kemična nomenklatura

Kemija

2022

Pojasnimo, kaj je kemična nomenklatura in njene vrste. Tudi nomenklature v organski in anorganski kemiji.

Kemična nomenklatura poimenuje, organizira in razvršča različne kemične spojine.

Kakšna je kemična nomenklatura?

V kemija Znana je kot nomenklatura (ali kemična nomenklatura) za niz pravil in formul, ki določajo način poimenovanja in predstavljanja različnih kemičnih spojin, ki jih poznajo človeško bitje, odvisno od elementov ki jih sestavljajo in razmerje v vsakem elementu.

Pomen kemične nomenklature je v možnosti poimenovanja, organiziranja in razvrščanja različnih vrst kemične spojine, na način, da je le z njihovim identifikacijskim izrazom mogoče imeti predstavo o tem, katere vrste elementov jih sestavljajo in s tem, kakšne vrste reakcij je mogoče pričakovati od teh spojin.

Obstajajo trije sistemi kemične nomenklature:

  • Stehiometrični ali sistematični sistem (priporoča IUPAC). Poimenujte spojine glede na število atomi vsakega elementa, ki jih sestavlja. Na primer: spojina Ni2O3 se imenuje dinikljev trioksid.
  • Funkcionalni, klasični ali tradicionalni sistem. Uporablja različne pripone in predpone (kot so -oso, -ico, hypo-, per-), odvisno od Valencia atomski element spojine. Ta sistem poimenovanja je večinoma neuporaben. Na primer: spojina Ni2O3 se imenuje nikljev oksid.
  • STOCK sistem. V tem sistemu ime spojina Vključuje v rimskih številkah (in včasih kot indeks) valenco atomov, prisotnih v molekuli spojine. Na primer: spojina Ni2O3 se imenuje oksid nikelj (III).

Po drugi strani pa se kemična nomenklatura razlikuje glede na to, ali gre za organske spojine oz anorganski.

Nomenklatura v organski kemiji

Aromatski ogljikovodiki so lahko monociklični ali policiklični.

Preden govorimo o nomenklaturi različnih vrst organskih spojin, je treba opredeliti pojem "lokator". Lokator je številka, ki se uporablja za označevanje položaja atoma v ogljikovodikovi verigi ali ciklu. Na primer, v primeru pentana (C5H12) in ciklopentana (C5H10) je vsak ogljikov atom naveden, kot je prikazano na naslednji sliki:

Po drugi strani pa je priročno omeniti tetravalenco ogljika, kar pomeni, da ima ta element 4 valence, zato lahko tvori le 4 vezi s široko kombinacijo le-teh. To pojasnjuje razlog, zakaj v vsako organsko spojino skoraj nikoli ne bomo videli ali dali ogljikovega atoma z več kot 4 vezmi.

V organski kemiji obstajata večinoma dva nomenklaturna sistema:

  • Nadomestna nomenklatura. Vodik ogljikovodične strukture je nadomeščen z ustrezno funkcionalno skupino. Glede na to, ali funkcionalna skupina deluje kot substituent ali kot glavna funkcija, bo poimenovana kot predpona ali končnica imena ogljikovodik. Na primer:
    • Glavna funkcija. Vodik na ogljiku 3 pentana je nadomeščen s skupino -OH (-ol). Imenuje se: 3-pentanol.
    • Substituent. Vodik ogljika 1 pentana je nadomeščen s skupino -Cl (kloro-), ki se imenuje 1-kloropentan. Če je vodik ogljika 2 substituiran, se imenuje 2-kloropentan.

Pojasnilo: vodiki v zgornjih strukturah so namišljeni zaradi preprostosti. Vsaka zveza med dvema črtama pomeni, da obstaja atom ogljika z ustreznimi vodiki, pri čemer se vedno upošteva tetravalentnost.

  • Nomenklatura radikalnih funkcij. Ime radikala, ki ustreza ogljikovodiku, je postavljeno kot pripona oz predpona imena funkcionalne skupine. Če gre za funkcionalno skupino glavnega funkcijskega tipa, bi bil to na primer pentilamin ali 2-pentilamin. Če gre za funkcionalno skupino tipa substituenta, bi to bil na primer pentil klorid (vidno je, da je enake strukture kot 1-kloropentan, vendar z drugo nomenklaturo za poimenovanje).

    Predpona Funkcionalna skupina Predpona Funkcionalna skupina
    -F fluoro- -NO2 nitro-
    -Cl klor- -ALI R-oksi-
    -Br brom- -NE dušikov-
    -JAZ jod- -N3 azido-

    Tabela 1: Zelo pogosta imena substituentov.

    Tabela 2: Zelo pogosta imena organskih radikalov.

Nomenklatura ogljikovodikov

Ogljikovodiki so spojine, sestavljene iz atomov ogljika (C) in vodika (H). Razvrščajo se v:

  • Alifatski ogljikovodiki. So nearomatske spojine. Če se njihova struktura zapre in tvori cikel, se imenujejo aliciklične spojine. Na primer:
    • alkani So spojine aciklične narave (ki ne tvorijo ciklov) in nasičene (vsi njihovi ogljikovi atomi so med seboj povezani z kovalentne vezi preprosto). Odgovarjajo na splošno formulo CnH2n + 2, kjer n predstavlja število ogljikovih atomov. V vseh primerih se za poimenovanje uporablja pripona -ano. Lahko so:
      • Linearni alkani. Imajo linearno verigo. Če jih poimenujemo, bo pripona -ano združena s predpono, ki označuje število prisotnih ogljikovih atomov. Na primer, heksan ima 6 ogljikovih atomov (hex-) (C6H14). Nekaj ​​primerov je prikazanih v tabeli 3.

        ime Količina ogljika ime Količina ogljika
        metana 1 heptan 7
        etan 2 oktan 8
        propan 3 nonano 9
        butan 4 dekan 10
        pentan 5 undekan 11
        heksana 6 dodekan 12

        Tabela 3: Imena alkanov glede na količino ogljikovih atomov, ki jih vsebuje njihova struktura.

      • Razvejani alkani. Če niso linearni, ampak razvejani, je treba najti najdaljšo ogljikovodikovo verigo z največ vejami (glavna veriga), njeni ogljikovi atomi se štejejo od konca, ki je najbližji veji, in veje so poimenovane, kar označuje njihov položaj v glavni verigi ( kot smo videli pri lokatorju), zamenjava končnice -ano z -il (glej tabelo 2) in dodajanje ustreznih številskih predpon, če sta dva ali več enakih nizov. Glavna veriga je izbrana tako, da ima čim manjšo kombinacijo lokatorjev. Končno je glavna veriga običajno poimenovana. Na primer, 5-etil-2-metilheptan ima heptansko hrbtenico (hep-, 7 ogljikovih atomov) z metilnim radikalom (CH3-) na drugem ogljikovem atomu in etilnim radikalom (C2H5-) na petem. . To je najmanjša možna kombinacija položajev vej za to spojino.
      • Alkanski radikali (nastali z izgubo atoma vodika, vezanega na enega od njegovih ogljikov). Poimenovani so tako, da se končnica -ano nadomesti z -ilo in jo označi z vezajem v Kemična vez Na primer, iz metana (CH4) dobimo metilni radikal (CH3-). (Glej tabelo 2). Treba je pojasniti, da se za nomenklaturo lahko končnica -il uporablja tudi za radikale, kadar delujejo kot substituenti. Na primer:
    • Cikloalkani. So aliciklične spojine, ki se odzivajo na splošno formulo CnH2n. Poimenovani so po linearnih alkanih, a imenu dodajo predpono ciklo-, na primer ciklobutan, ciklopropan, 3-izopropil-1-metil-ciklopentan. V teh primerih je treba izbrati tudi najmanjšo možno kombinacijo številk atomov, ki imajo substituente. Na primer:
    • Alkeni in alkini. So nenasičeni ogljikovodiki, saj imajo dvojno (alkeni) ali trojno (alkini) vez ogljik-ogljik. Odzovejo se na formule splošno CnH2n in CnH2n-2. Imenujejo se podobno kot alkani, vendar zanje veljajo različna pravila glede na lokacijo njihovih večkratnih vezi:
      • Kadar obstaja dvojna vez ogljik-ogljik, se uporabi pripona -en (namesto -ane kot pri alkanih) in dodane ustrezne številske predpone, če ima spojina več kot eno dvojno vez, na primer -dien, -trien, -tetraen.
      • Če obstaja trojna vez ogljik-ogljik, se uporabi pripona -ino in dodane ustrezne številske predpone, če ima spojina več kot eno trojno vez, npr. -diino, -triino, -tetraino.
      • Kadar obstajajo dvojne in trojne vezi ogljik-ogljik, se uporabi pripona -enino in dodane ustrezne številske predpone, če je teh več vezi več, na primer -dienino, -trienino, -tetraenino.
      • Lokacija večkratne vezi je označena s številko prvega ogljika te vezi.
      • Če obstajajo veje, se za glavno verigo izbere najdaljša veriga z največjim številom dvojnih ali trojnih vezi. Veriga je izbrana tako, da je lokacija dvojne ali trojne vezi čim manjša.
      • Organski radikali, ki izvirajo iz alkenov, so poimenovani tako, da se končnica -eno nadomesti z -enil (če deluje kot substituent, -enil), radikali, ki prihajajo iz alkinov, pa so substituirani -ino z -inil (če deluje kot substituent, -inil ).
        Sestavljen Substituent Sestavljen Substituent
        eten etenil etin etinil
        propen propenil namig propinil
        buten butenil butino butinil
        penten pentenil pentin pentinil
        heksena heksenil heksin heksinil
        hepten heptenil heptin heptinil
        okten oktenil oktober oktinil

        Tabela 4: Imena substituentnih radikalov alkenov in alkinov.


  • Aromatični ogljikovodiki. Znani so kot areno. So konjugirane ciklične spojine (v svoji strukturi se izmenjujeta enojna in večkratna vez). Imajo obroče ploščate strukture in so zaradi konjugacije zelo stabilni. Mnogi vključujejo benzen (C6H6) in njegove derivate, čeprav obstajajo številne druge sorte aromatskih spojin. Lahko jih razvrstimo v:
    • Monociklično. Poimenovani so po izpeljankah imena benzena (ali katere druge aromatične spojine), ki naštevajo njegove substituente s predponami števnikov (lokatorji). Če ima aromatski obroč več substituentov, jih poimenujemo po abecednem vrstnem redu, pri čemer vedno iščemo najmanjšo možno kombinacijo lokatorjev. Če kateri koli substituent vključuje obroč, se ta postavi na mesto ena v aromatičnem obroču in se še naprej imenuje po abecednem vrstnem redu preostalih substituentov. Po drugi strani se radikal benzenskega obroča imenuje fenil (če deluje kot substituent, -fenil). Na primer:

      Drug način za opredelitev položaja substituentov v aromatskih ogljikovodikih je uporaba orto, meta in para nomenklature. To je sestavljeno iz lociranja položaja drugih substituentov na podlagi položaja začetnega substituenta, na primer:
    • Policiklično. Večinoma so poimenovane po njihovem generičnem imenu, saj so zelo specifične spojine. Zanje pa se lahko uporabi tudi končnica -eno ali -enyl. Te policikle lahko tvori več kondenziranih aromatskih obročev ali pa jih povezuje C-C vezi. V teh spojinah so lokatorji običajno postavljeni s številkami za glavno strukturo (tisto z največ cikli) in s številkami s "premiji" za sekundarno strukturo. Na primer:
  • Alkoholi. Alkoholi so organske spojine, ki vsebujejo hidroksilno skupino (-OH).Njihova struktura je nastala tako, da se skupina -OH v ogljikovodiku nadomesti s H, zato so opredeljeni s splošno formulo R-OH, kjer je R katera koli ogljikovodikova veriga. Poimenovani so s končnico -ol namesto končnice -o ustreznega ogljikovodika. Če skupina -OH deluje kot substituent, se imenuje hidroksi-. Če ima spojina več hidroksilnih skupin, se imenuje poliol ali poliol in je poimenovana s številčnimi predponami.
  • fenoli Fenoli so podobni alkoholom, vendar imajo hidroksilno skupino vezano na aromatični benzenski obroč in ne na linearni ogljikovodik. Odgovarjajo na formulo Ar-OH. Če jih poimenujemo, se končnica -ol uporablja tudi skupaj s končnico aromatskega ogljikovodika. Nekateri primeri alkoholov in fenolov so:
  • etri Etre ureja splošna formula R-O-R', kjer so radikali na koncih (R- in R'-) lahko enaki ali različni skupini od alkilne ali arilne skupine. Etri so poimenovani po koncu vsake alkilne ali arilne skupine po abecednem redu, ki ji sledi beseda "eter". Na primer:
  • amini So organske spojine, pridobljene iz amoniaka s substitucijo enega ali nekaterih njegovih vodikov z radikalnimi alkilnimi ali arilnimi skupinami, pri čemer dobimo alifatske amine oziroma aromatske amine. V obeh primerih sta poimenovana s pripono -amin ali pa se ohrani splošno ime. Na primer:
  • Karboksilne kisline. So organske spojine, ki imajo v svoji strukturi karboksilno skupino (-COOH). Ta funkcionalna skupina je sestavljena iz hidroksilne skupine (-OH) in karbonilne skupine (-C = O). Če jih poimenujemo, se za glavno verigo šteje veriga z največjim številom ogljikov, ki vsebuje karboksilno skupino. Nato se za njihovo poimenovanje uporablja kot končnica -ico ali -oico. Na primer:
  • Aldehidi in ketoni. So organske spojine, ki imajo karbonilno funkcionalno skupino. Če se karbonil nahaja na enem koncu ogljikovodične verige, bomo govorili o aldehidu, ta pa bo vezan na vodik in alkilno ali arilno skupino. O ketonih bomo govorili, ko je karbonil znotraj ogljikovodikove verige in je preko ogljikovega atoma vezan na alkilne ali arilne skupine na obeh straneh. Za poimenovanje aldehidov se na koncu imena spojine uporablja pripona -al, ki sledi enakim pravilom številčenja glede na število atomov. Lahko jih poimenujemo tudi s splošnim imenom karboksilne kisline, iz katere izvirajo, in s spremembo pripone -ico v -aldehid. Na primer:

    Za poimenovanje ketonov se na koncu imena spojine uporablja pripona -one, pri čemer se upoštevajo enaka pravila številčenja glede na število atomov. Poimenujete lahko tudi dva radikala, vezana na karbonilno skupino, ki ji sledi beseda keton. Na primer:
  • estri Ne smemo jih zamenjevati z etri, saj gre za kisline, katerih vodik je nadomeščen z alkilnim ali arilnim radikalom. Poimenovani so tako, da se končnica -ico kisline spremeni z -ate, ki ji sledi ime radikala, ki nadomešča vodik, brez besede »kislina«. Na primer:
  • Amidi Ne smemo jih zamenjati z amini. So organske spojine, ki nastanejo z zamenjavo skupine -OH referenčne kisline s skupino -NH2. Poimenovani so tako, da zamenjamo -amid z -ico konec referenčne kisline. Na primer:
  • Kislinski halogenidi. So organske spojine, pridobljene iz karboksilne kisline, v kateri je skupina -OH nadomeščena z atomom halogenega elementa. Poimenovani so tako, da se -yl nadomesti s pripono -ico in beseda "kislina" za ime halogenida. Na primer:
  • Anhidridi kislin. So organske spojine, pridobljene iz karboksilnih kislin. Lahko so simetrične ali asimetrične. Če so simetrični, jih poimenujemo tako, da z besedo kislina nadomestimo "anhidrid". Na primer: anhidrid ocetne kisline (iz ocetna kislina). Če niso, sta obe kislini združeni in pred njo je beseda »anhidrid«. Na primer:
  • Nitrili. So organske spojine, ki imajo funkcionalno skupino -CN. V tem primeru se zaključek -ico referenčne kisline nadomesti z -nitrilom. Na primer:

Nomenklatura v anorganski kemiji

Soli so produkt združitve kislih in bazičnih snovi.
  • Oksidi. So spojine, ki nastanejo s kisikom in nekaterimi drugimi kovinski element oz nekovinski. Poimenovani so s predponami glede na število atomov, ki jih ima vsaka molekula oksida. Na primer: digalijev trioksid (Ga2O3), ogljikov monoksid (CO). Kadar je oksidirani element kovinski, se imenujejo bazični oksidi; kadar je nekovinska, se imenujejo anhidridi kislin ali oksidi. Na splošno ima kisik v oksidih oksidacijsko stanje -2.
  • Peroksidi So spojine, ki nastanejo s kombinacijo perokso skupine (-O-O-) O2-2 in druge kemični element. Na splošno ima kisik v perokso skupini oksidacijsko stanje -1. Imenujejo se enako kot oksidi, vendar z besedo "peroksid". Na primer: kalcijev peroksid (CaO2), divodikov peroksid (H2O2).
  • Superoksidi Znani so tudi kot hiperoksidi. Kisik ima v teh spojinah -½ oksidacijsko stanje. Redno so poimenovani po oksidih, vendar z besedo "hiperoksid" ali "superoksid". Na primer: kalijev superoksid ali hiperoksid (KO2).
  • Hidridi So spojine, ki jih tvorita vodik in drug element. Ko je drugi element kovinski, se imenujejo kovinski hidridi, kadar ni kovinski, pa se imenujejo nekovinski hidridi. Njegova nomenklatura je odvisna od kovinske ali nekovinske narave drugega elementa, čeprav se v nekaterih primerih uporabljajo splošna imena, kot pri amoniaku (ali dušikovem trihidridu).
    • Kovinski hidridi. Za njihovo poimenovanje se uporablja številčna predpona glede na število vodikovih atomov, ki ji sledi izraz "hidrid". Na primer: kalijev monohidrid (KH), svinčev tetrahidrid (PbH4).
    • Nekovinski hidridi. Končnica -ide se doda nekovinskemu elementu in nato se doda besedna zveza "vodik". Običajno jih najdemo v plinasto stanje. Na primer: vodikov fluorid (HF (g)), dihidrogen selenid (H2Se (g)).
  • Oks kisline. So spojine, ki jih imenujemo tudi oksokisline ali oksikisline (in popularno "kisline"). So kisline, ki vsebujejo kisik. Njegova nomenklatura zahteva uporabo predpone, ki ustreza številu kisikovih atomov, ki ji sledi beseda "oxo", pritrjena na ime nekovine, ki se konča na "-ate". Na koncu se doda besedna zveza "vodik". Na primer: vodikov tetraoksosulfat ali žveplova kislina (H2SO4), vodikov dioksosulfat ali hipožveplova kislina (H2SO2).
  • Hidracidi. So spojine, ki jih tvorita vodik in nekovina. Z njihovo raztopitvijo v Voda dajejo kisle raztopine. Poimenovani so s predpono »kislina«, ki ji sledi ime nekovine, vendar s končnico »hidric«. Na primer: fluorovodikova kislina (HF (aq)), klorovodikova kislina (HCl (aq)), vodikov sulfid (H2S (aq)), selevodikova kislina (H2Se (aq)). Kadar koli je predstavljena formula hidracida, je treba pojasniti, da je v vodni raztopini (aq) (sicer jo lahko zamenjamo z nekovinskim hidridom).
  • Hidroksidi oz podlage. So spojine, ki nastanejo z združitvijo bazičnega oksida in vode. Prepoznamo jih po funkcionalni skupini -OH. Splošno so poimenovani kot hidroksid, pritrjen na ustrezne predpone, odvisno od količine prisotnih hidroksilnih skupin. Na primer: svinčev dihidroksid ali svinčev (II) hidroksid (Pb (OH) 2), litij (LiOH).
  • pojdi ven. Soli so produkt združitve kislih in bazičnih snovi. Imenujejo se glede na njihovo razvrstitev: nevtralne, kisle, bazične in mešane.
    • Nevtralne soli. Nastanejo z reakcijo med kislino in bazo ali hidroksidom, pri čemer se pri tem sprosti voda. Lahko so binarne in ternarne, odvisno od tega, ali je kislina hidracid ali oksakid.
      • Če je kislina hidracid, se imenujejo haloidne soli. Poimenovani so s pripono -uro na nekovinskem elementu in s predpono, ki ustreza količini tega elementa. Na primer: natrijev klorid (NaCl), železov triklorid (FeCl3).
      • Če je kislina oks kislina, jih imenujemo tudi oksisoli ali ternarne soli. Poimenovani so s številčno predpono glede na količino "okso" skupin (količina kisika O2-) in pripono -ate v nekovini, ki ji sledi oksidacijsko stanje nekovine, napisano z rimskimi številkami in v oklepajih. Lahko jih poimenujemo tudi z imenom aniona, ki mu sledi ime kovine. Na primer: kalcijev tetraoksosulfat (VI) (Ca2 +, S6 +, O2-) ali kalcijev sulfat (Ca2 +, (SO4) 2-) (CaSO4), natrijev tetraoksifosfat (V) (Na1 +, P5 +, O2-) ali natrijev fosfat (Na1 +, (PO4) 3-) (Na3PO4).
    • Kislinske soli. Nastanejo z zamenjavo vodika v kislini s kovinskimi atomi. Njena nomenklatura je enaka kot pri ternarnih nevtralnih solih, le da dodaja besedo "vodik". Na primer: natrijev hidrogensulfat (VI) (NaHSO4), vodik iz žveplove kisline (H2SO4) se zamenja za natrijev atom, kalijev hidrogenkarbonat (KHCO3), vodik iz ogljikove kisline (H2CO3) se zamenja za atom kalija .
    • Bazične soli. Nastanejo z zamenjavo hidroksilnih skupin baze z anioni kisline. Njegova nomenklatura je odvisna od ali oksacide.
      • Če je kislina hidracid, se uporabi ime nekovine s pripono -ide in predpona števila skupin -OH, ki ji sledi izraz "hidroksi". Na koncu se po potrebi nastavi oksidacijsko stanje kovine. Na primer: FeCl (OH) 2 bi bil železov (III) dihidroksiklorid.
      • Če je kislina oks kislina, se uporablja izraz "hidroksi" z ustrezno številko predpone. Nato se doda pripona, ki ustreza številu "okso" skupin, in nekovini se doda terminacija -ate, ki ji sledi njeno oksidacijsko stanje, zapisano z rimskimi številkami in v oklepajih. Na koncu sledi ime kovine, ki ji sledi njeno oksidacijsko stanje, napisano z rimskimi številkami in v oklepajih. Na primer: Ni2 (OH) 4SO3 bi ​​bil nikelj (III) tetrahidroksitrioksosulfat (IV).
    • Mešane soli. Nastanejo z zamenjavo vodikov kisline s kovinskimi atomi različnih hidroksidov. Njegova nomenklatura je enaka kot pri kislinskih solih, vendar vključuje oba elementa. Na primer: natrijev kalijev tetraoksosulfat (NaKSO4).

Nomenklatura IUPAC

IUPAC (akronim za International Union of Pure and Applied Chemistry, to je Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo) je organizacija International, posvečen vzpostavitvi univerzalnih pravil kemijske nomenklature.

Njegov sistem, predlagan kot preprost in združljiv sistem, je znan kot nomenklatura IUPAC in se od tradicionalne nomenklature razlikuje po tem, da je bolj specifičen pri poimenovanju spojin, saj jih ne samo poimenuje, ampak tudi pojasnjuje količino vsakega kemičnega elementa. spojina.

!-- GDPR -->