Lo studio di un argomento così interessante come la chimica dovrebbe iniziare con le basi, ovvero la classificazione e la nomenclatura dei composti chimici. Questo ti aiuterà a non perderti in una scienza così complessa e a mettere tutte le nuove conoscenze al suo posto.
In breve le cose principali
La nomenclatura dei composti chimici è un sistema che include tutti i nomi delle sostanze chimiche, i loro gruppi, classi e regole, con l'aiuto del quale avviene la formazione delle parole dei loro nomi. Quando è stato sviluppato?
La prima nomenclatura della chimica. composti è stato sviluppato nel 1787 dalla Commissione dei chimici francesi sotto la guida di AL Lavoisier. Fino a quel momento i nomi delle sostanze venivano dati arbitrariamente: secondo alcuni segni, secondo le modalità di ottenimento, secondo il nome dello scopritore, e così via. Ogni sostanza può avere più nomi, cioè sinonimi. La Commissione ha deciso che ogni sostanza dovrebbe avere un solo nome; il nome di una sostanza complessa può consistere in due parole che ne indicano il tipoe il genere della connessione, e non dovrebbe contraddire le norme linguistiche. Questa nomenclatura dei composti chimici divenne un modello per la creazione all'inizio del XIX secolo di nomenclature di varie nazionalità, inclusa quella russa. Questo sarà discusso ulteriormente.
Tipi di nomenclatura dei composti chimici
Sembra che sia semplicemente impossibile capire la chimica. Ma se guardi ai due tipi di nomenclatura chimica. connessioni, puoi vedere che tutto non è così complicato. Qual è questa classificazione? Ecco due tipi di nomenclatura dei composti chimici:
- inorganico;
- biologico.
Cosa sono?
Sostanze semplici
La nomenclatura chimica dei composti inorganici è costituita dalle formule e dai nomi delle sostanze. Una formula chimica è un'immagine di simboli e lettere che riflette la composizione di una sostanza utilizzando il sistema periodico di Dmitry Ivanovich Mendeleev. Il nome è l'immagine della composizione di una sostanza che utilizza una parola o un gruppo di parole specifico. La costruzione delle formule viene eseguita secondo le regole della nomenclatura dei composti chimici e, utilizzandole, viene data la designazione.
Il nome di alcuni elementi è formato dalla radice di questi nomi in latino. Ad esempio:
- С - Carbonio, lat. carboneum, radice "carboidrato". Esempi di composti: CaC - carburo di calcio; CaCO3 - carbonato di calcio.
- N - Azoto, lat. nitrogeno, radice "nitr". Esempi di composti: NaNO3 - nitrato di sodio; Ca3N2 - nitruro di calcio.
- H - Idrogeno, lat. idrogeno,radice idro. Esempi di composti: NaOH - idrossido di sodio; NaH - idruro di sodio.
- O - Ossigeno, lat. ossigeno, radice "bue". Esempi di composti: CaO - ossido di calcio; NaOH - idrossido di sodio.
- Fe - Ferro, lat. ferrum, radice "ferr". Esempi composti: K2FeO4 - ferrate di potassio e così via.
I prefissi sono usati per descrivere il numero di atomi in un composto. Nella tabella, ad esempio, vengono prese sostanze sia di chimica organica che inorganica.
| Numero di atomi | Prefisso | Esempio |
| 1 | mono- | monossido di carbonio - CO |
| 2 | di- | anidride carbonica - CO2 |
| 3 | tre- | trifosfato di sodio - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | tetraidrossialluminato di sodio - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanolo - С5Н11OH |
| 6 | esa- | esano - C6H14 |
| 7 | hepta- | eptene - C7H14 |
| 8 | ottava- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonano - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
Biologicosostanze
Con i composti della chimica organica, tutto non è così semplice come con gli inorganici. Il fatto è che i principi della nomenclatura chimica dei composti organici si basano su tre tipi di nomenclatura contemporaneamente. A prima vista, questo sembra sorprendente e confuso. Tuttavia, sono abbastanza semplici. Ecco i tipi di nomenclatura dei composti chimici:
- storico o banale;
- sistematico o internazionale;
- razionale.
Attualmente sono usati per dare un nome a un particolare composto organico. Consideriamo ciascuno di essi e assicuriamoci che la nomenclatura delle principali classi di composti chimici non sia così complicata come sembra.
Triviale
Questa è la prima nomenclatura apparsa all'inizio dello sviluppo della chimica organica, quando non esisteva né una classificazione delle sostanze né una teoria sulla struttura dei loro composti. Ai composti organici sono stati assegnati nomi casuali in base alla fonte di produzione. Ad esempio, acido malico, acido ossalico. Inoltre, i criteri distintivi con cui venivano dati i nomi erano il colore, l'odore e le proprietà chimiche. Tuttavia, quest'ultimo raramente è servito come motivo, perché durante questo periodo di tempo si conoscevano relativamente poche informazioni sulle possibilità del mondo organico. Tuttavia, molti nomi di questa nomenclatura piuttosto antica e ristretta sono spesso usati fino ad oggi. Ad esempio: acido acetico, urea, indaco (cristalli viola), toluene, alanina, acido butirrico e molti altri.
Razionale
Questa nomenclaturasorse dal momento in cui apparve la classificazione e la teoria unificata della struttura dei composti organici. Ha carattere nazionale. I composti organici prendono il nome dal tipo o dalla classe di appartenenza, in base alle loro caratteristiche chimiche e fisiche (acetileni, chetoni, alcoli, etileni, aldeidi, ecc.). Allo stato attuale, tale nomenclatura viene utilizzata solo nei casi in cui fornisce un'idea visiva e più dettagliata del composto in questione. Ad esempio: metil acetilene, dimetil chetone, alcol metilico, metilammina, acido cloroacetico e simili. Quindi, dal nome diventa immediatamente chiaro in cosa consiste il composto organico, ma non è ancora possibile determinare l'esatta posizione dei gruppi sostituenti.
Internazionale
Il suo nome completo è la nomenclatura internazionale sistematica dei composti chimici IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). È stato sviluppato e raccomandato dai congressi IUPAC nel 1957 e nel 1965. Le regole della nomenclatura internazionale, pubblicate nel 1979, sono state raccolte nel Blue Book.
Il fondamento della nomenclatura sistematica dei composti chimici è la moderna teoria della struttura e della classificazione delle sostanze organiche. Questo sistema mira a risolvere il problema principale della nomenclatura: il nome di tutti i composti organici deve includere i nomi corretti dei sostituenti (funzioni) e del loro supporto - idrocarburischeletro. Deve essere tale da poter essere utilizzato per determinare l'unica formula strutturale corretta.
Il desiderio di creare una nomenclatura chimica unitaria per i composti organici nasce negli anni '80 del XIX secolo. Ciò è accaduto dopo la creazione da parte di Alexander Mikhailovich Butlerov della teoria della struttura chimica, in cui c'erano quattro disposizioni principali che raccontano l'ordine degli atomi in una molecola, il fenomeno dell'isomerismo, la relazione tra la struttura e le proprietà di una sostanza, così come l'influenza degli atomi l'uno sull' altro. Questo evento ebbe luogo nel 1892 al Congresso dei Chimici di Ginevra, che approvò le regole per la nomenclatura dei composti organici. Queste regole sono state incluse nella organica chiamata nomenclatura di Ginevra. Sulla base di esso, è stato creato il popolare libro di riferimento di Beilstein.
Naturalmente, nel tempo, la quantità di composti organici è cresciuta. Per questo la nomenclatura diventava sempre più complicata, e ne nascevano nuove aggiunte, che furono annunciate e adottate al prossimo congresso, tenutosi nel 1930 nella città di Liegi. Le innovazioni si basavano su praticità e concisione. E ora la sistematica nomenclatura internazionale ha assorbito alcune disposizioni sia di Ginevra che di Liegi.
Quindi, questi tre tipi di sistematizzazione sono i principi di base della nomenclatura chimica dei composti organici.
Classificazione dei composti semplici
Ora è il momento di conoscere la cosa più interessante: la classificazione delle sostanze sia organiche che inorganiche.
Ora il mondosono noti migliaia di diversi composti inorganici. È quasi impossibile conoscere tutti i loro nomi, formule e proprietà. Pertanto, tutte le sostanze della chimica inorganica sono divise in classi che raggruppano tutti i composti secondo una struttura e proprietà simili. Questa classificazione è mostrata nella tabella seguente.
| Sostanze inorganiche | |
| Semplice | Metallo (metalli) |
| Non metallici (non metallici) | |
| Anfotero (anfigeni) | |
| Gas nobili (aerogeni) | |
| Complesso | Ossidi |
| Idrossidi (basi) | |
| Sali | |
| Composti binari | |
| Acidi | |
Per la prima divisione, abbiamo usato quanti elementi è composta da una sostanza. Se da atomi di un elemento, allora è semplice, e se da due o più - complesso.
Consideriamo ogni classe di sostanze semplici:
- I metalli sono gli elementi situati nel primo, secondo, terzo gruppo (tranne il boro) della tavola periodica di D. I. Mendeleev, così come gli elementi dei decenni, i lantonoidi e gli ottinoidi. Tutti i metalli hanno proprietà fisiche comuni (duttilità, conducibilità termica ed elettrica, lucentezza metallica) e chimiche (riducente, interazione con acqua, acido e così via).
- I non metalli includono tutti gli elementi dell'ottavo, settimo, sesto gruppo (tranne il polonio), nonché arsenico, fosforo, carbonio (dal quinto gruppo), silicio, carbonio (dal quarto gruppo) e boro (dalla terza).
- AnfoteroI composti sono quei composti che possono esibire le proprietà sia dei non metalli che dei metalli. Ad esempio, alluminio, zinco, berillio e così via.
- I gas nobili (inerti) includono elementi dell'ottavo gruppo: radon, xeno, krypton, argon, neon, elio. La loro proprietà comune è bassa attività.
Poiché tutte le sostanze semplici sono composte da atomi dello stesso elemento della tavola periodica, i loro nomi di solito coincidono con i nomi di questi elementi chimici della tavola.
Per distinguere tra i concetti di "elemento chimico" e "sostanza semplice", nonostante la somiglianza dei nomi, è necessario comprendere quanto segue: con l'aiuto del primo si forma una sostanza complessa, si lega a gli atomi di altri elementi, non possono essere considerate separatamente sostanze. Il secondo concetto ci fa sapere che questa sostanza ha proprietà proprie, senza essere associata ad altre. Ad esempio, c'è ossigeno che fa parte dell'acqua e c'è ossigeno che respiriamo. Nel primo caso, l'elemento come parte del tutto è l'acqua, e nel secondo caso, come sostanza in sé, che l'organismo degli esseri viventi respira.
Ora considera ogni classe di sostanze complesse:
- Gli ossidi sono una sostanza complessa composta da due elementi, uno dei quali è l'ossigeno. Gli ossidi sono: basici (quando disciolti in acqua, formano basi), anfoteri (formati con l'aiuto di metalli anfoteri), acidi (formati da non metalli in stati di ossidazione da +4 a +7), doppi (formati con il partecipazione di metalli in diversigradi ossidanti) e non salini (ad esempio NO, CO, N2O e altri).
- Gli idrossidi includono sostanze che hanno nella loro composizione un gruppo - OH (gruppo idrossile). Sono: basici, anfoteri e acidi.
- I sali sono chiamati composti così complessi, che includono un catione metallico e un anione di un residuo acido. I sali sono: medi (catione metallico + anione residuo acido); acido (catione metallico + atomo(i) di idrogeno non sostituito + residuo acido); basico (catione metallico + residuo acido + gruppo ossidrile); doppio (due cationi metallici + residuo acido); misto (catione metallico + due residui acidi).
- Un composto binario è un composto a due elementi o un composto multielemento, comprendente non più di un catione, o anione, o un catione complesso, o anione. Ad esempio, KF, CCl4, NH3 e così via.
- Gli acidi includono sostanze così complesse i cui cationi sono esclusivamente ioni idrogeno. I loro anioni negativi sono chiamati residui acidi. Questi composti complessi possono essere ossigenati o anossici, monobasici o bibasici (a seconda del numero di atomi di idrogeno), forti o deboli.
Classificazione dei composti organici
Come sai, qualsiasi classificazione si basa su determinate caratteristiche. La moderna classificazione dei composti organici si basa su due caratteristiche più importanti:
- struttura dello scheletro di carbonio;
- presenza di gruppi funzionali nella molecola.
Un gruppo funzionale è quegli atomi o un gruppo di atomi da cui dipendono le proprietà delle sostanze. Determinano a quale classe appartiene un particolare composto.
| Idrocarburi | ||
| Aciclico | Limite | |
| Illimitato | Etilene | |
| Acetilene | ||
| Diene | ||
| Ciclico | Cicloalcani | |
| Aromatico | ||
- alcoli (-OH);
- aldeidi (-COH);
- acidi carbossilici (-COOH);
- ammine (-NH2).
Per il concetto di prima divisione degli idrocarburi in classi cicliche e acicliche, è necessario conoscere i tipi di catene di carbonio:
- Lineare (i carboni sono disposti lungo una linea retta).
- Ramo (uno dei carboni della catena ha un legame con gli altri tre atomi di carbonio, cioè si forma un ramo).
- Chiuso (gli atomi di carbonio formano un anello o un ciclo).
Quei atomi di carbonio che hanno dei cicli nella loro struttura sono detti ciclici e gli altri sono detti aciclici.
Una breve descrizione di ciascuna classe di composti organici
- Gli idrocarburi saturi (alcani) non sono in grado di aggiungere idrogeno e altri elementi. La loro formula generale è C H2n+2. Il rappresentante più semplice degli alcani è il metano (CH4). Tutti i composti successivi di questa classe sono simili al metano nella loro struttura eproprietà, ma differiscono da esso nella composizione di uno o più gruppi -CH2-. Una tale serie di composti che obbediscono a questo modello è chiamata omologa. Gli alcani sono in grado di entrare in reazioni di sostituzione, combustione, decomposizione e isomerizzazione (trasformazione in carboni ramificati).
- I cicloalcani sono simili agli alcani, ma hanno una struttura ciclica. La loro formula è C H2n. Possono partecipare a reazioni di addizione (ad esempio, idrogeno, diventando alcani), sostituzione e deidrogenazione (estrazione di idrogeno).
- Gli idrocarburi insaturi della serie dell'etilene (alcheni) includono gli idrocarburi con la formula generale C H2n. Il rappresentante più semplice è etilene - C2H4. Hanno un doppio legame nella loro struttura. Le sostanze di questa classe sono coinvolte nelle reazioni di addizione, combustione, ossidazione, polimerizzazione (il processo di combinazione di piccole molecole identiche in molecole più grandi).
- Gli idrocarburi diene (alcadieni) hanno la formula C H2n-2. Hanno già due doppi legami e sono in grado di entrare in reazioni di addizione e polimerizzazione.
- L'acetilene (alchini) differisce dalle altre classi per avere un triplo legame. La loro formula generale è C H2n-2. Il rappresentante più semplice - acetilene - C2H2. Entra nelle reazioni di addizione, ossidazione e polimerizzazione.
- Gli idrocarburi aromatici (areni) sono così chiamati perché alcuni di loro hanno un odore gradevole. Hanno una struttura ciclica. La loro formula generale è CH2n-6. Il rappresentante più semplice è il benzene - C6H6. Possono subire reazioni di alogenazione (sostituzione di atomi di idrogeno con atomi di alogeno), nitrazione, addizione e ossidazione.
