Das Studium eines so interessanten Faches wie Chemie sollte mit den Grundlagen beginnen, nämlich der Klassifikation und Nomenklatur chemischer Verbindungen. Dies wird Ihnen helfen, sich nicht in einer so komplexen Wissenschaft zu verlieren und alle neuen Erkenntnisse an ihren Platz zu bringen.
Kurz zum Wichtigsten
Die Nomenklatur chemischer Verbindungen ist ein System, das alle Namen von Chemikalien, ihre Gruppen, Klassen und Regeln umfasst, mit deren Hilfe die Wortbildung ihrer Namen erfolgt. Wann wurde es entwickelt?
Die erste Nomenklatur der chem. Verbindungen wurde 1787 von der Kommission französischer Chemiker unter der Leitung von A. L. Lavoisier entwickelt. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden Substanzen willkürlich benannt: nach Zeichen, nach den Methoden der Gewinnung, nach dem Namen des Entdeckers und so weiter. Jeder Stoff könnte mehrere Namen haben, also Synonyme. Die Kommission entschied, dass jeder Stoff nur einen einzigen Namen haben sollte; Der Name eines komplexen Stoffes kann aus zwei Wörtern bestehen, die den Typ angebenund das Geschlecht der Verbindung und sollten nicht den Sprachnormen widersprechen. Diese Nomenklatur chemischer Verbindungen wurde zu Beginn des 19. Jahrhunderts zu einem Modell für die Schaffung von Nomenklaturen verschiedener Nationalitäten, einschließlich der russischen. Dies wird weiter besprochen.
Nomenklaturtypen chemischer Verbindungen
Es scheint, dass es einfach unmöglich ist, Chemie zu verstehen. Aber wenn Sie sich die beiden Arten der chemischen Nomenklatur ansehen. Verbindungen, Sie können sehen, dass alles nicht so kompliziert ist. Was ist diese Klassifizierung? Hier sind zwei Arten von Nomenklaturen für chemische Verbindungen:
- anorganisch;
- Bio.
Was ist das?
Einfache Substanzen
Die chemische Nomenklatur anorganischer Verbindungen sind die Formeln und Namen von Substanzen. Eine chemische Formel ist ein Bild aus Symbolen und Buchstaben, das die Zusammensetzung einer Substanz nach dem Periodensystem von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew widerspiegelt. Der Name ist das Bild der Zusammensetzung eines Stoffes unter Verwendung eines bestimmten Wortes oder einer Wortgruppe. Die Konstruktion von Formeln erfolgt nach den Regeln der Nomenklatur chemischer Verbindungen, und mit ihnen wird die Bezeichnung angegeben.
Der Name einiger Elemente wird aus der lateinischen Wurzel dieser Namen gebildet. Zum Beispiel:
- С - Kohlenstoff, lat. carboneum, Wurzel "Kohlenhydrat". Beispiele für Verbindungen: CaC - Calciumcarbid; CaCO3 - Calciumcarbonat.
- N - Stickstoff, lat. Nitrogenium, Wurzel "Nitr". Beispiele für Verbindungen: NaNO3 - Natriumnitrat; Ca3N2 - Calciumnitrid.
- H - Wasserstoff, lat. Wasserstoff,Hydro-Wurzel. Beispiele für Verbindungen: NaOH - Natriumhydroxid; NaH - Natriumhydrid.
- O - Sauerstoff, lat. Oxygenium, Wurzel "Ochse". Beispiele für Verbindungen: CaO - Calciumoxid; NaOH - Natriumhydroxid.
- Fe - Eisen, lat. ferrum, Wurzel "ferr". Beispiele für Verbindungen: K2FeO4 - Kaliumferrat und so weiter.
Präfixe werden verwendet, um die Anzahl der Atome in einer Verbindung zu beschreiben. In der Tabelle sind beispielsweise Substanzen sowohl der organischen als auch der anorganischen Chemie aufgenommen.
| Anzahl der Atome | Präfix | Beispiel |
| 1 | mono- | Kohlenmonoxid - CO |
| 2 | di- | Kohlendioxid - CO2 |
| 3 | drei- | Natriumtriphosphat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | Natriumtetrahydroxoaluminat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | Pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | Hexan - C6H14 |
| 7 | hepta- | Hepten - C7H14 |
| 8 | octa- | Oktin - C8H14 |
| 9 | nona- | nonan - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
BioSubstanzen
Bei Verbindungen der organischen Chemie ist nicht alles so einfach wie bei den Anorganischen. Tatsache ist, dass die Prinzipien der chemischen Nomenklatur organischer Verbindungen gleichzeitig auf drei Arten von Nomenklaturen basieren. Das erscheint auf den ersten Blick überraschend und verwirrend. Sie sind jedoch recht einfach. Hier sind die Nomenklaturen für chemische Verbindungen:
- historisch oder trivial;
- systematisch oder international;
- rational.
Gegenwärtig werden sie verwendet, um einer bestimmten organischen Verbindung einen Namen zu geben. Lassen Sie uns jeden von ihnen betrachten und sicherstellen, dass die Nomenklatur der Hauptklassen chemischer Verbindungen nicht so kompliziert ist, wie es scheint.
Trivial
Dies ist die allererste Nomenklatur, die zu Beginn der Entwicklung der organischen Chemie auftauchte, als es weder eine Klassifizierung von Substanzen noch eine Theorie der Struktur ihrer Verbindungen gab. Organischen Verbindungen wurden je nach Produktionsquelle zufällige Namen zugewiesen. Zum Beispiel Äpfelsäure, Oxalsäure. Auch die Unterscheidungskriterien, nach denen die Namen vergeben wurden, waren Farbe, Geruch und chemische Eigenschaften. Letzteres diente jedoch selten als Grund, da in dieser Zeit relativ wenig Informationen über die Möglichkeiten der organischen Welt bekannt waren. Viele Namen dieser eher alten und engen Nomenklatur werden jedoch bis heute häufig verwendet. Zum Beispiel: Essigsäure, Harnstoff, Indigo (lila Kristalle), Toluol, Alanin, Buttersäure und viele andere.
Rational
Diese Nomenklaturentstand aus dem Moment, als die Klassifizierung und einheitliche Theorie der Struktur organischer Verbindungen auftauchten. Es hat einen nationalen Charakter. Organische Verbindungen erh alten ihre Namen von der Art oder Klasse, zu der sie gehören, entsprechend ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften (Acetylene, Ketone, Alkohole, Ethylene, Aldehyde usw.). Derzeit wird eine solche Nomenklatur nur in Fällen verwendet, in denen sie eine visuelle und detailliertere Vorstellung von der betreffenden Verbindung vermittelt. Beispielsweise: Methylacetylen, Dimethylketon, Methylalkohol, Methylamin, Chloressigsäure und dergleichen. Aus dem Namen wird also sofort klar, woraus die organische Verbindung besteht, die genaue Lage der Substituentengruppen kann jedoch noch nicht bestimmt werden.
International
Der vollständige Name ist die systematische internationale Nomenklatur chemischer Verbindungen IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Es wurde von den IUPAC-Kongressen 1957 und 1965 entwickelt und empfohlen. Die 1979 veröffentlichten Regeln der internationalen Nomenklatur wurden im Blue Book gesammelt.
Die Grundlage der systematischen Nomenklatur chemischer Verbindungen ist die moderne Theorie der Struktur und Klassifizierung organischer Substanzen. Dieses System zielt darauf ab, das Hauptproblem der Nomenklatur zu lösen: Der Name aller organischen Verbindungen muss die korrekten Namen der Substituenten (Funktionen) und ihres Trägers - Kohlenwasserstoff - enth altenSkelett. Sie muss so beschaffen sein, dass mit ihr die einzig richtige Strukturformel bestimmt werden kann.
Der Wunsch, eine einheitliche chemische Nomenklatur für organische Verbindungen zu schaffen, entstand in den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts. Dies geschah nach der Schaffung der Theorie der chemischen Struktur durch Alexander Mikhailovich Butlerov, in der es vier Hauptbestimmungen gab, die über die Reihenfolge der Atome in einem Molekül, das Phänomen der Isomerie, die Beziehung zwischen der Struktur und den Eigenschaften einer Substanz berichten. sowie der Einfluss von Atomen aufeinander. Dieses Ereignis fand 1892 auf dem Chemikerkongress in Genf statt, der die Regeln für die Nomenklatur organischer Verbindungen verabschiedete. Diese Regeln wurden in die sogenannte Genfer Nomenklatur für Bioprodukte aufgenommen. Darauf aufbauend entstand das beliebte Beilstein-Nachschlagewerk.
Natürlich wuchs im Laufe der Zeit die Menge an organischen Verbindungen. Aus diesem Grund wurde die Nomenklatur immer komplizierter, und es entstanden neue Ergänzungen, die auf dem nächsten Kongress, der 1930 in Lüttich stattfand, angekündigt und angenommen wurden. Innovationen basierten auf Bequemlichkeit und Prägnanz. Und jetzt hat die systematische internationale Nomenklatur einige der Bestimmungen von Genf und Lüttich übernommen.
Diese drei Arten der Systematisierung sind somit die Grundprinzipien der chemischen Nomenklatur organischer Verbindungen.
Klassifizierung einfacher Verbindungen
Jetzt ist es an der Zeit, sich mit dem Interessantesten vertraut zu machen: der Klassifizierung sowohl organischer als auch anorganischer Substanzen.
Jetzt die WeltTausende verschiedener anorganischer Verbindungen sind bekannt. Es ist fast unmöglich, alle ihre Namen, Formeln und Eigenschaften zu kennen. Daher werden alle Substanzen der anorganischen Chemie in Klassen eingeteilt, die alle Verbindungen nach ähnlicher Struktur und Eigenschaften gruppieren. Diese Klassifizierung ist in der folgenden Tabelle dargestellt.
| Anorganische Stoffe | |
| Einfach | Metall (Metalle) |
| Nichtmetallisch (Nichtmetalle) | |
| Amphotere (Amphotere) | |
| Edelgase (Aerogene) | |
| Komplex | Oxide |
| Hydroxide (Basen) | |
| Salze | |
| Binäre Verbindungen | |
| Säuren | |
Für die erste Unterteilung haben wir verwendet, aus wie vielen Elementen ein Stoff besteht. Wenn aus Atomen eines Elements, dann ist es einfach, und wenn aus zwei oder mehr - komplex.
Betrachten wir jede Klasse einfacher Substanzen:
- Metalle sind die Elemente, die sich in der ersten, zweiten, dritten Gruppe (außer Bor) des Periodensystems von D. I. Mendeleev befinden, sowie Elemente von Jahrzehnten, Lantonoide und Oktinoide. Alle Metalle haben gemeinsame physikalische (Dehnbarkeit, thermische und elektrische Leitfähigkeit, metallischer Glanz) und chemische (Reduktion, Wechselwirkung mit Wasser, Säure usw.) Eigenschaften.
- Nichtmetalle sind alle Elemente der achten, siebten, sechsten (außer Polonium) Gruppe, sowie Arsen, Phosphor, Kohlenstoff (aus der fünften Gruppe), Silizium, Kohlenstoff (aus der vierten Gruppe) und Bor (ab dem dritten).
- AmphoterVerbindungen sind solche Verbindungen, die die Eigenschaften von Nichtmetallen und Metallen aufweisen können. Zum Beispiel Aluminium, Zink, Beryllium und so weiter.
- Edelgase (Edelgase) umfassen Elemente der achten Gruppe: Radon, Xeon, Krypton, Argon, Neon, Helium. Ihre gemeinsame Eigenschaft ist geringe Aktivität.
Da alle einfachen Substanzen aus Atomen desselben Elements des Periodensystems bestehen, stimmen ihre Namen normalerweise mit den Namen dieser chemischen Elemente der Tabelle überein.
Um zwischen den Begriffen "chemisches Element" und "einfacher Stoff" zu unterscheiden, müssen Sie trotz der Namensähnlichkeit Folgendes verstehen: Mit Hilfe des ersten wird ein komplexer Stoff gebildet, an den er sich bindet die Atome anderer Elemente, kann es nicht als getrennte Substanzen betrachtet werden. Das zweite Konzept lässt uns wissen, dass diese Substanz ihre eigenen Eigenschaften hat, ohne mit anderen in Verbindung gebracht zu werden. Zum Beispiel gibt es Sauerstoff, der Teil des Wassers ist, und es gibt Sauerstoff, den wir atmen. Im ersten Fall ist das Element als Teil des Ganzen Wasser, im zweiten Fall als Substanz an sich, die der Organismus der Lebewesen atmet.
Betrachten Sie nun jede Klasse komplexer Substanzen:
- Oxide sind eine komplexe Substanz, die aus zwei Elementen besteht, von denen eines Sauerstoff ist. Oxide sind: basisch (wenn sie in Wasser gelöst werden, bilden sie Basen), amphoter (gebildet mit Hilfe von amphoteren Metallen), sauer (gebildet von Nichtmetallen in Oxidationsstufen von +4 bis +7), doppelt (gebildet mit der Beteiligung von Metallen an verschiedenenOxidationsgrad) und nicht salzbildend (z. B. NO, CO, N2O und andere).
- Hydroxide umfassen Substanzen, die in ihrer Zusammensetzung eine Gruppe haben - OH (Hydroxylgruppe). Sie sind: basisch, amphoter und sauer.
- Salze werden solche Komplexverbindungen genannt, die ein Metallkation und ein Anion eines Säurerests enth alten. Salze sind: mittel (Metallkation + Säurerestanion); sauer (Metallkation + unsubstituiertes Wasserstoffatom(e) + Säurerest); basisch (Metallkation + Säurerest + Hydroxylgruppe); doppelt (zwei Metallkationen + Säurerest); gemischt (Metallkation + zwei Säurereste).
- Eine binäre Verbindung ist eine Zwei-Element-Verbindung oder eine Multi-Element-Verbindung, die nicht mehr als ein Kation oder Anion oder ein komplexes Kation oder Anion enthält. Zum Beispiel KF, CCl4, NH3 und so weiter.
- Säuren sind solche komplexen Substanzen, deren Kationen ausschließlich Wasserstoffionen sind. Ihre negativen Anionen werden Säurereste genannt. Diese komplexen Verbindungen können sauerstoffh altig oder anoxisch, einbasig oder zweibasisch (abhängig von der Anzahl der Wasserstoffatome), stark oder schwach sein.
Klassifizierung organischer Verbindungen
Wie Sie wissen, basiert jede Klassifizierung auf bestimmten Merkmalen. Die moderne Klassifizierung organischer Verbindungen basiert auf zwei wichtigsten Merkmalen:
- Struktur des Kohlenstoffskeletts;
- Vorhandensein funktioneller Gruppen im Molekül.
Eine funktionelle Gruppe sind jene Atome oder eine Gruppe von Atomen, von denen die Eigenschaften von Stoffen abhängen. Sie bestimmen, zu welcher Klasse eine bestimmte Verbindung gehört.
| Kohlenwasserstoffe | ||
| Azyklisch | Limit | |
| Unbegrenzt | Ethylen | |
| Acetylen | ||
| Diene | ||
| Zyklisch | Cycloalkane | |
| aromatisch | ||
- Alkohole (-OH);
- Aldehyde (-COH);
- Carbonsäuren (-COOH);
- Amine (-NH2).
Für das Konzept der ersten Unterteilung von Kohlenwasserstoffen in zyklische und azyklische Klassen ist es notwendig, sich mit den Arten von Kohlenstoffketten vertraut zu machen:
- Linear (Kohlenstoffe sind entlang einer geraden Linie angeordnet).
- Verzweigt (einer der Kohlenstoffe der Kette hat eine Bindung mit den anderen drei Kohlenstoffen, d. h. es wird eine Verzweigung gebildet).
- Geschlossen (Kohlenstoffatome bilden einen Ring oder Zyklus).
Diejenigen Kohlenstoffe, die Zyklen in ihrer Struktur haben, werden zyklisch genannt, und der Rest wird als azyklisch bezeichnet.
Eine kurze Beschreibung jeder Klasse organischer Verbindungen
- Gesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkane) sind nicht in der Lage, Wasserstoff und andere Elemente hinzuzufügen. Ihre allgemeine Formel ist C H2n+2. Der einfachste Vertreter der Alkane ist Methan (CH4). Alle nachfolgenden Verbindungen dieser Klasse sind in ihrer Struktur und dem Methan ähnlichEigenschaften, unterscheiden sich aber in der Zusammensetzung durch eine oder mehrere Gruppen -CH2-. Eine solche Reihe von Verbindungen, die diesem Muster gehorchen, wird als homolog bezeichnet. Alkane können Substitutions-, Verbrennungs-, Zersetzungs- und Isomerisierungsreaktionen (Umwandlung in verzweigte Kohlenstoffe) eingehen.
- Cycloalkane ähneln Alkanen, haben aber eine zyklische Struktur. Ihre Formel ist C H2n. Sie können an Additionsreaktionen (z. B. Wasserstoff, Umwandlung in Alkane), Substitution und Dehydrierung (Wasserstoffabstraktion) teilnehmen.
- Ungesättigte Kohlenwasserstoffe der Ethylenreihe (Alkene) umfassen Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel C H2n. Der einfachste Vertreter ist Ethylen - C2H4. Sie haben eine Doppelbindung in ihrer Struktur. Substanzen dieser Klasse sind an Additions-, Verbrennungs-, Oxidations- und Polymerisationsreaktionen beteiligt (dem Prozess der Vereinigung kleiner identischer Moleküle zu größeren).
- Dien (Alkadiene)-Kohlenwasserstoffe haben die Formel C H2n-2. Sie haben bereits zwei Doppelbindungen und können Additions- und Polymerisationsreaktionen eingehen.
- Acetylene (Alkine) unterscheiden sich von anderen Klassen durch eine Dreifachbindung. Ihre allgemeine Formel ist C H2n-2. Der einfachste Vertreter - Acetylen - C2H2. Eingehen von Additions-, Oxidations- und Polymerisationsreaktionen.
- Aromatische Kohlenwasserstoffe (Arene) werden so genannt, weil einige von ihnen einen angenehmen Geruch haben. Sie haben eine zyklische Struktur. Ihre allgemeine Formel ist CH2n-6. Der einfachste Vertreter ist Benzol - C6H6. Sie können Halogenierungsreaktionen (Austausch von Wasserstoffatomen durch Halogenatome), Nitrierung, Addition und Oxidation eingehen.
