что такое номенклатура в химии
Урок №28. Номенклатура органических соединений
Химическая номенклатура – это совокупность названий индивидуальных веществ, их групп и классов, а также правила составления этих названий. Номенклатурные правила, разрабатываемые международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC), приняты в большинстве стран мира.
Тривиальная номенклатура
В истоках развития органической химии новым соединениям приписывали тривиальные названия, т.е. названия, сложившиеся исторически и нередко связанные со способом их получения, внешним видом и даже вкусом и т.п. Такая номенклатура органических соединений называется тривиальной.
Тривиальные названия не зависят от структуры и часто связаны с источником выделения или способом получения данного соединения. Например, яблочная кислота:
Тривиальные названия представляют собой исторически сложившиеся названий, которые отражают природный источник вещества (молочная кислота, мочевина, кофеин), характерные свойства (глицерин, гремучая кислота) или имя первооткрывателя (кетон Михлера, углеводород Чичибабина). Тривиальные названия не отражают точный состав и строение вещества, но позволяют увидеть, к какому классу соединений относится соединение. Многие тривиальные названия достаточно лаконичны, общеупотребимы и эквивалентны во всем мире, например валериановая кислота (англ. valeric acid ), ксилол (англ. xylol ), пропионовый альдегид (англ. propionaldehyde ). Поэтому употребление некоторых из них разрешено правилами IUPAC
В таблице ниже приведены некоторые из соединений, сохранивших свои названия и в нынешние дни.
Рациональная номенклатура
С расширением списка органических соединений, возникла необходимость связывать их название со строением. Базой рациональной номенклатуры органических соединений является наименование простейшего органического соединения. Например,
Однако, более сложным органическим соединениям невозможно приписать названия подобным способом. В этом случае следует называть соединения согласно правилам систематической номенклатуры ИЮПАК.
Систематическая номенклатура ИЮПАК
ИЮПАК (IUPAC) — Международный союз теоретической и прикладной химии ( International Union of Pure and Applied Chemistry ).
В данном случае, называя соединения, следует учитывать местоположение атомов углерода в молекуле и структурных элементов. Наиболее часто применяемой является заместительная номенклатура органических соединений, т.е. выделяется базовая основа молекулы, в которой атомы водорода замещены на какие-либо структурные звенья или атомы.
Систематические названия полностью составляются из слов и частиц, которые отражают определенные элементы строения молекулы и опиcывают структурные особенности соединения, например,
А химическая номенклатура это набор правил для создания систематические названия за химические соединения. Чаще всего в мире используется номенклатура, созданная и разработанная Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК).
Содержание
Цели химической номенклатуры
Предпочтительно название также передает некоторую информацию о структуре или химическом составе соединения. В Американское химическое обществос Номера CAS образуют крайний пример имен, которые не выполняют эту функцию: каждый номер CAS относится к одному соединению, но ни один из них не содержит информации о структуре.
Форма используемой номенклатуры зависит от аудитории, которой она адресована. Таким образом, ни один правильный Форма существует, но есть разные формы, которые более или менее подходят в разных обстоятельствах.
А распространенное имя часто бывает достаточно для идентификации химического соединения при определенных обстоятельствах. Для более широкого применения имя должно указывать, по крайней мере, химическая формула. Если быть более конкретным, может потребоваться указать трехмерное расположение атомов.
Систему IUPAC часто критикуют за вышеуказанные отказы, когда они становятся актуальными (например, в разной реактивности аллотропы серы, которые IUPAC не различает). Хотя IUPAC имеет удобочитаемое преимущество перед нумерацией CAS, было бы трудно утверждать, что названия IUPAC для некоторых более крупных, релевантных молекул (таких как рапамицин) удобочитаемы, поэтому большинство исследователей просто используют неофициальные названия.
Разные цели химической номенклатуры и лексикографии
Быстрые темпы, с которыми значения могут меняться в Интернете, в частности, для химических соединений с предполагаемой пользой для здоровья, правильно или ошибочно приписываемых, усложняет вопрос поддержания правильной номенклатуры (и, следовательно, доступа к пониманию SAR). Дальнейшее обсуждение с конкретными примерами содержится в статье о полифенолы, где используются разные определения, и существуют различные, дополнительные определения в Интернете и общие употребления этого слова, противоречащие любой принятой химической номенклатуре, связывающей структуру полифенолов и биологическая активность).
История
Номенклатура алхимия богато описанием, но не отвечает целям, изложенным выше. Мнения расходятся относительно того, было ли это преднамеренным со стороны ранних практиков алхимии или это было следствием конкретной (и часто эзотерической) теоретической основы, в которой они работали.
Хотя оба объяснения, вероятно, в какой-то степени справедливы, примечательно, что первая «современная» система химической номенклатуры появилась в то же время, что и различие (by Лавуазье) между элементы и соединения, в конце восемнадцатого века.
В Французский химик Луи-Бернар Гайтон де Морво опубликовал свои рекомендации [10] в 1782 году, надеясь, что его «постоянный метод деноминации» «поможет разуму и освободит память». Система была доработана в сотрудничестве с Бертолле, де Фуркрой и Лавуазье, [11] и продвинута последним в учебнике, который сохранится еще долго после его смерти в гильотина в 1794 г. [12] Проект также поддержали Йенс Якоб Берцелиус, [13] [14] кто адаптировал идеи для немецкоязычного мира.
Рекомендации Гайтона касались только того, что сегодня известно как неорганические соединения. С массовым развитием органической химии в середине девятнадцатого века и более глубоким пониманием структуры органических соединений возникла необходимость в меньшем для этого случая Система номенклатуры ощущалась сразу после того, как стали доступны теоретические инструменты, делающие это возможным. В г. Женева в 1892 году национальными химическими обществами, из которых возникли первые широко принятые предложения по стандартизации. [15]
Комиссия была создана в 1913 году Советом Международной ассоциации химических обществ, но ее работа была прервана Первая Мировая Война. После войны задача перешла к новообразованным Международный союз теоретической и прикладной химии, который впервые назначил комиссии по органической, неорганической и биохимической номенклатуре в 1921 году и продолжает делать это по сей день.
Виды номенклатуры
Органическая химия
Неорганическая химия
Композиционная номенклатура
Ионные бинарные соединения типа I
Для типа I ионный бинарные соединения, то катион (а металл в большинстве случаев) назван первым, а анион (обычно неметалл) назван вторым. Катион сохраняет свое элементное название (например, утюг или же цинк), но суффикс неметалла меняется на -сайд. Например, соединение LiBr состоит из Li + катионы и Br − анионы; таким образом, это называется бромид лития. Соединение BaO, состоящее из Ba 2+ катионы и O 2− анионы, называется оксид бария.
В степень окисления каждого элемента однозначно. Когда эти ионы объединяются в бинарное соединение типа I, их равные, но противоположные заряды нейтрализуются, поэтому общий заряд соединения равен нулю.
Ионные бинарные соединения II типа
Некоторые ионные соединения содержат многоатомные ионы, которые представляют собой заряженные объекты, содержащие два или более типа атомов с ковалентной связью. Важно знать названия обычных многоатомных ионов; к ним относятся:
Бинарные соединения типа III
Бинарные соединения типа III являются ковалентно связанный. Между неметаллическими элементами происходит ковалентная связь. Ковалентно-связанные соединения также известны как молекулы. В составе первый элемент назван первым и имеет полное имя элемента. Второй элемент назван так, как если бы он был анионом (корневое имя элемента + — сторона суффикс). Затем префиксы используются для обозначения номеров каждого присутствующего атома: эти префиксы мононуклеоз- (один), ди- (два), три- (три), тетра- (четыре), пента- (пять), гекса- (шесть), гепта- (Семь), окта (8), нона- (девять), и дека- (десять). Префикс мононуклеоз- никогда не используется с первым элементом. Таким образом, NCl3 называется трихлорид азота, П2О5 называется пятиокись дифосфора (в а из пента- префикс опускается перед гласной для облегчения произношения), а BF3 называется трифторид бора.
Углекислый газ пишется CO2; тетрафторид серы написано SF4. Однако у некоторых соединений преобладают общие названия. ЧАС2O, например, обычно называют воды скорее, чем монооксид дигидрогена, а NH3 предпочтительно называется аммиак скорее, чем тригидрид азота.
Заместительная номенклатура
Этот метод наименования обычно соответствует установленной органической номенклатуре ИЮПАК. Гидриды элементов основной группы (группы 13–17) даны -ан базовое имя, например боран (BЧАС3), оксидан (ЧАС2О), фосфан (пЧАС3) (Хотя название фосфин также широко используется, он не рекомендуется IUPAC). Составной PCl3 таким образом, будет называться замещающим трихлорфосфаном (с хлором, «замещающим»). Однако не все такие имена (или основы) являются производными от имени элемента. Например, NЧАС3 называется «азане».
Аддитивная номенклатура
Этот метод наименования был разработан в основном для координационных соединений, хотя он может найти более широкое применение. Примером его применения является [CoCl (NH3)5] Cl2 пентаамминхлоридокобальта (III) хлорид.
ЛигандыУ тоже есть особое соглашение об именах. В то время как хлористый становится префиксом хлор- в замещающем названии в лиганде становится хлоридо-.
Что такое номенклатура в химии
это совокупность названий индивидуальных веществ, их групп и классов, а также правила составления этих названий. Номенклатурные правила, разрабатываемые международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC), приняты в большинстве стран мира.
Согласно правилам IUPAC существуют следующие названия органических соединений:
Систематические названия полностью составляются из слов и частиц, которые отражают определенные элементы строения молекулы и опиcывают структурные особенности соединения, например:
Систематическая номенклатура используется во всем мире, употребляет международную терминологию и отражает состав, а также химическое и пространственное строение соединения.
Тривиальные названия не зависят от структуры и часто связаны с источником выделения или способом получения данного соединения. Например, яблочная кислота:
Тривиальные названия представляют собой исторически сложившиеся названий, которые отражают природный источник вещества (молочная кислота, мочевина, кофеин), характерные свойства (глицерин, гремучая кислота) или имя первооткрывателя (кетон Михлера, углеводород Чичибабина). Тривиальные названия не отражают точный состав и строение вещества, но позволяют увидеть, к какому классу соединений относится соединение. Многие тривиальные названия достаточно лаконичны, общеупотребимы и эквивалентны во всем мире, например валериановая кислота (англ. valeric acid), ксилол (англ. xylol), пропионовый альдегид (англ. propionaldehyde). Поэтому употребление некоторых из них разрешено правилами IUPAC
В полусистематических-полутривиальных названиях лишь некоторые части применяются в систематическом смысле, например названия первых членов ряда алканов (метан, бутан) содержат тривиальные основы и систематический суффикс:
Правила IUPAC допускают использование разных типов номенклатуры:
— соединительной и некоторых других
Наиболее общее значение имеют два типа: заместительная и радикально-функциональная номенклатуры:
Чтобы правильно составлять названия по заместительной номенклатуре и правильно рисовать структурные формулы по названиям, необходимо познакомиться с основными понятиями и определениями:
Алгоритм составления названий органических соединений по заместительной номенклатуре приведен ниже:
Таблица, которая поможет правильно определить старшую группу, а также правильно назвать все функциональные группы в молекуле приведена ниже. Функциональные группы в таблице расположены в порядке падения старшинства сверху вниз:
I. Нужно определить все имеющиеся характеристические группы и выбрать главную, которая указывается в ˄ (группа может отсутствовать). Все другие заместители обозначаются в алфавитном порядке.
С помощью локантов указывают положение всех функциональных групп и положение двойной связи. При этом нумерацию начинают с того конца молекулы, где номер старшей функциональной группы будет наименьшим.
Таким образом, название соединения: 3-бромбутен-3-он-2
Назовите соединение, зная его структурную формулу:
1. Находим самую длинную цепь: она состоит из 6 атомов.
2. Нумеруем атомы углерода, начиная справа, потому что радикал метил – C H 3 CH3 расположен ближе к правому концу выбранной цепи (при втором атоме углерода). Если бы нумерация углеродного скелета начиналась слева, то заместитель этил- стоял бы при третьем атоме углерода.
3. Называем выбранную цепь: цепь из шести атомов обозначается корнем «гекса»; в цепи все связи одинарные, следовательно, используем суффикс «ан». Получаем «гексан».
4. Находим заместители, называем их и определяем их местоположение:
Метил – C H 3 CH3 стоит у второго атома углерода, а этил – C 2 H 5 C2H5 — у четвертого атома. Добавляем названия радикалов к названию углеводородной цепи и цифрами указываем их местоположение. Заместители указываем в алфавитном порядке! Первым пишем метил, потому что его название начинается на «м», а название этил — на «э».
Напишите структурную формулу соединения 2,4-диметил-4-этилоктен-6.
1. Находим в названии соединения корень, обозначающий количество атомов углерода в главной цепи. Это корень «окт», он означает, что в цепи 8 атомов. Рисуем углеродный скелет главной цепи и нумеруем атомы.
2. В названии соединения мы видим суффикс «ен», это означает, что есть одна кратная связь, а именно двойная, и начинается она около шестого атома углерода. Следовательно, между шестым и седьмым атомами нужно нарисовать двойную связь.
4. Дописываем недостающие атомы водорода у каждого атома углерода в цепи. Помним, что углерод всегда четырехвалентен. Полученная формула соответствует названию 2,4-диметил-4-этилоктен-6.
А химическая номенклатура это набор правил для создания систематические названия за химические соединения. Чаще всего в мире используется номенклатура, созданная и разработанная Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК).
Содержание
Цели химической номенклатуры
Предпочтительно название также передает некоторую информацию о структуре или химическом составе соединения. В Американское химическое обществос Номера CAS образуют крайний пример имен, которые не выполняют эту функцию: каждый номер CAS относится к одному соединению, но ни один из них не содержит информации о структуре.
Форма используемой номенклатуры зависит от аудитории, которой она адресована. Таким образом, ни один правильный Форма существует, но есть разные формы, которые более или менее подходят в разных обстоятельствах.
А распространенное имя часто бывает достаточно для идентификации химического соединения при определенных обстоятельствах. Для более широкого применения имя должно указывать, по крайней мере, химическая формула. Если быть более конкретным, может потребоваться указать трехмерное расположение атомов.
Систему IUPAC часто критикуют за вышеуказанные отказы, когда они становятся актуальными (например, в разной реактивности аллотропы серы, которые IUPAC не различает). Хотя IUPAC имеет удобочитаемое преимущество перед нумерацией CAS, было бы трудно утверждать, что названия IUPAC для некоторых более крупных, релевантных молекул (таких как рапамицин) удобочитаемы, поэтому большинство исследователей просто используют неофициальные названия.
Разные цели химической номенклатуры и лексикографии
Быстрые темпы, с которыми значения могут меняться в Интернете, в частности, для химических соединений с предполагаемой пользой для здоровья, правильно или ошибочно приписываемых, усложняет вопрос поддержания правильной номенклатуры (и, следовательно, доступа к пониманию SAR). Дальнейшее обсуждение с конкретными примерами содержится в статье о полифенолы, где используются разные определения, и существуют различные, дополнительные определения в Интернете и общие употребления этого слова, противоречащие любой принятой химической номенклатуре, связывающей структуру полифенолов и биологическая активность).
История
Номенклатура алхимия богато описанием, но не отвечает целям, изложенным выше. Мнения расходятся относительно того, было ли это преднамеренным со стороны ранних практиков алхимии или это было следствием конкретной (и часто эзотерической) теоретической основы, в которой они работали.
Хотя оба объяснения, вероятно, в какой-то степени справедливы, примечательно, что первая «современная» система химической номенклатуры появилась в то же время, что и различие (by Лавуазье) между элементы и соединения, в конце восемнадцатого века.
В Французский химик Луи-Бернар Гайтон де Морво опубликовал свои рекомендации [10] в 1782 году, надеясь, что его «постоянный метод деноминации» «поможет разуму и освободит память». Система была доработана в сотрудничестве с Бертолле, де Фуркрой и Лавуазье, [11] и продвинута последним в учебнике, который сохранится еще долго после его смерти в гильотина в 1794 г. [12] Проект также поддержали Йенс Якоб Берцелиус, [13] [14] кто адаптировал идеи для немецкоязычного мира.
Рекомендации Гайтона касались только того, что сегодня известно как неорганические соединения. С массовым развитием органической химии в середине девятнадцатого века и более глубоким пониманием структуры органических соединений возникла необходимость в меньшем для этого случая Система номенклатуры ощущалась сразу после того, как стали доступны теоретические инструменты, делающие это возможным. В г. Женева в 1892 году национальными химическими обществами, из которых возникли первые широко принятые предложения по стандартизации. [15]
Комиссия была создана в 1913 году Советом Международной ассоциации химических обществ, но ее работа была прервана Первая Мировая Война. После войны задача перешла к новообразованным Международный союз теоретической и прикладной химии, который впервые назначил комиссии по органической, неорганической и биохимической номенклатуре в 1921 году и продолжает делать это по сей день.
Виды номенклатуры
Органическая химия
Неорганическая химия
Композиционная номенклатура
Ионные бинарные соединения типа I
Для типа I ионный бинарные соединения, то катион (а металл в большинстве случаев) назван первым, а анион (обычно неметалл) назван вторым. Катион сохраняет свое элементное название (например, утюг или же цинк), но суффикс неметалла меняется на -сайд. Например, соединение LiBr состоит из Li + катионы и Br − анионы; таким образом, это называется бромид лития. Соединение BaO, состоящее из Ba 2+ катионы и O 2− анионы, называется оксид бария.
В степень окисления каждого элемента однозначно. Когда эти ионы объединяются в бинарное соединение типа I, их равные, но противоположные заряды нейтрализуются, поэтому общий заряд соединения равен нулю.
Ионные бинарные соединения II типа
Некоторые ионные соединения содержат многоатомные ионы, которые представляют собой заряженные объекты, содержащие два или более типа атомов с ковалентной связью. Важно знать названия обычных многоатомных ионов; к ним относятся:
Бинарные соединения типа III
Бинарные соединения типа III являются ковалентно связанный. Между неметаллическими элементами происходит ковалентная связь. Ковалентно-связанные соединения также известны как молекулы. В составе первый элемент назван первым и имеет полное имя элемента. Второй элемент назван так, как если бы он был анионом (корневое имя элемента + — сторона суффикс). Затем префиксы используются для обозначения номеров каждого присутствующего атома: эти префиксы мононуклеоз- (один), ди- (два), три- (три), тетра- (четыре), пента- (пять), гекса- (шесть), гепта- (Семь), окта (8), нона- (девять), и дека- (десять). Префикс мононуклеоз- никогда не используется с первым элементом. Таким образом, NCl3 называется трихлорид азота, П2О5 называется пятиокись дифосфора (в а из пента- префикс опускается перед гласной для облегчения произношения), а BF3 называется трифторид бора.
Углекислый газ пишется CO2; тетрафторид серы написано SF4. Однако у некоторых соединений преобладают общие названия. ЧАС2O, например, обычно называют воды скорее, чем монооксид дигидрогена, а NH3 предпочтительно называется аммиак скорее, чем тригидрид азота.
Заместительная номенклатура
Этот метод наименования обычно соответствует установленной органической номенклатуре ИЮПАК. Гидриды элементов основной группы (группы 13–17) даны -ан базовое имя, например боран (BЧАС3), оксидан (ЧАС2О), фосфан (пЧАС3) (Хотя название фосфин также широко используется, он не рекомендуется IUPAC). Составной PCl3 таким образом, будет называться замещающим трихлорфосфаном (с хлором, «замещающим»). Однако не все такие имена (или основы) являются производными от имени элемента. Например, NЧАС3 называется «азане».
Аддитивная номенклатура
Этот метод наименования был разработан в основном для координационных соединений, хотя он может найти более широкое применение. Примером его применения является [CoCl (NH3)5] Cl2 пентаамминхлоридокобальта (III) хлорид.
ЛигандыУ тоже есть особое соглашение об именах. В то время как хлористый становится префиксом хлор- в замещающем названии в лиганде становится хлоридо-.