Việc nghiên cứu một môn học thú vị như hóa học nên bắt đầu với những điều cơ bản, cụ thể là sự phân loại và danh pháp của các hợp chất hóa học. Điều này sẽ giúp bạn không bị lạc trong một nền khoa học phức tạp như vậy và đặt tất cả kiến thức mới vào đúng vị trí của nó.
Sơ lược về những điều chính
Danh pháp của các hợp chất hóa học là một hệ thống bao gồm tất cả các tên của hóa chất, các nhóm, lớp và quy tắc của chúng, với sự trợ giúp của việc hình thành từ tên của chúng. Nó được phát triển khi nào?
Danh pháp đầu tiên của chem. hợp chất được phát triển vào năm 1787 bởi Ủy ban các nhà hóa học Pháp dưới sự lãnh đạo của A. L. Lavoisier. Cho đến thời điểm đó, người ta đặt tên cho các chất một cách tùy tiện: theo một số dấu hiệu, theo các phương pháp thu được, theo tên của người phát hiện, v.v. Mỗi chất có thể có một số tên, nghĩa là, từ đồng nghĩa. Ủy ban quyết định rằng bất kỳ chất nào chỉ nên có một tên duy nhất; tên của một phức chất có thể bao gồm hai từ chỉ loạivà giới tính của mối liên hệ, và không được mâu thuẫn với các tiêu chuẩn ngôn ngữ. Danh pháp các hợp chất hóa học này đã trở thành mô hình cho việc tạo ra các danh pháp vào đầu thế kỷ 19 của các quốc tịch khác nhau, bao gồm cả tiếng Nga. Điều này sẽ được thảo luận thêm.
Các loại danh pháp của hợp chất hóa học
Có vẻ như chỉ đơn giản là không thể hiểu được hóa học. Nhưng nếu bạn nhìn vào hai loại danh pháp hóa học. kết nối, bạn có thể thấy rằng mọi thứ không quá phức tạp. Phân loại này là gì? Đây là hai loại danh pháp của hợp chất hóa học:
- vô cơ;
- hữu cơ.
Chúng là gì?
Chất đơn giản
Danh pháp hóa học của các hợp chất vô cơ là công thức và tên gọi của các chất. Công thức hóa học là hình ảnh của các ký hiệu và chữ cái phản ánh thành phần của một chất bằng cách sử dụng Hệ thống tuần hoàn của Dmitry Ivanovich Mendeleev. Tên là hình ảnh cấu tạo của một chất bằng cách sử dụng một từ hoặc một nhóm từ cụ thể. Việc xây dựng các công thức được thực hiện theo các quy tắc của danh pháp các hợp chất hóa học và sử dụng chúng, ký hiệu được đưa ra.
Tên của một số nguyên tố được hình thành từ gốc của những tên này trong tiếng Latinh. Ví dụ:
- С - Carbon, lat. carboneum, gốc "carb". Ví dụ về các hợp chất: CaC - canxi cacbua; CaCO3- canxi cacbonat.
- N - Nitơ, độ lớn. nitrogenium, gốc "nitr". Ví dụ về các hợp chất: NaNO3- natri nitrat; Ca3N2- canxi nitrua.
- H - Hyđro, độ lớn. hydrogenium,gốc thủy tức. Ví dụ về các hợp chất: NaOH - natri hiđroxit; NaH - natri hiđrua.
- O - Oxy, độ lớn. oxygenium, gốc "ngưu tất". Ví dụ về các hợp chất: CaO - canxi oxit; NaOH - natri hiđroxit.
- Fe - Sắt, vĩ. ferrum, gốc "ferr". Ví dụ về hợp chất: K2FeO4- kali lên men, v.v.
Tiền tốđược sử dụng để mô tả số lượng nguyên tử trong một hợp chất. Ví dụ trong bảng, các chất của cả hóa học hữu cơ và vô cơ đều được lấy.
| Số nguyên tử | Tiền tố | Ví dụ |
| 1 | mono- | carbon monoxide - CO |
| 2 | di- | carbon dioxide - CO2 |
| 3 | ba- | natri triphosphat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natri tetrahydroxoaluminat - Na [Al (OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexan - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptene - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Trưởng khoa - C10H22 |
Hữu cơchất
Với các hợp chất của hóa học hữu cơ, mọi thứ không đơn giản như với các chất vô cơ. Thực tế là các nguyên tắc của danh pháp hóa học của các hợp chất hữu cơ dựa trên ba loại danh pháp cùng một lúc. Thoạt nhìn, điều này có vẻ đáng ngạc nhiên và khó hiểu. Tuy nhiên, chúng khá đơn giản. Dưới đây là các loại danh pháp hợp chất hóa học:
- lịch sử hay tầm thường;
- hệ thống hoặc quốc tế;
- lý trí.
Hiện tại, chúng được sử dụng để đặt tên cho một hợp chất hữu cơ cụ thể. Hãy xem xét từng loại và đảm bảo rằng danh pháp của các lớp chính của hợp chất hóa học không quá phức tạp như tưởng tượng.
Tầm thường
Đây là danh pháp đầu tiên xuất hiện khi bắt đầu phát triển hóa học hữu cơ, khi chưa có sự phân loại các chất cũng như lý thuyết về cấu trúc của các hợp chất của chúng. Các hợp chất hữu cơ được đặt tên ngẫu nhiên theo nguồn sản xuất. Ví dụ: axit malic, axit oxalic. Ngoài ra, tiêu chí phân biệt mà các tên được đưa ra là màu sắc, mùi và tính chất hóa học. Tuy nhiên, điều sau hiếm khi được coi là một lý do, bởi vì trong khoảng thời gian này, tương đối ít thông tin được biết về các khả năng của thế giới hữu cơ. Tuy nhiên, nhiều tên của danh pháp khá cũ và hẹp này vẫn thường được sử dụng cho đến ngày nay. Ví dụ: axit axetic, urê, chàm (tinh thể màu tím), toluen, alanin, axit butyric và nhiều loại khác.
Hợp lý
Danh pháp nàynảy sinh từ thời điểm xuất hiện thuyết phân loại và thống nhất về cấu tạo của các hợp chất hữu cơ. Nó có tính cách dân tộc. Các hợp chất hữu cơ được đặt tên theo loại hoặc lớp mà chúng thuộc về, theo đặc điểm hóa học và vật lý của chúng (axetilen, xeton, rượu, etylene, andehit, v.v.). Hiện tại, một danh pháp như vậy chỉ được sử dụng trong những trường hợp nó cho ta một ý tưởng trực quan và chi tiết hơn về hợp chất được đề cập. Ví dụ: metyl axetilen, đimetyl xeton, rượu metylic, metylamin, axit cloaxetic và các chất tương tự. Do đó, ngay từ cái tên, chúng ta có thể thấy ngay hợp chất hữu cơ bao gồm những gì, nhưng vị trí chính xác của các nhóm thế vẫn chưa được xác định.
Quốc tế
Tên đầy đủ của nó là danh pháp quốc tế có hệ thống của các hợp chất hóa học IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Nó đã được phát triển và khuyến nghị bởi các đại hội IUPAC vào năm 1957 và 1965. Các quy tắc của danh pháp quốc tế, xuất bản năm 1979, được thu thập trong Sách Xanh.
Nền tảng của danh pháp hệ thống các hợp chất hóa học là lý thuyết hiện đại về cấu trúc và phân loại các chất hữu cơ. Hệ thống này nhằm giải quyết vấn đề chính của danh pháp: tên của tất cả các hợp chất hữu cơ phải bao gồm tên chính xác của nhóm thế (chức năng) và hỗ trợ của chúng - hydrocacbonbộ xương. Nó phải được sử dụng để xác định công thức cấu trúc đúng duy nhất.
Mong muốn tạo ra một danh pháp hóa học đơn nhất cho các hợp chất hữu cơ bắt nguồn từ những năm 80 của thế kỷ XIX. Điều này xảy ra sau khi Alexander Mikhailovich Butlerov sáng tạo ra lý thuyết về cấu trúc hóa học, trong đó có bốn quy định chính nói về trật tự của các nguyên tử trong phân tử, hiện tượng đồng phân, mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của một chất, cũng như ảnh hưởng của các nguyên tử đối với nhau. Sự kiện này diễn ra vào năm 1892 tại Đại hội các nhà hóa học ở Geneva, nơi đã thông qua các quy tắc cho danh pháp của các hợp chất hữu cơ. Những quy tắc này đã được bao gồm trong các đàn organ được gọi là danh pháp Geneva. Dựa trên đó, cuốn sách tham khảo Beilstein nổi tiếng đã được tạo ra.
Tự nhiên, theo thời gian, số lượng các hợp chất hữu cơ ngày càng tăng. Vì lý do này, danh pháp này trở nên phức tạp hơn mọi lúc, và những bổ sung mới đã nảy sinh, được công bố và thông qua tại đại hội tiếp theo, được tổ chức vào năm 1930 tại thành phố Liege. Những đổi mới dựa trên sự thuận tiện và ngắn gọn. Và bây giờ danh pháp quốc tế có hệ thống đã tiếp thu một số quy định của cả Geneva và Liege.
Như vậy, ba kiểu hệ thống hóa này là những nguyên tắc cơ bản của danh pháp hóa học của các hợp chất hữu cơ.
Phân loại các hợp chất đơn giản
Bây giờ là lúc làm quen với điều thú vị nhất: sự phân loại của cả chất hữu cơ và chất vô cơ.
Bây giờ là thế giớihàng ngàn hợp chất vô cơ khác nhau đã được biết đến. Hầu như không thể biết tất cả tên, công thức và thuộc tính của chúng. Vì vậy, tất cả các chất của hóa học vô cơ được chia thành các lớp nhóm tất cả các hợp chất theo một cấu trúc và tính chất tương tự. Phân loại này được hiển thị trong bảng dưới đây.
| Chất vô cơ | |
| Đơn giản | Metal (kim loại) |
| Phi kim loại (phi kim loại) | |
| Amphoteric (chất lưỡng tính) | |
| Khí quý (khí) | |
| Phức | Ôxít |
| Hydroxit (bazơ) | |
| Muối | |
| Hợp chất nhị phân | |
| Axit | |
Đối với phép chia đầu tiên, chúng tôi sử dụng bao nhiêu nguyên tố mà một chất bao gồm. Nếu từ các nguyên tử của một nguyên tố thì nó đơn giản, và nếu từ hai nguyên tố trở lên - phức tạp.
Chúng ta hãy xem xét từng loại chất đơn giản:
- Kim loại là các nguyên tố nằm ở nhóm thứ nhất, thứ hai, thứ ba (trừ boron) trong bảng tuần hoàn D. I. Mendeleev, cũng như các nguyên tố của thập kỷ, lantonoit và octinoit. Tất cả các kim loại đều có các đặc tính vật lý chung (tính dẻo, dẫn nhiệt và điện, ánh kim loại) và hóa học (khử, tương tác với nước, axit, v.v.).
- Phi kim loại bao gồm tất cả các nguyên tố thuộc nhóm thứ tám, thứ bảy, thứ sáu (trừ polonium), cũng như asen, phốt pho, cacbon (từ nhóm thứ năm), silic, cacbon (từ nhóm thứ tư) và bo (từ phần ba).
- Lưỡng tínhHợp chất là những hợp chất có thể thể hiện tính chất của cả phi kim loại và kim loại. Ví dụ: nhôm, kẽm, berili, v.v.
- Khí quý (trơ) bao gồm các nguyên tố thuộc nhóm thứ tám: radon, xeon, krypton, argon, neon, heli. Tài sản chung của họ là hoạt động thấp.
Vì tất cả các chất đơn giản đều được cấu tạo từ các nguyên tử của cùng một nguyên tố trong Bảng tuần hoàn nên tên của chúng thường trùng với tên của các nguyên tố hóa học trong bảng.
Để phân biệt giữa các khái niệm "nguyên tố hóa học" và "chất đơn giản", mặc dù tên gọi giống nhau, bạn cần hiểu những điều sau: với sự trợ giúp của chất đầu tiên, một chất phức tạp được hình thành, nó liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác, nó không thể được coi là những chất riêng biệt. Khái niệm thứ hai cho chúng ta biết rằng chất này có thuộc tính riêng của nó, không liên kết với chất khác. Ví dụ, có oxy là một phần của nước, và có oxy mà chúng ta thở. Trong trường hợp đầu tiên, nguyên tố như một phần của toàn bộ là nước, và trong trường hợp thứ hai, là một chất tự thân, mà cơ thể của chúng sinh hít thở.
Bây giờ hãy xem xét từng loại phức chất:
- Oxit là một chất phức tạp bao gồm hai nguyên tố, trong đó có một nguyên tố là oxi. Oxit là: bazơ (khi tan trong nước, chúng tạo thành bazơ), lưỡng tính (được tạo thành với sự trợ giúp của kim loại lưỡng tính), có tính axit (được tạo bởi các phi kim ở trạng thái oxi hóa từ +4 đến +7), kép (được tạo thành với sự tham gia của các kim loại trong cácđộ oxy hóa) và không tạo muối (ví dụ, NO, CO, N2O và các chất khác).
- Hiđroxit bao gồm các chất có nhóm - OH (nhóm hiđroxyl) trong thành phần của chúng. Chúng là: bazơ, lưỡng tính và có tính axit.
- Muối được gọi là những hợp chất phức tạp, bao gồm một cation kim loại và một anion của dư axit. Các muối là: trung bình (cation kim loại + anion dư axit); có tính axit (cation kim loại + (các) nguyên tử hydro không thế + dư axit); bazơ (cation kim loại + dư axit + nhóm hiđroxyl); kép (hai cation kim loại + dư axit); hỗn hợp (cation kim loại + hai gốc axit).
- Hợp chất nhị phân là một hợp chất hai nguyên tố hoặc một hợp chất đa nguyên tố, bao gồm không nhiều hơn một cation, hoặc anion, hoặc một cation hoặc anion phức tạp. Ví dụ: KF, CCl4, NH3, v.v.
- Axit bao gồm các chất phức tạp mà các cation của chúng chỉ là các ion hydro. Các anion âm của chúng được gọi là dư axit. Những hợp chất phức tạp này có thể được oxy hóa hoặc thiếu oxy, một chất bazơ hoặc bazơ (tùy thuộc vào số nguyên tử hydro), mạnh hay yếu.
Phân loại hợp chất hữu cơ
Như bạn đã biết, bất kỳ sự phân loại nào cũng dựa trên một số tính năng nhất định. Sự phân loại hiện đại của các hợp chất hữu cơ dựa trên hai đặc điểm quan trọng nhất:
- cấu trúc của khung carbon;
- sự hiện diện của các nhóm chức trong phân tử.
Nhóm chức là những nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử mà tính chất của các chất phụ thuộc vào đó. Họ xác định một hợp chất cụ thể thuộc lớp nào.
| Hydrocacbon | ||
| Acyclic | Giới hạn | |
| Không giới hạn | Ethylene | |
| Axetylen | ||
| Diene | ||
| Tuần hoàn | Cycloalkanes | |
| Thơm | ||
- rượu (-OH);
- andehit (-COH);
- axit cacboxylic (-COOH);
- amin (-NH2).
Đối với khái niệm về sự phân chia đầu tiên của các hiđrocacbon thành các phân lớp mạch hở và mạch hở, cần làm quen với các dạng của chuỗi cacbon:
- Linear (các cacbon được sắp xếp dọc theo một đường thẳng).
- Nhánh (một trong những nguyên tử của chuỗi có liên kết với ba nguyên tử còn lại, tức là một nhánh được hình thành).
- Đóng (các nguyên tử cacbon tạo thành một vòng hoặc chu trình).
Những nguyên tử có chu kỳ trong cấu trúc của chúng được gọi là chu kỳ, và phần còn lại được gọi là mạch vòng.
Mô tả ngắn gọn về từng loại hợp chất hữu cơ
- Hydrocacbon no (ankan) không có khả năng cộng hydro và bất kỳ nguyên tố nào khác. Công thức chung của chúng là C H2n + 2. Đại diện đơn giản nhất của ankan là metan (CH4). Tất cả các hợp chất tiếp theo của lớp này tương tự như metan trong cấu trúc của chúng vàthuộc tính, nhưng khác nó về thành phần bởi một hoặc nhiều nhóm -CH2-. Một loạt các hợp chất tuân theo mô hình này được gọi là đồng đẳng. Các ankan có thể tham gia vào các phản ứng thay thế, đốt cháy, phân hủy và đồng phân hóa (biến đổi thành cacbon phân nhánh).
- Cycloalkanes tương tự như ankan, nhưng có cấu trúc mạch vòng. Công thức của chúng là C H2n. Chúng có thể tham gia vào các phản ứng cộng (ví dụ, hydro, trở thành ankan), thay thế và khử hydro (trừu tượng hydro).
- Hiđrocacbon không no thuộc dãy etilen (anken) gồm những hiđrocacbon có công thức chung là C H2n. Đại diện đơn giản nhất là ethylene - C2H4. Chúng có một liên kết đôi trong cấu trúc của chúng. Các chất thuộc lớp này tham gia vào các phản ứng cộng, đốt cháy, oxy hóa, trùng hợp (quá trình kết hợp các phân tử nhỏ giống hệt nhau thành các phân tử lớn hơn). Các hydrocacbon
- Diene (ankadien) có công thức C H2n-2. Chúng đã có hai liên kết đôi và có thể tham gia vào các phản ứng cộng và phản ứng trùng hợp.
- Axetylen (alkynes) khác với các lớp khác ở chỗ có một liên kết ba. Công thức chung của chúng là C H2n-2. Đại diện đơn giản nhất - axetilen - C2H2. Tham gia vào các phản ứng cộng, oxi hóa và phản ứng trùng hợp.
- Hydrocacbon thơm (arenes) được đặt tên như vậy vì một số trong số chúng có mùi dễ chịu. Chúng có cấu trúc tuần hoàn. Công thức chung của chúng là CH2n-6. Đại diện đơn giản nhất là benzen - C6H6. Chúng có thể trải qua các phản ứng halogen hóa (thay thế nguyên tử hydro bằng nguyên tử halogen), nitrat hóa, bổ sung và oxy hóa.
