نامگذاری ترکیبات شیمیایی: مجموعه ای از نام ها، انواع و طبقه بندی

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-18 04:07

مطالعه موضوع جالبی مانند شیمی باید با اصول اولیه، یعنی طبقه بندی و نامگذاری ترکیبات شیمیایی آغاز شود. این به شما کمک می کند تا در چنین علم پیچیده ای گم نشوید و همه دانش های جدید را در جای خود قرار دهید.

به طور خلاصه در مورد موارد اصلی

نامگذاری ترکیبات شیمیایی سیستمی است که شامل همه نام های مواد شیمیایی، گروه ها، طبقات و قواعد آنهاست که به کمک آن واژه سازی نام آنها صورت می گیرد. چه زمانی توسعه یافت؟

اولین نامگذاری شیمی. ترکیبات در سال 1787 توسط کمیسیون شیمیدانان فرانسوی به رهبری A. L. Lavoisier ساخته شد. تا آن زمان، نام‌ها را خودسرانه بر مواد می‌گذاشتند: با توجه به برخی نشانه‌ها، بر اساس روش‌های به دست آوردن، بر اساس نام کاشف و غیره. هر ماده می تواند چندین نام، یعنی مترادف داشته باشد. کمیسیون تصمیم گرفت که هر ماده ای باید تنها یک نام واحد داشته باشد. نام یک ماده پیچیده ممکن است شامل دو کلمه باشد که نوع آن را نشان می دهدو جنسیت ارتباط، و نباید با هنجارهای زبانی مغایرت داشته باشد. این نامگذاری ترکیبات شیمیایی در آغاز قرن نوزدهم به الگویی برای ایجاد نامگذاری از ملیت های مختلف از جمله روسی تبدیل شد. این مورد بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

انواع نامگذاری ترکیبات شیمیایی

به نظر می رسد که درک شیمی به سادگی غیرممکن است. اما اگر به دو نوع نامگذاری شیمیایی نگاه کنید. اتصالات، می توانید ببینید که همه چیز چندان پیچیده نیست. این طبقه بندی چیست؟ در اینجا دو نوع نامگذاری ترکیبات شیمیایی وجود دارد:

غیر آلی؛
ارگانیک.

آنها چیستند؟

مواد ساده

نام‌گذاری شیمیایی ترکیبات معدنی، فرمول و نام مواد است. فرمول شیمیایی تصویری از نمادها و حروف است که ترکیب یک ماده را با استفاده از سیستم تناوبی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف منعکس می کند. نام تصویری از ترکیب یک ماده با استفاده از کلمه یا گروهی از کلمات خاص است. ساخت فرمول ها طبق قوانین نامگذاری ترکیبات شیمیایی انجام می شود و با استفاده از آنها، نام گذاری داده می شود.

نام برخی از عناصر از ریشه این نام ها در لاتین تشکیل شده است. به عنوان مثال:

С - کربن، لات. کربن، ریشه "کربوهیدرات". نمونه هایی از ترکیبات: CaC - کاربید کلسیم. CaCO_{3 - کربنات کلسیم.}

N - نیتروژن، لات. نیتروژنیوم، ریشه "نیتر". نمونه هایی از ترکیبات: NaNO₃ - نیترات سدیم. Ca₃N_{2 - نیترید کلسیم.}
H - هیدروژن، لات. هیدروژنیوم،ریشه آبی نمونه هایی از ترکیبات: NaOH - هیدروکسید سدیم. NaH - هیدرید سدیم.
O - اکسیژن، لات. اکسیژنیوم، ریشه «گاو». نمونه هایی از ترکیبات: CaO - اکسید کلسیم. NaOH - هیدروکسید سدیم.

Fe - آهن، لات. فروم، ریشه «فر». نمونه های ترکیبی: K₂FeO_{4 - فرات پتاسیم و غیره.}

پیشوندهایبرای توصیف تعداد اتم‌های یک ترکیب استفاده می‌شوند. در جدول، به عنوان مثال، موادی از هر دو شیمی آلی و معدنی گرفته شده است.

تعداد اتم	پیشوند	مثال
1	مونو-	مونوکسید کربن - CO
2	di-	دی اکسید کربن - CO₂
3	سه-	تری فسفات سدیم - Na₅R₃O₁₀
4	tetro-	تتراهیدروکسوآلومینات سدیم - Na[Al(OH)_4]
5	پنتا-	پنتانول - С₅N_11OH
6	هگزا-	هگزان - C₆H₁₄
7	هپتا-	هپتن - C₇H₁₄
8	octa-	octine - C₈H₁₄
9	nona-	nonane - C₉H₂₀
10	deca-	Dean - C₁₀H₂₂

ارگانیکمواد

با ترکیبات شیمی آلی، همه چیز به سادگی مواد معدنی نیست. واقعیت این است که اصول نامگذاری شیمیایی ترکیبات آلی بر اساس سه نوع نامگذاری به طور همزمان است. در نگاه اول، این تعجب آور و گیج کننده به نظر می رسد. با این حال، آنها کاملا ساده هستند. در اینجا انواع نامگذاری ترکیبات شیمیایی آمده است:

تاریخی یا پیش پا افتاده؛
سیستماتیک یا بین المللی؛
منطقی.

در حال حاضر، آنها برای نامگذاری یک ترکیب آلی خاص استفاده می شوند. بیایید هر یک از آنها را در نظر بگیریم و مطمئن شویم که نامگذاری کلاس های اصلی ترکیبات شیمیایی آنقدر که به نظر می رسد پیچیده نیست.

بی اهمیت

این اولین نامگذاری است که در ابتدای توسعه شیمی آلی ظاهر شد، زمانی که نه طبقه بندی مواد و نه نظریه ای در مورد ساختار ترکیبات آنها وجود داشت. ترکیبات آلی با توجه به منبع تولید به نام های تصادفی اختصاص داده شدند. به عنوان مثال، اسید مالیک، اسید اگزالیک. همچنین معیارهای متمایز کننده نام ها رنگ، بو و خواص شیمیایی بود. با این حال، دومی به ندرت دلیل می شود، زیرا در این دوره از زمان اطلاعات نسبتا کمی در مورد امکانات دنیای ارگانیک شناخته شده بود. با این حال، بسیاری از نام های این نامگذاری نسبتا قدیمی و باریک اغلب تا به امروز استفاده می شود. به عنوان مثال: اسید استیک، اوره، نیل (کریستال های بنفش)، تولوئن، آلانین، اسید بوتیریک و بسیاری دیگر.

منطقی

این نامگذاریاز لحظه ای که طبقه بندی و نظریه یکپارچه ساختار ترکیبات آلی پدیدار شد. خصلت ملی دارد. ترکیبات آلی با توجه به خصوصیات شیمیایی و فیزیکی (استیلن ها، کتون ها، الکل ها، اتیلن ها، آلدئیدها و غیره) نام خود را از نوع یا طبقه ای که به آن تعلق دارند، می گیرند. در حال حاضر، چنین نامگذاری فقط در مواردی استفاده می شود که ایده بصری و دقیق تری از ترکیب مورد نظر به دست می دهد. به عنوان مثال: متیل استیلن، دی متیل کتون، متیل الکل، متیل آمین، اسید کلرواستیک و مانند آن. بنابراین، از نام فوراً مشخص می شود که ترکیب آلی از چه چیزی تشکیل شده است، اما مکان دقیق گروه های جایگزین هنوز نمی تواند تعیین شود.

بین المللی

نام کامل آن نامگذاری سیستماتیک بین المللی ترکیبات شیمیایی IUPAC (IUPAC، اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی، اتحادیه بین المللی شیمی خالص و کاربردی) است. این توسط کنگره های IUPAC در سال های 1957 و 1965 توسعه و توصیه شد. قوانین نامگذاری بین المللی، منتشر شده در سال 1979، در کتاب آبی جمع آوری شد.

اساس نامگذاری سیستماتیک ترکیبات شیمیایی نظریه مدرن ساختار و طبقه بندی مواد آلی است. هدف این سیستم حل مشکل اصلی نامگذاری است: نام تمام ترکیبات آلی باید شامل نام صحیح جانشین ها (توابع) و پشتیبانی آنها - هیدروکربن باشد.اسکلت. باید به گونه ای باشد که بتوان از آن برای تعیین تنها فرمول ساختاری صحیح استفاده کرد.

میل به ایجاد یک نامگذاری شیمیایی واحد برای ترکیبات آلی در دهه 80 قرن نوزدهم آغاز شد. این امر پس از ایجاد نظریه ساختار شیمیایی توسط الکساندر میخائیلوویچ باتلروف اتفاق افتاد، که در آن چهار ماده اصلی وجود داشت که در مورد ترتیب اتم ها در یک مولکول، پدیده ایزومریسم، رابطه بین ساختار و خواص یک ماده وجود داشت. و همچنین تأثیر اتم ها بر یکدیگر. این رویداد در سال 1892 در کنگره شیمیدانان در ژنو اتفاق افتاد که قوانین نامگذاری ترکیبات آلی را تصویب کرد. این قوانین در مواد ارگانیک به نام نامگذاری ژنو گنجانده شد. بر اساس آن، کتاب مرجع محبوب بیلشتاین ایجاد شد.

به طور طبیعی، با گذشت زمان، مقدار ترکیبات آلی افزایش یافت. به همین دلیل، نامگذاری همیشه پیچیده تر شد و اضافات جدیدی به وجود آمد که در کنگره بعدی که در سال 1930 در شهر لیژ برگزار شد، اعلام و تصویب شد. نوآوری ها بر اساس راحتی و مختصر بودند. و اکنون نامگذاری سیستماتیک بین المللی برخی از مفاد ژنو و لیژ را جذب کرده است.

بنابراین، این سه نوع سیستم‌بندی، اصول اساسی نام‌گذاری شیمیایی ترکیبات آلی هستند.

طبقه بندی ترکیبات ساده

اکنون زمان آن است که با جالب ترین آنها آشنا شوید: طبقه بندی مواد آلی و معدنی.

اکنون دنیاهزاران ترکیب معدنی مختلف شناخته شده است. دانستن نام، فرمول و خواص آنها تقریبا غیرممکن است. بنابراین، تمام مواد شیمی معدنی به طبقاتی تقسیم می شوند که همه ترکیبات را بر اساس ساختار و خواص مشابه گروه بندی می کنند. این طبقه بندی در جدول زیر نشان داده شده است.

مواد غیر آلی
ساده	فلز (فلزات)
	غیر فلزی (غیر فلزات)
	آمفوتریک (آمفیژن)
	گازهای نجیب (آئروژن)
مجتمع	اکسید
	هیدروکسیدها (بازها)
	نمک
	ترکیبات باینری
	اسید

برای تقسیم اول، از چند عنصر تشکیل شده یک ماده استفاده کردیم. اگر از اتم های یک عنصر باشد، ساده است و اگر از دو یا چند عنصر باشد، پیچیده است.

بیایید هر دسته از مواد ساده را در نظر بگیریم:

فلزات عناصری هستند که در گروه های اول، دوم، سوم (به جز بور) جدول تناوبی D. I. Mendeleev و همچنین عناصر دهه ها، lantonoids و octinoids قرار دارند. همه فلزات دارای خواص فیزیکی (قابلیت شکل پذیری، هدایت حرارتی و الکتریکی، درخشش فلزی) و شیمیایی (کاهش، برهمکنش با آب، اسید و غیره) هستند.
غیر فلزات شامل تمام عناصر گروه هشتم، هفتم، ششم (به جز پلونیوم) و همچنین آرسنیک، فسفر، کربن (از گروه پنجم)، سیلیکون، کربن (از گروه چهارم) و بور است. (از سوم).
آمفوتریکترکیبات آن دسته از ترکیباتی هستند که می توانند خواص غیر فلزات و فلزات را از خود نشان دهند. به عنوان مثال، آلومینیوم، روی، بریلیم و غیره.
گازهای نجیب (بی اثر) شامل عناصر گروه هشتم هستند: رادون، زئون، کریپتون، آرگون، نئون، هلیوم. ویژگی مشترک آنها فعالیت کم است.

از آنجایی که همه مواد ساده از اتم های یک عنصر جدول تناوبی تشکیل شده اند، نام آنها معمولاً با نام این عناصر شیمیایی جدول منطبق است.

برای تمایز بین مفاهیم "عنصر شیمیایی" و "ماده ساده"، با وجود شباهت نام ها، باید موارد زیر را درک کنید: با کمک اولی، یک ماده پیچیده تشکیل می شود، به آن متصل می شود. اتم های عناصر دیگر، نمی توان آن را جدا از مواد در نظر گرفت. مفهوم دوم به ما این امکان را می دهد که بدانیم این ماده دارای خواص خاص خود است، بدون اینکه با دیگران مرتبط باشد. به عنوان مثال، اکسیژنی وجود دارد که بخشی از آب است و اکسیژنی وجود دارد که ما تنفس می کنیم. در صورت اول، عنصر به عنوان جزئی از کل، آب است و در حالت دوم، به عنوان ماده ای فی نفسه که موجودات زنده از آن تنفس می کنند.

حالا هر دسته از مواد پیچیده را در نظر بگیرید:

اکسیدها ماده پیچیده ای هستند که از دو عنصر تشکیل شده است که یکی از آنها اکسیژن است. اکسیدها عبارتند از: بازی (هنگامی که در آب حل می شوند، به صورت باز در می آیند)، آمفوتر (به کمک فلزات آمفوتریک تشکیل می شوند)، اسیدی (تشکیل شده توسط غیر فلزات در حالت های اکسیداسیون 4+ تا 7+)، دوتایی (تشکیل شده با مشارکت فلزات در انواع مختلفدرجه اکسید کننده) و غیر نمک ساز (به عنوان مثال، NO، CO، N_{2O و دیگران).}
هیدروکسیدها شامل موادی هستند که در ترکیب خود یک گروه - OH (گروه هیدروکسیل) دارند. آنها عبارتند از: بازی، آمفوتریک و اسیدی.
نمک ها به چنین ترکیبات پیچیده ای گفته می شود که شامل یک کاتیون فلزی و یک آنیون از باقی مانده اسید است. نمک ها عبارتند از: متوسط (کاتیون فلز + آنیون باقی مانده اسید). اسیدی (کاتیون فلز + اتم(های) هیدروژن جایگزین نشده + باقیمانده اسید)؛ بازی (کاتیون فلز + باقیمانده اسید + گروه هیدروکسیل)؛ دو (دو کاتیون فلزی + باقیمانده اسید)؛ مخلوط (کاتیون فلز + دو باقیمانده اسید).

یک ترکیب دوتایی یک ترکیب دو عنصری یا یک ترکیب چند عنصری است که شامل بیش از یک کاتیون، یا آنیون، یا یک کاتیون یا آنیون پیچیده نیست. برای مثال، KF، CCl₄، NH_{3 و غیره.}
اسیدها شامل چنین مواد پیچیده ای هستند که کاتیون های آنها منحصراً یون هیدروژن هستند. آنیون های منفی آنها باقی مانده اسید نامیده می شود. این ترکیبات پیچیده می توانند اکسیژن دار یا بدون اکسیژن، تک باز یا دوبازیک (بسته به تعداد اتم های هیدروژن)، قوی یا ضعیف باشند.

طبقه بندی ترکیبات آلی

همانطور که می دانید، هر طبقه بندی بر اساس ویژگی های خاصی است. طبقه بندی مدرن ترکیبات آلی بر اساس دو ویژگی مهم است:

ساختار اسکلت کربن؛
وجود گروه های عاملی در مولکول.

گروه عاملی آن دسته از اتم ها یا گروهی از اتم ها هستند که خواص مواد به آنها بستگی دارد. آنها تعیین می کنند که یک ترکیب خاص به کدام کلاس تعلق دارد.

هیدروکربن
Acyclic	Limit
	نامحدود	اتیلن
		استیلن
		Diene
چرخه	Cycloalkanes
	آروماتیک

الکل ها (-OH);
آلدئیدها (-COH);
اسیدهای کربوکسیلیک (-COOH);

آمین ها (-NH_2).

برای مفهوم اولین تقسیم بندی هیدروکربن ها به کلاس های حلقوی و غیر حلقوی، لازم است با انواع زنجیره های کربنی آشنا شویم:

خطی (کربن ها در امتداد یک خط مستقیم قرار گرفته اند).
شاخه شده (یکی از کربن های زنجیره با سه کربن دیگر پیوند دارد، یعنی یک شاخه تشکیل می شود).
بسته (اتم های کربن یک حلقه یا چرخه تشکیل می دهند).

کربن هایی که در ساختار خود چرخه دارند حلقوی و بقیه غیر حلقوی نامیده می شوند.

توضیح مختصر هر دسته از ترکیبات آلی

هیدروکربن های اشباع (آلکان ها) قادر به افزودن هیدروژن و هیچ عنصر دیگری نیستند. فرمول کلی آنها C H_2n+2 است. ساده ترین نماینده آلکان ها متان است (CH₄). تمام ترکیبات بعدی این دسته از نظر ساختار مشابه متان هستند وخواص، اما از نظر ترکیب با یک یا چند گروه متفاوت است -CH_{2-. چنین مجموعه ای از ترکیبات که از این الگو پیروی می کنند، همولوگ نامیده می شوند. آلکان ها می توانند وارد واکنش های جایگزینی، احتراق، تجزیه و ایزومریزاسیون شوند (تبدیل به کربن های شاخه دار).}

سیکلوآلکان ها شبیه آلکان ها هستند، اما ساختار حلقوی دارند. فرمول آنها C H_{2n است. آنها می توانند در واکنش های افزودن (به عنوان مثال، هیدروژن، تبدیل شدن به آلکان)، جایگزینی و هیدروژن زدایی (انتزاع هیدروژن) شرکت کنند.}

هیدروکربن‌های غیراشباع سری اتیلن (آلکن‌ها) شامل هیدروکربن‌هایی با فرمول کلی C H_2n است. ساده ترین نماینده اتیلن است - C₂H_{4. آنها یک پیوند دوگانه در ساختار خود دارند. مواد این دسته در واکنش های افزودن، احتراق، اکسیداسیون، پلیمریزاسیون (فرایند ترکیب مولکول های کوچک یکسان به مولکول های بزرگتر) دخیل هستند.}

هیدروکربن‌های دی‌ن (آلکادین‌ها) دارای فرمول C H_{2n-2 هستند. آنها در حال حاضر دارای دو پیوند دوگانه هستند و می توانند وارد واکنش های افزودن و پلیمریزاسیون شوند.}

استیلن (آلکین ها) با سایر کلاس ها در داشتن یک پیوند سه گانه متفاوت است. فرمول کلی آنها C H_2n-2 است. ساده ترین نماینده - استیلن - C₂H_{2. وارد واکنش های افزودن، اکسیداسیون و پلیمریزاسیون شوید.}

هیدروکربن های معطر (آرن) به این دلیل نامیده می شوند که برخی از آنها بوی مطبوعی دارند. ساختار چرخه ای دارند. فرمول کلی آنها C _استH_2n-6. ساده ترین نماینده بنزن است - C₆H_{6. آنها می توانند تحت واکنش های هالوژناسیون (جایگزینی اتم های هیدروژن با اتم های هالوژن)، نیتراسیون، افزودن و اکسیداسیون قرار گیرند.}