Химия сияқты қызықты пәнді оқуды негізгілерден, яғни химиялық қосылыстардың классификациясы мен номенклатурасынан бастау керек. Бұл сізге осындай күрделі ғылымда адаспауға және барлық жаңа білімді өз орнына қоюға көмектеседі.
Негізгі нәрселер туралы қысқаша
Химиялық қосылыстардың номенклатурасы – химиялық заттардың барлық атауларын, олардың топтарын, кластары мен ережелерін қамтитын жүйе, олардың көмегімен олардың атауларының сөзжасамы жүзеге асады. Ол қашан әзірленді?
Химияның бірінші номенклатурасы. қосылыстар 1787 жылы А. Л. Лавуазьенің жетекшілігімен француз химиктерінің комиссиясымен жасалған. Осы уақытқа дейін заттарға атаулар ерікті түрде берілген: кейбір белгілері бойынша, алу әдістеріне қарай, ашушының аты-жөніне қарай және т.б. Әрбір заттың бірнеше атаулары, яғни синонимдер болуы мүмкін. Комиссия кез келген заттың бір ғана атауы болуы керек деп шешті; күрделі заттың атауы түрін көрсететін екі сөзден тұруы мүмкінжәне байланыс жынысы болып табылады және тілдік нормаларға қайшы келмеуі керек. Химиялық қосылыстардың бұл номенклатурасы 19 ғасырдың басында әртүрлі ұлттардың, соның ішінде орыстардың номенклатураларын құрудың үлгісі болды. Бұл әрі қарай талқыланады.
Химиялық қосылыстардың номенклатурасының түрлері
Химияны түсіну мүмкін емес сияқты. Бірақ химиялық номенклатураның екі түрін қарасаңыз. қосылымдар, сіз бәрі соншалықты күрделі емес екенін көре аласыз. Бұл қандай классификация? Мұнда химиялық қосылыс номенклатурасының екі түрі берілген:
- бейорганикалық;
- органикалық.
Олар не?
Қарапайым заттар
Бейорганикалық қосылыстардың химиялық номенклатурасы – заттардың формулалары мен атаулары. Химиялық формула – бұл Дмитрий Иванович Менделеевтің периодтық жүйесін қолданатын заттың құрамын көрсететін таңбалар мен әріптердің кескіні. Атау – белгілі бір сөзді немесе сөз табын қолданатын зат құрамының бейнесі. Формулаларды құрастыру химиялық қосылыстардың номенклатурасының ережелеріне сәйкес жүзеге асырылады және оларды пайдалану арқылы белгілеу беріледі.
Кейбір элементтердің атауы латын тіліндегі осы атаулардың түбірінен жасалған. Мысалы:
- С - Көміртек, лат. карбон, тамыр «көмірсу». Қосылыстардың мысалдары: СаС – кальций карбиді; CaCO3 - кальций карбонаты.
- N - Азот, лат. азот, тамыр «нитр». Қосылыстардың мысалдары: NaNO3 - натрий нитраты; Ca3N2 - кальций нитриді.
- H - Сутегі, лат. гидроген,су тамыры. Қосылыстардың мысалдары: NaOH – натрий гидроксиді; NaH - натрий гидриді.
- O - Оттегі, лат. оттегі, тамыр «өгіз». Қосылыстардың мысалдары: СаО – кальций оксиді; NaOH - натрий гидроксиді.
- Fe - темір, лат. феррум, түбір «ферр». Құрама мысалдар: K2FeO4 - калий ферраты және т.б.
Префикстер қосылыстағы атомдар санын сипаттау үшін пайдаланылады. Кестеде, мысалы, органикалық және бейорганикалық химияның заттары алынған.
| Атомдар саны | Префикс | Мысалы |
| 1 | моно- | көміртек тотығы - CO |
| 2 | di- | көмірқышқыл газы - CO2 |
| 3 | үш- | натрий трифосфаты - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | натрий тетрагидроксоалюминаты - Na[Al(OH)4] |
| 5 | пента- | пентанол - С5Н11OH |
| 6 | гекса- | гексан - C6H14 |
| 7 | гепта- | гептен - C7H14 |
| 8 | окта- | октин - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | дека- | Декан - C10H22 |
Органикалықзаттар
Органикалық химия қосылыстарымен бәрі бейорганикалық заттардағыдай қарапайым емес. Өйткені, органикалық қосылыстардың химиялық номенклатурасының принциптері бірден үш номенклатура түріне негізделген. Бір қарағанда, бұл таңқаларлық және түсініксіз көрінеді. Дегенмен, олар өте қарапайым. Міне, химиялық қосылыс номенклатурасының түрлері:
- тарихи немесе тривиальды;
- жүйелі немесе халықаралық;
- рационалды.
Қазір олар белгілі бір органикалық қосылысқа атау беру үшін қолданылады. Олардың әрқайсысын қарастырайық және химиялық қосылыстардың негізгі кластарының номенклатурасы ойлағандай күрделі емес екеніне көз жеткізейік.
Тривиальды
Бұл органикалық химияның дамуының басында заттардың жіктелуі де, олардың қосылыстарының құрылымының теориясы да болмаған кезде пайда болған ең алғашқы номенклатура. Органикалық қосылыстарға өндіріс көздеріне қарай кездейсоқ атаулар берілді. Мысалы, алма қышқылы, қымыздық қышқылы. Сондай-ақ, атаулар берілген ерекше критерийлер түсі, иісі және химиялық қасиеттері болды. Дегенмен, соңғысы сирек себеп болды, өйткені осы уақыт аралығында органикалық дүниенің мүмкіндіктері туралы салыстырмалы түрде аз ақпарат белгілі болды. Дегенмен, бұл өте ескі және тар номенклатураның көптеген атаулары бүгінгі күнге дейін жиі қолданылады. Мысалы: сірке қышқылы, мочевина, индиго (күлгін кристалдар), толуол, аланин, май қышқылы және басқалары.
Рационалды
Бұл номенклатураорганикалық қосылыстардың құрылымының классификациясы мен біртұтас теориясы пайда болған кезден бастап пайда болды. Оның ұлттық сипаты бар. Органикалық қосылыстар химиялық және физикалық белгілеріне қарай (ацетилендер, кетондар, спирттер, этилендер, альдегидтер және т. Қазіргі уақытта мұндай номенклатура қарастырылып отырған қосылыс туралы көрнекі және егжей-тегжейлі түсінік беретін жағдайларда ғана қолданылады. Мысалы: метилацетилен, диметилкетон, метил спирті, метиламин, хлорсірке қышқылы және т.б. Осылайша, атауынан органикалық қосылыстың неден тұратыны бірден белгілі болады, бірақ орынбасушы топтардың нақты орналасуын әлі анықтау мүмкін емес.
Халықаралық
Оның толық атауы химиялық қосылыстардың жүйелі халықаралық номенклатурасы IUPAC (IUPAC, таза және қолданбалы химияның халықаралық одағы, таза және қолданбалы химияның халықаралық одағы). Оны 1957 және 1965 жылдардағы IUPAC конгресстері әзірлеп, ұсынған болатын. 1979 жылы жарияланған халықаралық номенклатура ережелері Көк кітапқа жинақталған.
Химиялық қосылыстардың жүйелі номенклатурасының негізін органикалық заттардың құрылымы мен классификациясының заманауи теориясы құрайды. Бұл жүйе номенклатураның негізгі мәселесін шешуге бағытталған: барлық органикалық қосылыстардың атауында орынбасарлардың (функциялардың) дұрыс атаулары және олардың тірегі - көмірсутектер болуы керек.қаңқа. Ол жалғыз дұрыс құрылымдық формуланы анықтау үшін қолданылатындай болуы керек.
Органикалық қосылыстардың біртұтас химиялық номенклатурасын құруға ұмтылыс XIX ғасырдың 80-жылдарында пайда болды. Бұл Александр Михайлович Бутлеров химиялық құрылым теориясын жасағаннан кейін болды, онда молекуладағы атомдардың реті, изомерия құбылысы, заттың құрылымы мен қасиеттері арасындағы байланыс туралы төрт негізгі ереже бар. сондай-ақ атомдардың бір-біріне әсері. Бұл оқиға 1892 жылы Женевада органикалық қосылыстардың номенклатурасының ережелерін бекіткен химиктердің конгресінде болды. Бұл ережелер Женева номенклатурасы деп аталатын органикалық заттарға енгізілген. Оның негізінде танымал Бейлштейн анықтамалығы жасалды.
Табиғи, уақыт өте органикалық қосылыстардың мөлшері өсті. Осы себепті номенклатура үнемі күрделене түсті және жаңа толықтырулар пайда болды, олар 1930 жылы Льеж қаласында өткен келесі съезде жарияланып, қабылданды. Инновациялар ыңғайлылық пен қысқалыққа негізделді. Енді жүйелі халықаралық номенклатура Женеваның да, Льеждің де кейбір ережелерін сіңірді.
Осылайша, жүйелеудің бұл үш түрі органикалық қосылыстардың химиялық номенклатурасының негізгі принциптері болып табылады.
Қарапайым қосылыстардың классификациясы
Енді ең қызықтысымен танысатын кез келді: органикалық және бейорганикалық заттардың классификациясы.
Қазір әлеммыңдаған түрлі бейорганикалық қосылыстар белгілі. Олардың барлық атауларын, формулаларын және қасиеттерін білу мүмкін емес. Сондықтан бейорганикалық химияның барлық заттары барлық қосылыстарды ұқсас құрылымы мен қасиеттеріне қарай топтастыратын кластарға бөлінеді. Бұл жіктеу төмендегі кестеде көрсетілген.
| Бейорганикалық заттар | |
| Қарапайым | Метал (металдар) |
| Металл емес (металл емес) | |
| Амфотерлік (амфигендер) | |
| Асыл газдар (аэргендер) | |
| Кешен | Оксидтер |
| Гидроксидтер (негіздер) | |
| Тұздар | |
| Екілік қосылыстар | |
| Қышқылдар | |
Бірінші бөлу үшін заттың қанша элементтен тұратынын пайдаландық. Егер бір элемент атомдарынан болса, онда ол жай, ал екі немесе одан көп болса - күрделі.
Қарапайым заттардың әрбір класын қарастырайық:
- Металдар – Д. И. Менделеевтің периодтық жүйесінің бірінші, екінші, үшінші топтарында (бордан басқа) орналасқан элементтер, сонымен қатар онкүндіктер, лантоноидтар және октиноидтар элементтері. Барлық металдардың жалпы физикалық (икемділік, жылу және электр өткізгіштік, металл жылтырлығы) және химиялық (тотықсыздандырғыш, сумен, қышқылмен әрекеттесу және т.б.) қасиеттері бар.
- Металл еместерге сегізінші, жетінші, алтыншы (полонийден басқа) топтардың барлық элементтері, сонымен қатар мышьяк, фосфор, көміртек (бесінші топтан), кремний, көміртек (төртінші топтан) және бор кіреді (үшіншіден).
- АмфотерлікҚосылыстар - бейметалдардың да, металдардың да қасиеттерін көрсете алатын қосылыстар. Мысалы, алюминий, мырыш, бериллий және т.б.
- Асыл (инерттік) газдарға сегізінші топтың элементтері жатады: радон, ксеон, криптон, аргон, неон, гелий. Олардың ортақ қасиеті - төмен белсенділік.
Барлық қарапайым заттар периодтық жүйенің бір элементінің атомдарынан тұратындықтан, олардың атаулары әдетте кестенің осы химиялық элементтерінің атауларымен сәйкес келеді.
«Химиялық элемент» және «жай зат» ұғымдарын ажырату үшін атауларының ұқсастығына қарамастан мынаны түсіну керек: біріншісінің көмегімен күрделі зат түзіледі, ол басқа элементтердің атомдары, оны бөлек заттар деп санауға болмайды. Екінші концепция бізге бұл заттың басқалармен байланыссыз, өзіндік қасиеттері бар екенін білуге мүмкіндік береді. Мысалы, судың бір бөлігі болып табылатын оттегі бар және біз дем алатын оттегі бар. Бірінші жағдайда бүтіннің бөлігі ретінде элемент су, ал екінші жағдайда тірі организмдер тыныс алатын өз бетінше субстанция ретінде.
Енді күрделі заттардың әрбір класын қарастырыңыз:
- Оксидтер – екі элементтен тұратын күрделі зат, оның бірі оттегі. Оксидтер: негіздік (суда ерігенде негізге айналады), амфотерлі (амфотерлі металдардың көмегімен түзіледі), қышқылды (+4-тен +7-ге дейін тотығу дәрежесінде бейметалдар түзеді), қос (суда еріген кезде түзіледі). металдардың әртүрлі қатысуытотығу дәрежесі) және тұз түзбейтін (мысалы, NO, CO, N2O және т.б.).
- Гидроксидтерге құрамында - OH (гидроксил тобы) тобы бар заттар жатады. Олар: негізгі, амфотерлік және қышқылдық.
- Тұздар метал катионы мен қышқыл қалдығының анионынан тұратын күрделі қосылыстар деп аталады. Тұздар: орташа (металл катионы + қышқыл қалдығы анион); қышқылдық (металл катионы + алмастырылмаған сутегі атомдары + қышқыл қалдығы); негізгі (металл катионы + қышқыл қалдығы + гидроксил тобы); қосарлы (екі металл катионы + қышқыл қалдығы); аралас (металл катионы + екі қышқыл қалдығы).
- Бинарлы қосылыс – екі элементті қосылыс немесе көп элементті қосылыс, оның ішінде бір катионнан көп емес катион немесе анион немесе күрделі катион немесе анион. Мысалы, KF, CCl4, NH3 және т.б.
- Қышқылдарға катиондары тек сутегі иондары болатын күрделі заттар жатады. Олардың теріс аниондары қышқыл қалдықтары деп аталады. Бұл күрделі қосылыстар оттекті немесе аноксидті, бір негізді немесе екі негізді (сутегі атомдарының санына байланысты), күшті немесе әлсіз болуы мүмкін.
Органикалық қосылыстардың классификациясы
Өздеріңіз білетіндей, кез келген классификация белгілі бір мүмкіндіктерге негізделген. Органикалық қосылыстардың қазіргі классификациясы екі маңызды белгіге негізделген:
- көміртек қаңқасының құрылымы;
- молекуладағы функционалды топтардың болуы.
Функционалдық топ - заттардың қасиеттері тәуелді болатын атомдар немесе атомдар тобы. Олар белгілі бір қосылыстың қай класқа жататынын анықтайды.
| Көмірсутектер | ||
| Ациклді | Шектеу | |
| Шексіз | Этилен | |
| Ацетилен | ||
| Diene | ||
| Циклдік | Циклоалкандар | |
| Хош иісті | ||
- алкогольдер (-OH);
- альдегидтер (-COH);
- карбон қышқылдары (-COOH);
- аминдер (-NH2).
Көмірсутектердің циклдік және ациклдік кластарға бірінші бөлінуі туралы түсінік үшін көміртектік тізбектердің түрлерімен танысу қажет:
- Сызықтық (көміртектер түзу сызық бойымен орналасқан).
- Тармақталған (тізбектің бір көміртегінің қалған үш көміртегімен байланысы бар, яғни тармақ түзілген).
- Тұйық (көміртек атомдары сақина немесе цикл құрайды).
Құрылымында циклдері бар көміртектер циклдік, ал қалғандары ациклдік деп аталады.
Органикалық қосылыстардың әрбір класының қысқаша сипаттамасы
- Қаныққан көмірсутектер (алкандар) сутегі мен басқа элементтерді қосуға қабілетті емес. Олардың жалпы формуласы: C H2n+2. Алкандардың ең қарапайым өкілі – метан (CH4). Осы кластың барлық келесі қосылыстары құрылымы бойынша метанға ұқсас жәнеқасиеттері, бірақ құрамы бойынша одан бір немесе бірнеше топтармен ерекшеленеді -CH2-. Осы заңдылыққа бағынатын қосылыстардың мұндай қатары гомологиялық деп аталады. Алкандар орын басу, жану, ыдырау және изомерлену реакцияларына (тармақталған көміртектерге айналу) түсуге қабілетті.
- Циклоалкандар алкандарға ұқсас, бірақ циклдік құрылымға ие. Олардың формуласы C H2n. Олар қосу реакцияларына (мысалы, сутегі, алкандарға айналу), орын басу және дегидрлеуге (сутегін алу) қатыса алады.
- Этилен қатарының қанықпаған көмірсутектеріне (алкендер) жалпы формуласы C H2n бар көмірсутектер жатады. Ең қарапайым өкілі этилен - C2H4. Олардың құрылымында бір қос байланыс бар. Бұл кластың заттары қосу, жану, тотығу, полимерлену реакцияларына қатысады (ұсақ бірдей молекулаларды үлкенірек молекулаларға біріктіру процесі).
- Диен (алкадиендер) көмірсутектерінің C H2n-2 формуласы бар. Олардың екі қос байланысы бар және олар қосу және полимерлену реакцияларына қатыса алады.
- Ацетилен (алкиндер) бір үштік байланысы бар басқа кластардан ерекшеленеді. Олардың жалпы формуласы: C H2n-2. Ең қарапайым өкілі - ацетилен - C2H2. Қосу, тотығу және полимерлеу реакцияларына кіріңіз.
- Хош иісті көмірсутектер (арендер) олардың кейбіреулерінің жағымды иісі болғандықтан осылай аталды. Олардың циклдік құрылымы бар. Олардың жалпы формуласы CH2n-6. Ең қарапайым өкілі - бензол - C6H6. Олар галогендеу реакцияларына (сутегі атомдарын галоген атомдарымен ауыстыру), нитрлеуге, қосуға және тотығуға өте алады.
