ისეთი საინტერესო საგნის შესწავლა, როგორიც არის ქიმია, უნდა დაიწყოს საფუძვლებით, კერძოდ, ქიმიური ნაერთების კლასიფიკაციით და ნომენკლატურით. ეს დაგეხმარებათ არ დაიკარგოთ ასეთ რთულ მეცნიერებაში და ყველა ახალი ცოდნა თავის ადგილზე დააყენოთ.
მოკლედ მთავარის შესახებ
ქიმიური ნაერთების ნომენკლატურა არის სისტემა, რომელიც მოიცავს ქიმიკატების ყველა სახელს, მათ ჯგუფს, კლასებსა და წესებს, რომელთა დახმარებითაც ხდება მათი სახელების სიტყვაწარმოება. როდის შეიქმნა?
პირველი ნომენკლატურა ქიმ. ნაერთები შეიქმნა 1787 წელს ფრანგი ქიმიკოსების კომისიის მიერ A. L. Lavoisier-ის ხელმძღვანელობით. ამ დრომდე ნივთიერებებს თვითნებურად ეძახდნენ სახელებს: ზოგიერთი ნიშნის მიხედვით, მოპოვების ხერხების მიხედვით, აღმომჩენის სახელის მიხედვით და ა.შ. თითოეულ ნივთიერებას შეიძლება ჰქონდეს რამდენიმე სახელი, ანუ სინონიმი. კომისიამ გადაწყვიტა, რომ ნებისმიერ ნივთიერებას უნდა ჰქონდეს მხოლოდ ერთი დასახელება; რთული ნივთიერების სახელი შეიძლება შედგებოდეს ორი სიტყვისაგან, რომელიც მიუთითებს ტიპზედა კავშირის სქესი და არ უნდა ეწინააღმდეგებოდეს ენობრივ ნორმებს. ქიმიური ნაერთების ეს ნომენკლატურა გახდა მოდელი XIX საუკუნის დასაწყისში სხვადასხვა ეროვნების, მათ შორის რუსულის, ნომენკლატურების შესაქმნელად. ეს შემდგომში იქნება განხილული.
ქიმიური ნაერთების ნომენკლატურის ტიპები
როგორც ჩანს, ქიმიის გაგება უბრალოდ შეუძლებელია. მაგრამ თუ გადავხედავთ ქიმიური ნომენკლატურის ორ ტიპს. კავშირები, ხედავთ, რომ ყველაფერი არც ისე რთულია. რა არის ეს კლასიფიკაცია? აქ მოცემულია ქიმიური ნაერთების ნომენკლატურის ორი ტიპი:
- არაორგანული;
- ორგანული.
რა არიან ისინი?
მარტივი ნივთიერებები
არაორგანული ნაერთების ქიმიური ნომენკლატურა არის ნივთიერებების ფორმულები და სახელები. ქიმიური ფორმულა არის სიმბოლოებისა და ასოების გამოსახულება, რომელიც ასახავს ნივთიერების შემადგენლობას დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის პერიოდული სისტემის გამოყენებით. სახელი არის ნივთიერების შემადგენლობის გამოსახულება კონკრეტული სიტყვის ან სიტყვების ჯგუფის გამოყენებით. ფორმულების აგება ხორციელდება ქიმიური ნაერთების ნომენკლატურის წესების მიხედვით და მათი გამოყენებით მოცემულია აღნიშვნა
ზოგიერთი ელემენტის სახელწოდება წარმოიქმნება ამ სახელების ძირიდან ლათინურში. მაგალითად:
- С - ნახშირბადი, ლათ. კარბონეუმი, ფესვი "კარბ". ნაერთების მაგალითები: CaC - კალციუმის კარბიდი; CaCO3 - კალციუმის კარბონატი.
- N - აზოტი, ლათ. აზოტი, ფესვი "ნიტრი". ნაერთების მაგალითები: NaNO3 - ნატრიუმის ნიტრატი; Ca3N2 - კალციუმის ნიტრიდი.
- H - წყალბადი, ლათ. წყალბადი,ჰიდრო ფესვი. ნაერთების მაგალითები: NaOH - ნატრიუმის ჰიდროქსიდი; NaH - ნატრიუმის ჰიდრიდი.
- O - ჟანგბადი, ლათ. ოქსიგენიუმი, ფესვი „ოხერი“. ნაერთების მაგალითები: CaO - კალციუმის ოქსიდი; NaOH - ნატრიუმის ჰიდროქსიდი.
- Fe - რკინა, ლათ. ფერუმ, ფესვი "ფერ". ნაერთის მაგალითები: K2FeO4 - კალიუმის ფერატი და ასე შემდეგ.
პრეფიქსები გამოიყენება ნაერთში ატომების რაოდენობის აღსაწერად. ცხრილში, მაგალითად, აღებულია როგორც ორგანული, ასევე არაორგანული ქიმიის ნივთიერებები.
| ატომების რაოდენობა | პრეფიქსი | მაგალითი |
| 1 | მონო- | ნახშირბადის მონოქსიდი - CO |
| 2 | di- | ნახშირორჟანგი - CO2 |
| 3 | სამი- | ნატრიუმის ტრიფოსფატი - Na5R3O10 |
| 4 | ტეტრო- | ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოალუმინატი - Na[Al(OH)4] |
| 5 | პენტა- | პენტანოლი - С5Н11OH |
| 6 | ჰექსა- | ჰექსანი - C6H14 |
| 7 | ჰეპტა- | ჰეპტენი - C7H14 |
| 8 | ოქტა- | ოქტინი - C8H14 |
| 9 | არა- | nonane - C9H20 |
| 10 | დეკა- | დეკანი - C10H22 |
ორგანულინივთიერებები
ორგანული ქიმიის ნაერთებით ყველაფერი ისეთი მარტივი არ არის, როგორც არაორგანულებთან. ფაქტია, რომ ორგანული ნაერთების ქიმიური ნომენკლატურის პრინციპები დაფუძნებულია ერთდროულად სამ სახეობის ნომენკლატურაზე. ერთი შეხედვით, ეს გასაკვირი და დამაბნეველი ჩანს. თუმცა, ისინი საკმაოდ მარტივია. აქ მოცემულია ქიმიური ნაერთების ნომენკლატურის ტიპები:
- ისტორიული ან ტრივიალური;
- სისტემური ან საერთაშორისო;
- რაციონალური.
ამჟამად ისინი გამოიყენება კონკრეტული ორგანული ნაერთის სახელის მისაცემად. განვიხილოთ თითოეული მათგანი და დავრწმუნდეთ, რომ ქიმიური ნაერთების ძირითადი კლასის ნომენკლატურა არც ისე რთულია, როგორც ჩანს.
ტრივიალური
ეს არის პირველი ნომენკლატურა, რომელიც გაჩნდა ორგანული ქიმიის განვითარების დასაწყისში, როდესაც არ არსებობდა არც ნივთიერებების კლასიფიკაცია და არც მათი ნაერთების სტრუქტურის თეორია. ორგანულ ნაერთებს მიენიჭათ შემთხვევითი სახელები წარმოების წყაროს მიხედვით. მაგალითად, ვაშლის მჟავა, ოქსილის მჟავა. ასევე, განმასხვავებელი კრიტერიუმები, რომლითაც სახელებს აძლევდნენ, იყო ფერი, სუნი და ქიმიური თვისებები. თუმცა, ეს უკანასკნელი იშვიათად იყო მიზეზი, რადგან ამ პერიოდის განმავლობაში შედარებით მცირე ინფორმაცია იყო ცნობილი ორგანული სამყაროს შესაძლებლობების შესახებ. თუმცა, ამ საკმაოდ ძველი და ვიწრო ნომენკლატურის მრავალი სახელი დღემდე გამოიყენება. მაგალითად: ძმარმჟავა, შარდოვანა, ინდიგო (იისფერი კრისტალები), ტოლუოლი, ალანინი, ბუტირის მჟავა და მრავალი სხვა.
რაციონალური
ეს ნომენკლატურაწარმოიშვა ორგანული ნაერთების სტრუქტურის კლასიფიკაციისა და ერთიანი თეორიის გაჩენის მომენტიდან. მას აქვს ეროვნული ხასიათი. ორგანული ნაერთები სახელებს იღებენ იმ ტიპის ან კლასის მიხედვით, რომელსაც ისინი მიეკუთვნებიან, მათი ქიმიური და ფიზიკური მახასიათებლების მიხედვით (აცეტილენები, კეტონები, სპირტები, ეთილენები, ალდეჰიდები და ა.შ.). ამჟამად, ასეთი ნომენკლატურა გამოიყენება მხოლოდ იმ შემთხვევებში, როდესაც იგი იძლევა ვიზუალურ და უფრო დეტალურ წარმოდგენას მოცემული ნაერთის შესახებ. მაგალითად: მეთილის აცეტილენი, დიმეთილკეტონი, მეთილის სპირტი, მეთილამინი, ქლოროძმარმჟავა და სხვა. ამრიგად, სახელწოდებიდან დაუყოვნებლივ ირკვევა, თუ რისგან შედგება ორგანული ნაერთი, მაგრამ შემცვლელი ჯგუფების ზუსტი ადგილმდებარეობის დადგენა ჯერჯერობით შეუძლებელია.
საერთაშორისო
მისი სრული სახელია ქიმიური ნაერთების სისტემატური საერთაშორისო ნომენკლატურა IUPAC (IUPAC, სუფთა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირი, სუფთა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირი). იგი შეიმუშავეს და რეკომენდაცია გაუწიეს IUPAC-ის კონგრესებს 1957 და 1965 წლებში. 1979 წელს გამოქვეყნებული საერთაშორისო ნომენკლატურის წესები შეგროვდა ლურჯ წიგნში.
ქიმიური ნაერთების სისტემატური ნომენკლატურის საფუძველია ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურისა და კლასიფიკაციის თანამედროვე თეორია. ეს სისტემა მიზნად ისახავს ნომენკლატურის მთავარი პრობლემის გადაჭრას: ყველა ორგანული ნაერთის სახელწოდება უნდა შეიცავდეს შემცვლელების (ფუნქციების) სწორ სახელებს და მათ მხარდაჭერას - ნახშირწყალბადს.ჩონჩხი. ის უნდა იყოს ისეთი, რომ მისი გამოყენება შესაძლებელი იყოს ერთადერთი სწორი სტრუქტურული ფორმულის დასადგენად.
ორგანული ნაერთების ერთიანი ქიმიური ნომენკლატურის შექმნის სურვილი XIX საუკუნის 80-იან წლებში გაჩნდა. ეს მოხდა ალექსანდრე მიხაილოვიჩ ბუტლეროვის მიერ ქიმიური სტრუქტურის თეორიის შექმნის შემდეგ, რომელშიც იყო ოთხი ძირითადი დებულება, რომელიც მოგვითხრობს მოლეკულაში ატომების წესრიგზე, იზომერიზმის ფენომენზე, ნივთიერების სტრუქტურასა და თვისებებს შორის ურთიერთობაზე. ასევე ატომების ერთმანეთზე გავლენა. ეს მოვლენა მოხდა 1892 წელს ჟენევის ქიმიკოსთა კონგრესზე, რომელმაც დაამტკიცა ორგანული ნაერთების ნომენკლატურის წესები. ეს წესები შედიოდა ორგანიკაში, რომელსაც ჟენევის ნომენკლატურა ჰქვია. მის საფუძველზე შეიქმნა პოპულარული Beilstein საცნობარო წიგნი.
ბუნებრივია, დროთა განმავლობაში ორგანული ნაერთების რაოდენობა იზრდებოდა. ამ მიზეზით, ნომენკლატურა სულ უფრო გართულდა და გაჩნდა ახალი დამატებები, რომლებიც გამოცხადდა და მიღებულ იქნა მომდევნო კონგრესზე, რომელიც გაიმართა 1930 წელს ქალაქ ლიეჟში. ინოვაციები ეფუძნებოდა მოხერხებულობას და ლაკონურობას. ახლა კი სისტემატურმა საერთაშორისო ნომენკლატურამ აითვისა როგორც ჟენევის, ისე ლიეჟის ზოგიერთი დებულება.
ამგვარად, სისტემატიზაციის ეს სამი ტიპი არის ორგანული ნაერთების ქიმიური ნომენკლატურის ძირითადი პრინციპები.
მარტივი ნაერთების კლასიფიკაცია
ახლა დროა გავეცნოთ ყველაზე საინტერესოს: ორგანული და არაორგანული ნივთიერებების კლასიფიკაციას.
ახლა მსოფლიოცნობილია ათასობით სხვადასხვა არაორგანული ნაერთი. მათი ყველა სახელის, ფორმულისა და თვისების ცოდნა თითქმის შეუძლებელია. ამრიგად, არაორგანული ქიმიის ყველა ნივთიერება იყოფა კლასებად, რომლებიც აჯგუფებენ ყველა ნაერთს მსგავსი სტრუქტურისა და თვისებების მიხედვით. ეს კლასიფიკაცია ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ცხრილში.
| არაორგანული ნივთიერებები | |
| მარტივი | მეტალი (ლითონები) |
| არამეტალური (არამეტალები) | |
| ამფოტერული (ამფიგენები) | |
| კეთილშობილური აირები (აეროგენები) | |
| კომპლექსი | ოქსიდები |
| ჰიდროქსიდები (ბაზები) | |
| მარილები | |
| ორობითი ნაერთები | |
| მჟავები | |
პირველი გაყოფისთვის გამოვიყენეთ რამდენი ელემენტისგან შედგება ნივთიერება. თუ ერთი ელემენტის ატომებიდან, მაშინ ის მარტივია, ხოლო თუ ორი ან მეტიდან - რთული.
მოდით განვიხილოთ მარტივი ნივთიერებების თითოეული კლასი:
- ლითონები არის დ.ი.მენდელეევის პერიოდული სისტემის პირველ, მეორე, მესამე ჯგუფში (ბორის გარდა) მდებარე ელემენტები, აგრეთვე ათწლეულების ელემენტები, ლანტონოიდები და ოქტინოიდები. ყველა ლითონს აქვს საერთო ფიზიკური (დრეკადობა, თერმული და ელექტრული გამტარობა, მეტალის ბრწყინვალება) და ქიმიური (შემცირება, ურთიერთქმედება წყალთან, მჟავასთან და ა.შ.) თვისებები.
- არამეტალები მოიცავს მერვე, მეშვიდე, მეექვსე (პოლონიუმის გარდა) ჯგუფის ყველა ელემენტს, ასევე დარიშხანს, ფოსფორს, ნახშირბადს (მეხუთე ჯგუფიდან), სილიციუმს, ნახშირბადს (მეოთხე ჯგუფიდან) და ბორს. (მესამედან).
- ამფოტერინაერთები არის ის ნაერთები, რომლებსაც შეუძლიათ გამოავლინონ როგორც არალითონების, ასევე ლითონების თვისებები. მაგალითად, ალუმინი, თუთია, ბერილიუმი და ასე შემდეგ.
- კეთილშობილური (ინერტული) აირები მოიცავს მერვე ჯგუფის ელემენტებს: რადონი, ქსეონი, კრიპტონი, არგონი, ნეონი, ჰელიუმი. მათი საერთო საკუთრება დაბალი აქტივობაა.
ვინაიდან ყველა მარტივი ნივთიერება შედგება პერიოდული ცხრილის ერთი და იგივე ელემენტის ატომებისგან, მათი სახელები ჩვეულებრივ ემთხვევა ცხრილის ამ ქიმიური ელემენტების სახელებს.
„ქიმიური ელემენტისა“და „მარტივი ნივთიერების“ცნებების გასასხვავებლად, სახელების მსგავსების მიუხედავად, თქვენ უნდა გესმოდეთ შემდეგი: პირველის დახმარებით წარმოიქმნება რთული ნივთიერება, იგი აკავშირებს სხვა ელემენტების ატომები, ის ცალკე სუბსტანციებად არ შეიძლება ჩაითვალოს. მეორე კონცეფცია გვამცნობს, რომ ამ ნივთიერებას აქვს თავისი თვისებები სხვებთან ასოცირების გარეშე. მაგალითად, არის ჟანგბადი, რომელიც წყლის ნაწილია და არის ჟანგბადი, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ. პირველ შემთხვევაში, ელემენტი, როგორც მთლიანის ნაწილი არის წყალი, ხოლო მეორე შემთხვევაში, როგორც ნივთიერება თავისთავად, რომელსაც ცოცხალი არსებების ორგანიზმი სუნთქავს.
ახლა განიხილეთ რთული ნივთიერებების თითოეული კლასი:
- ოქსიდები არის რთული ნივთიერება, რომელიც შედგება ორი ელემენტისგან, რომელთაგან ერთი არის ჟანგბადი. ოქსიდებია: ძირითადი (წყალში გახსნისას წარმოიქმნება ფუძეებად), ამფოტერული (წარმოიქმნება ამფოტერული ლითონების დახმარებით), მჟავე (არალითონები წარმოიქმნება ჟანგვის მდგომარეობებში +4-დან +7-მდე), ორმაგი (წარმოქმნის ლითონების მონაწილეობა სხვადასხვაჟანგვის ხარისხი) და არამარილების წარმომქმნელი (მაგალითად, NO, CO, N2O და სხვა).
- ჰიდროქსიდები მოიცავს ნივთიერებებს, რომლებსაც შემადგენლობაში აქვთ ჯგუფი - OH (ჰიდროქსილის ჯგუფი). ესენია: ძირითადი, ამფოტერული და მჟავე.
- მარილებს უწოდებენ ისეთ რთულ ნაერთებს, რომლებიც მოიცავს ლითონის კატიონს და მჟავას ნარჩენების ანიონს. მარილებია: საშუალო (ლითონის კატიონი + მჟავის ნარჩენი ანიონი); მჟავე (ლითონის კატიონი + შეუცვლელი წყალბადის ატომ(ებ) + მჟავის ნარჩენი); ძირითადი (ლითონის კატიონი + მჟავის ნარჩენი + ჰიდროქსილის ჯგუფი); ორმაგი (ორი ლითონის კატიონი + მჟავის ნარჩენი); შერეული (ლითონის კატიონი + ორი მჟავის ნარჩენი).
- ორობითი ნაერთი არის ორ ელემენტიანი ნაერთი ან მრავალელემენტიანი ნაერთი, მათ შორის არაუმეტეს ერთი კატიონი, ან ანიონი, ან რთული კატიონი ან ანიონი. მაგალითად, KF, CCl4, NH3 და ასე შემდეგ.
- მჟავები მოიცავს ისეთ რთულ ნივთიერებებს, რომელთა კათიონები მხოლოდ წყალბადის იონებია. მათ უარყოფით ანიონებს მჟავას ნარჩენებს უწოდებენ. ეს რთული ნაერთები შეიძლება იყოს ჟანგბადიანი ან ანოქსიური, მონობაზური ან ორფუძიანი (წყალბადის ატომების რაოდენობის მიხედვით), ძლიერი ან სუსტი.
ორგანული ნაერთების კლასიფიკაცია
როგორც მოგეხსენებათ, ნებისმიერი კლასიფიკაცია ეფუძნება გარკვეულ მახასიათებლებს. ორგანული ნაერთების თანამედროვე კლასიფიკაცია ეფუძნება ორ ყველაზე მნიშვნელოვან მახასიათებელს:
- ნახშირბადის ჩონჩხის სტრუქტურა;
- ფუნქციური ჯგუფების არსებობა მოლეკულაში.
ფუნქციური ჯგუფი არის ის ატომები ან ატომების ჯგუფი, რომლებზედაც დამოკიდებულია ნივთიერებების თვისებები. ისინი განსაზღვრავენ რომელ კლასს მიეკუთვნება კონკრეტული ნაერთი.
| ნახშირწყალბადები | ||
| აციკლური | ლიმიტი | |
| შეუზღუდავი | ეთილენ | |
| აცეტილენი | ||
| Diene | ||
| ციკლი | ციკლოალკანები | |
| არომატული | ||
- ალკოჰოლი (-OH);
- ალდეჰიდები (-COH);
- კარბოქსილის მჟავები (-COOH);
- ამინები (-NH2).
ნახშირწყალბადების პირველი დაყოფის კონცეფციისთვის ციკლურ და აციკლურ კლასებად აუცილებელია გაეცნოთ ნახშირბადის ჯაჭვების ტიპებს:
- წრფივი (ნახშირბადები განლაგებულია სწორი ხაზის გასწვრივ).
- განტოტებული (ჯაჭვის ერთ-ერთ ნახშირბადს აქვს ბმა დანარჩენ სამ ნახშირბადთან, ანუ წარმოიქმნება ტოტი).
- დახურულია (ნახშირბადის ატომები ქმნიან რგოლს ან ციკლს).
იმ ნახშირბადებს, რომლებსაც აქვთ ციკლები თავიანთ სტრუქტურაში, ეწოდება ციკლური, ხოლო დანარჩენს - აციკლური.
მოკლე აღწერა ორგანული ნაერთების თითოეული კლასის
- გაჯერებულ ნახშირწყალბადებს (ალკანებს) არ შეუძლიათ წყალბადის და სხვა ელემენტების დამატება. მათი ზოგადი ფორმულაა C H2n+2. ალკანების უმარტივესი წარმომადგენელია მეთანი (CH4). ამ კლასის ყველა შემდგომი ნაერთი თავისი აგებულებით მეთანის მსგავსია დათვისებები, მაგრამ განსხვავდება მისგან შემადგენლობით ერთი ან მეტი ჯგუფით -CH2-. ნაერთების ასეთ სერიას, რომელიც ემორჩილება ამ ნიმუშს, ეწოდება ჰომოლოგიური. ალკანებს შეუძლიათ შევიდნენ ჩანაცვლების, წვის, დაშლის და იზომერიზაციის რეაქციებში (ტრანსფორმაცია განშტოებულ ნახშირბადებად).
- ციკლოალკანები ჰგავს ალკანებს, მაგრამ აქვთ ციკლური სტრუქტურა. მათი ფორმულა არის C H2n. მათ შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ დამატებით რეაქციებში (მაგალითად, წყალბადი, გახდნენ ალკანები), ჩანაცვლება და დეჰიდროგენაცია (წყალბადის აბსტრაქცია).
- ეთილენის სერიის უჯერი ნახშირწყალბადები (ალკენები) მოიცავს ნახშირწყალბადებს ზოგადი ფორმულით C H2n. უმარტივესი წარმომადგენელია ეთილენი - C2H4. მათ სტრუქტურაში აქვთ ერთი ორმაგი ბმა. ამ კლასის ნივთიერებები მონაწილეობენ დამატების, წვის, დაჟანგვის, პოლიმერიზაციის რეაქციებში (მცირე იდენტური მოლეკულების უფრო დიდებში გაერთიანების პროცესი).
- დიენის (ალკადიენების) ნახშირწყალბადებს აქვთ ფორმულა C H2n-2. მათ უკვე აქვთ ორი ორმაგი ბმა და შეუძლიათ შევიდნენ დამატებით და პოლიმერიზაციის რეაქციებში.
- აცეტილენი (ალკინები) განსხვავდება სხვა კლასებისგან ერთი სამმაგი ბმის არსებობით. მათი ზოგადი ფორმულაა C H2n-2. უმარტივესი წარმომადგენელი - აცეტილენი - C2H2. შედით დამატებით, დაჟანგვის და პოლიმერიზაციის რეაქციებში.
- არომატულ ნახშირწყალბადებს (არენები) ასე უწოდებენ, რადგან ზოგიერთ მათგანს სასიამოვნო სუნი აქვს. მათ აქვთ ციკლური სტრუქტურა. მათი ზოგადი ფორმულა არის CH2n-6. უმარტივესი წარმომადგენელია ბენზოლი - C6H6. მათ შეუძლიათ გაიარონ ჰალოგენაციის რეაქციები (წყალბადის ატომების ჰალოგენის ატომებით ჩანაცვლება), ნიტრაცია, დამატება და დაჟანგვა.
