הלימוד של נושא מעניין כמו כימיה צריך להתחיל ביסודות, כלומר הסיווג והמינוח של תרכובות כימיות. זה יעזור לך לא ללכת לאיבוד במדע מורכב כל כך ולהעמיד את כל הידע החדש במקומו.
בקצרה על הדברים העיקריים
מינוח התרכובות הכימיות היא מערכת הכוללת את כל שמות הכימיקלים, הקבוצות, המעמדות והכללים שלהם, שבעזרתה מתרחשת היווצרות המילים של שמם. מתי זה פותח?
המינוח הראשון של chem. תרכובות פותחה בשנת 1787 על ידי ועדת הכימאים הצרפתיים בהנהגתו של A. L. Lavoisier. עד אז ניתנו שמות לחומרים באופן שרירותי: לפי כמה סימנים, לפי שיטות ההשגה, לפי שם המגלה וכדומה. לכל חומר יכולים להיות כמה שמות, כלומר מילים נרדפות. הוועדה החליטה שלכל חומר יהיה רק שם אחד בודד; שמו של חומר מורכב עשוי להיות מורכב משתי מילים המציינות את הסוגומין הקשר, ואין לסתור את נורמות השפה. מינוח זה של תרכובות כימיות הפך מודל ליצירת מינוחים של לאומים שונים, כולל רוסי, בתחילת המאה ה-19. זה יידון בהמשך.
סוגי המינוח של תרכובות כימיות
נראה שפשוט אי אפשר להבין כימיה. אבל אם אתה מסתכל על שני סוגי המינוח הכימי. קשרים, אתה יכול לראות שהכל לא כל כך מסובך. מה זה הסיווג הזה? להלן שני סוגים של מינוח תרכובות כימיות:
- anorganic;
- אורגני.
מה הם?
חומרים פשוטים
המינוח הכימי של תרכובות אנאורגניות הוא הנוסחאות והשמות של חומרים. נוסחה כימית היא תמונה של סמלים ואותיות המשקפת את הרכב החומר באמצעות המערכת המחזורית של דמיטרי איבנוביץ' מנדלייב. השם הוא תמונה של הרכב החומר באמצעות מילה או קבוצת מילים ספציפית. בניית הנוסחאות מתבצעת לפי כללי המינוח של תרכובות כימיות, ובאמצעותן ניתן הייעוד
שם של אלמנטים מסוימים נוצר מהשורש של שמות אלה בלטינית. לדוגמה:
- С - פחמן, lat. קרבוניום, שורש "פחמימה". דוגמאות לתרכובות: CaC - סידן קרביד; CaCO3 - סידן פחמתי.
- N - חנקן, lat. חנקן, שורש "ניטר". דוגמאות לתרכובות: NaNO3 - נתרן חנקתי; Ca3N2 - סידן ניטריד.
- H - מימן, lat. מימןיום,שורש הידרו. דוגמאות לתרכובות: NaOH - נתרן הידרוקסיד; NaH - נתרן הידריד.
- O - חמצן, lat. חמצן, שורש "שור". דוגמאות לתרכובות: CaO - תחמוצת סידן; NaOH - נתרן הידרוקסיד.
- Fe - ברזל, lat. ferrum, שורש "ferr". דוגמאות מורכבות: K2FeO4 - אשלגן פראט וכן הלאה.
קידומות משמשות לתיאור מספר האטומים בתרכובת. בטבלה, לדוגמה, נלקחים חומרים בעלי כימיה אורגנית ואנאורגנית כאחד.
| מספר האטומים | Prefix | דוגמה |
| 1 | מונו- | פחמן חד חמצני - CO |
| 2 | di- | פחמן דו חמצני - CO2 |
| 3 | three- | sodium triphosphate - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | sodium tetrahydroxoaluminate - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexane - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptene - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean - C10H22 |
אורגניחומרים
עם תרכובות של כימיה אורגנית, הכל לא פשוט כמו עם חומרים אנאורגניים. העובדה היא שעקרונות המינוח הכימי של תרכובות אורגניות מבוססים על שלושה סוגים של מינוח בבת אחת. במבט ראשון זה נראה מפתיע ומבלבל. עם זאת, הם די פשוטים. להלן סוגי המינוח של תרכובות כימיות:
- היסטורי או טריוויאלי;
- שיטתי או בינלאומי;
- רציונלי.
כיום, הם משמשים כדי לתת שם לתרכובת אורגנית מסוימת. הבה נשקול כל אחד מהם ונוודא שהמינוח של המחלקות העיקריות של תרכובות כימיות אינו כל כך מסובך כפי שהוא נראה.
טריוויאלי
זהו המינוח הראשון שהופיע בתחילת התפתחות הכימיה האורגנית, כאשר לא היה סיווג של חומרים ולא תיאוריה של מבנה התרכובות שלהם. לתרכובות אורגניות נקבעו שמות אקראיים לפי מקור הייצור. לדוגמה, חומצה מאלית, חומצה אוקסלית. כמו כן, הקריטריונים המבדילים לפיהם ניתנו השמות היו צבע, ריח ותכונות כימיות. עם זאת, זה האחרון רק לעתים רחוקות שימש סיבה, מכיוון שבפרק זמן זה היה ידוע מעט יחסית מידע על האפשרויות של העולם האורגני. עם זאת, שמות רבים של המינוח הישן והצר הזה משמשים לעתים קרובות עד היום. לדוגמה: חומצה אצטית, אוריאה, אינדיגו (גבישים סגולים), טולואן, אלנין, חומצה בוטירית ועוד רבים אחרים.
Rational
מינוח זההתעוררה מרגע הופעת הסיווג והתיאוריה המאוחדת של המבנה של תרכובות אורגניות. יש לזה אופי לאומי. תרכובות אורגניות מקבלות את שמותיהן מהסוג או המעמד שאליו הן משתייכות, לפי המאפיינים הכימיים והפיזיקליים שלהן (אצטילנים, קטונים, אלכוהול, אתילן, אלדהידים וכדומה). נכון לעכשיו, מינוח כזה משמש רק במקרים שבהם הוא נותן מושג ויזואלי ומפורט יותר של המתחם המדובר. לדוגמא: מתיל אצטילן, דימתיל קטון, מתיל אלכוהול, מתילאמין, חומצה כלורואצטית וכדומה. כך, מהשם מתברר מיד ממה מורכבת התרכובת האורגנית, אך עדיין לא ניתן לקבוע את מיקומן המדויק של קבוצות התחליפים.
בינלאומי
שמו המלא הוא המינוח הבינלאומי השיטתי של תרכובות כימיות IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). הוא פותח והומלץ על ידי הקונגרסים של IUPAC בשנים 1957 ו-1965. כללי המינוח הבינלאומי, שפורסמו ב-1979, נאספו בספר הכחול.
היסוד של המינוח השיטתי של תרכובות כימיות הוא התיאוריה המודרנית של המבנה והסיווג של חומרים אורגניים. מערכת זו שואפת לפתור את הבעיה העיקרית של המינוח: השם של כל התרכובות האורגניות חייב לכלול את השמות הנכונים של תחליפים (פונקציות) ואת תמיכתם - פחמימניםשֶׁלֶד. זה חייב להיות כזה שניתן להשתמש בו כדי לקבוע את נוסחת המבנה הנכונה היחידה.
הרצון ליצור מינוח כימי אחיד לתרכובות אורגניות מקורו בשנות ה-80 של המאה ה-19. זה קרה לאחר יצירתו של אלכסנדר מיכאילוביץ' באטלרוב של תורת המבנה הכימי, שבה היו ארבע הוראות עיקריות שמספרות על סדר האטומים במולקולה, תופעת האיזומריזם, הקשר בין המבנה והתכונות של חומר, כמו גם השפעת האטומים זה על זה. אירוע זה התרחש בשנת 1892 בקונגרס הכימאים בז'נבה, שאישר את הכללים למינוח של תרכובות אורגניות. כללים אלה נכללו ברכיבים האורגניים הנקראים מינוח ז'נבה. על בסיסו נוצר ספר העיון הפופולרי ביילשטיין.
כמובן, עם הזמן, כמות התרכובות האורגניות גדלה. מסיבה זו, המינוח הסתבך כל הזמן, ועלו תוספות חדשות, שהוכרזו ואומצו בקונגרס הבא, שנערך ב-1930 בעיר ליאז'. החידושים התבססו על נוחות ותמציתיות. ועכשיו המינוח הבינלאומי השיטתי קלט כמה מההוראות של ז'נבה ושל ליאז'.
לפיכך, שלושת סוגי הסיסטמטיזציה הללו הם העקרונות הבסיסיים של המינוח הכימי של תרכובות אורגניות.
סיווג של תרכובות פשוטות
עכשיו הגיע הזמן להכיר את המעניין ביותר: הסיווג של חומרים אורגניים ואנא-אורגניים כאחד.
עכשיו העולםידועות אלפי תרכובות אנאורגניות שונות. כמעט בלתי אפשרי לדעת את כל השמות, הנוסחאות והמאפיינים שלהם. לכן, כל החומרים של כימיה אנאורגנית מחולקים למחלקות המקבצות את כל התרכובות לפי מבנה ומאפיינים דומים. סיווג זה מוצג בטבלה למטה.
| חומרים לא אורגניים | |
| Simple | מתכת (מתכות) |
| לא מתכתי (לא מתכות) | |
| Amphoteric (אמפיגנים) | |
| גזים אצילים (איירוגנים) | |
| קומפלקס | Oxides |
| Hydroxides (בסיסים) | |
| מלחים | |
| תרכובות בינאריות | |
| Acids | |
לחלוקה הראשונה, השתמשנו בכמה יסודות מורכב חומר. אם מאטומים של יסוד אחד, אז זה פשוט, ואם משני או יותר - מורכב.
בואו נשקול כל סוג של חומרים פשוטים:
- מתכות הן היסודות הממוקמים בקבוצה הראשונה, השנייה, השלישית (למעט בורון) של הטבלה המחזורית של D. I. Mendeleev, כמו גם יסודות של עשרות שנים, לנטונואידים ואוקטינואידים. לכל המתכות יש תכונות פיזיקליות משותפות (משיכות, מוליכות תרמית וחשמלית, ברק מתכתי) וכימיות (הפחתת, אינטראקציה עם מים, חומצה וכן הלאה).
- לא-מתכות כוללות את כל היסודות מהקבוצה השמינית, השביעית, השישית (למעט פולוניום), וכן ארסן, זרחן, פחמן (מהקבוצה החמישית), סיליקון, פחמן (מהקבוצה הרביעית) ובורון (מהשלישי).
- אמפוטריתרכובות הן אותן תרכובות שיכולות להפגין תכונות של לא-מתכות וגם של מתכות. לדוגמה, אלומיניום, אבץ, בריליום וכן הלאה.
- גזים אצילים (אינרטיים) כוללים יסודות מהקבוצה השמינית: ראדון, קסאון, קריפטון, ארגון, ניאון, הליום. הרכוש המשותף שלהם הוא פעילות נמוכה.
מכיוון שכל החומרים הפשוטים מורכבים מאטומים של אותו יסוד בטבלה המחזורית, שמותיהם בדרך כלל עולים בקנה אחד עם שמות היסודות הכימיים האלה בטבלה.
כדי להבחין בין המושגים "יסוד כימי" ו"חומר פשוט", למרות דמיון השמות, צריך להבין את הדברים הבאים: בעזרת הראשון נוצר חומר מורכב, הוא נקשר ל אטומים של יסודות אחרים, זה לא יכול להיחשב בנפרד חומרים. המושג השני מאפשר לנו לדעת שלחומר זה יש תכונות משלו, מבלי להיות קשור לאחרים. למשל, יש חמצן שהוא חלק מהמים, ויש חמצן שאנחנו נושמים. במקרה הראשון, היסוד כחלק מהמכלול הוא מים, ובמקרה השני, כחומר בפני עצמו, שהאורגניזם של יצורים חיים נושם.
עכשיו שקול כל סוג של חומרים מורכבים:
- תחמוצות הם חומר מורכב המורכב משני יסודות, אחד מהם הוא חמצן. תחמוצות הן: בסיסיות (כאשר הן מומסות במים הן נוצרות לבסיסים), אמפוטריות (הנוצרות בעזרת מתכות אמפוטריות), חומציות (נוצרות על ידי לא-מתכות במצבי חמצון מ-+4 עד +7), כפולות (נוצרות עם ה- השתתפות של מתכות בשונותדרגות חמצון) ואינן יוצרות מלח (לדוגמה, NO, CO, N2O ואחרים).
- הידרוקסידים כוללים חומרים שיש בהרכבם קבוצה - OH (קבוצת הידרוקסיל). הם: בסיסיים, אמפוטריים וחומציים.
- מלחים נקראים תרכובות מורכבות כאלה, הכוללות קטיון מתכת ואניון של שארית חומצה. המלחים הם: בינוני (קטיון מתכת + אניון שאריות חומצה); חומצי (קטיון מתכת + אטומי מימן לא מוחלפים + שארית חומצה); בסיסי (קטיון מתכת + שארית חומצה + קבוצת הידרוקסיל); כפול (שני קטיוני מתכת + שאריות חומצה); מעורב (קטיון מתכת + שתי שאריות חומצה).
- תרכובת בינארית היא תרכובת שני אלמנטים או תרכובת מרובת אלמנטים, הכוללת לא יותר מקטיון אחד, או אניון, או קטיון מורכב, או אניון. לדוגמה, KF, CCl4, NH3 וכן הלאה.
- חומצות כוללות חומרים מורכבים כאלה שהקטיונים שלהם הם יוני מימן בלבד. האניונים השליליים שלהם נקראים שאריות חומצה. תרכובות מורכבות אלו יכולות להיות מחומצנות או אנוקסיות, חד-בסיסיות או דו-בסיסיות (תלוי במספר אטומי המימן), חזקות או חלשות.
סיווג של תרכובות אורגניות
כפי שאתה יודע, כל סיווג מבוסס על תכונות מסוימות. הסיווג המודרני של תרכובות אורגניות מבוסס על שתי תכונות חשובות ביותר:
- מבנה שלד הפחמן;
- נוכחות של קבוצות פונקציונליות במולקולה.
קבוצה פונקציונלית היא אותם אטומים או קבוצת אטומים שבהם תלויות תכונות החומרים. הם קובעים לאיזו מחלקה שייכת מתחם מסוים.
| פחמימנים | ||
| Acyclic | Limit | |
| ללא הגבלה | אתילן | |
| Acetylene | ||
| Diene | ||
| Cyclic | Cycloalkanes | |
| ארומטי | ||
- alcohols (-OH);
- aldehydes (-COH);
- חומצות קרבוקסיליות (-COOH);
- amines (-NH2).
לרעיון החלוקה הראשונה של פחמימנים למחלקות מחזוריות וא-ציקליות, יש צורך להכיר את סוגי שרשראות הפחמן:
- לינארית (פחמנים מסודרים לאורך קו ישר).
- מסועף (לאחד הפחמנים של השרשרת יש קשר עם שלושת הפחמנים האחרים, כלומר נוצר ענף).
- סגור (אטומי פחמן יוצרים טבעת או מחזור).
הפחמנים האלה שיש להם מחזורים במבנה שלהם נקראים מחזוריים, והשאר נקראים א-ציקליים.
תיאור קצר של כל סוג של תרכובות אורגניות
- פחמימנים רוויים (אלקנים) אינם מסוגלים להוסיף מימן וכל יסוד אחר. הנוסחה הכללית שלהם היא C H2n+2. הנציג הפשוט ביותר של אלקנים הוא מתאן (CH4). כל התרכובות הבאות של מחלקה זו דומות למתאן במבנה שלהןמאפיינים, אך שונים ממנו בהרכבו בקבוצה אחת או יותר -CH2-. סדרה כזו של תרכובות המצייתות לדפוס זה נקראת הומולוגית. אלקנים מסוגלים להיכנס לתגובות החלפה, בעירה, פירוק ואיזומריזציה (הפיכה לפחמנים מסועפים).
- ציקלואלקנים דומים לאלקנים, אך בעלי מבנה מחזורי. הנוסחה שלהם היא C H2n. הם יכולים להשתתף בתגובות תוספת (לדוגמה, מימן, הפיכתם לאלקנים), החלפה ודה-הידרוגנציה (הפשטת מימן).
- פחמימנים בלתי רוויים מסדרת האתילן (אלקנים) כוללים פחמימנים עם הנוסחה הכללית C H2n. הנציג הפשוט ביותר הוא אתילן - C2H4. יש להם קשר כפול אחד במבנה שלהם. חומרים ממעמד זה מעורבים בתגובות של הוספה, בעירה, חמצון, פילמור (תהליך של שילוב מולקולות קטנות זהות לגדולות יותר).
- דיאן (אלקדיאנים) פחמימנים יש את הנוסחה C H2n-2. יש להם כבר שני קשרים כפולים והם מסוגלים להיכנס לתגובות חיבור ופילמור.
- אצטילן (אלקינים) שונים ממחלקות אחרות בקשר משולש אחד. הנוסחה הכללית שלהם היא C H2n-2. הנציג הפשוט ביותר - אצטילן - C2H2. היכנס לתגובות חיבור, חמצון ופילמור.
- פחמימנים ארומטיים (ארנים) נקראים כך מכיוון שלחלקם יש ריח נעים. יש להם מבנה מחזורי. הנוסחה הכללית שלהם היא CH2n-6. הנציג הפשוט ביותר הוא בנזן - C6H6. הם יכולים לעבור תגובות הלוגנציה (החלפת אטומי מימן באטומי הלוגן), חנקה, הוספה וחמצון.
