակի կապով: Նրանց ընդհանուր բանաձևն է C H_2n-2: Ամենապարզ ներկայացուցիչը` ացետիլեն - C₂H_{2. Մուտքագրեք հավելման, օքսիդացման և պոլիմերացման ռեակցիաներ:}

Անուշահոտ ածխաջրածինները (արեններ) այդպես են անվանվել, քանի որ դրանցից մի քանիսն ունեն հաճելի հոտ: Նրանք ունեն ցիկլային կառուցվածք։ Նրանց ընդհանուր բանաձևը C _էH_2n-6: Ամենապարզ ներկայացուցիչը բենզոլն է՝ C₆H_{6: Նրանք կարող են ենթարկվել հալոգենացման ռեակցիաների (ջրածնի ատոմների փոխարինում հալոգենի ատոմներով), նիտրացման, ավելացման և օքսիդացման։}