El estudio de un tema tan interesante como la química debe comenzar con lo básico, es decir, la clasificación y nomenclatura de los compuestos químicos. Esto te ayudará a no perderte en una ciencia tan compleja y a poner todos los nuevos conocimientos en su lugar.
Resumen brevemente las cosas principales
La nomenclatura de los compuestos químicos es un sistema que incluye todos los nombres de las sustancias químicas, sus grupos, clases y reglas, con cuya ayuda tiene lugar la formación de palabras de sus nombres. ¿Cuándo se desarrolló?
La primera nomenclatura de la química. compuestos fue desarrollado en 1787 por la Comisión de químicos franceses bajo la dirección de A. L. Lavoisier. Hasta ese momento, los nombres de las sustancias se daban arbitrariamente: según unos signos, según los métodos de obtención, según el nombre del descubridor, etc. Cada sustancia podía tener varios nombres, es decir, sinónimos. La Comisión decidió que cualquier sustancia debería tener un solo nombre; el nombre de una sustancia compleja puede constar de dos palabras que indican el tipoy el género de la conexión, y no debe contradecir las normas del idioma. Esta nomenclatura de compuestos químicos se convirtió en modelo para la creación a principios del siglo XIX de nomenclaturas de diversas nacionalidades, incluida la rusa. Esto se discutirá más adelante.
Tipos de nomenclatura de compuestos químicos
Parece que es simplemente imposible entender la química. Pero si nos fijamos en los dos tipos de nomenclatura química. conexiones, se puede ver que no todo es tan complicado. ¿Qué es esta clasificación? Aquí hay dos tipos de nomenclatura de compuestos químicos:
- inorgánico;
- orgánico.
¿Qué son?
Sustancias simples
La nomenclatura química de los compuestos inorgánicos son las fórmulas y los nombres de las sustancias. Una fórmula química es una imagen de símbolos y letras que refleja la composición de una sustancia utilizando el sistema periódico de Dmitry Ivanovich Mendeleev. El nombre es la imagen de la composición de una sustancia utilizando una palabra específica o un grupo de palabras. La construcción de fórmulas se lleva a cabo de acuerdo con las reglas de la nomenclatura de compuestos químicos y, usándolas, se da la designación.
El nombre de algunos elementos se forma a partir de la raíz de estos nombres en latín. Por ejemplo:
- С - Carbono, lat. carboneum, raíz "carb". Ejemplos de compuestos: CaC - carburo de calcio; CaCO3 - carbonato de calcio.
- N - Nitrógeno, lat. nitrogenio, raíz "nitr". Ejemplos de compuestos: NaNO3 - nitrato de sodio; Ca3N2 - nitruro de calcio.
- H - Hidrógeno, lat. hidrógeno,raíz hidro. Ejemplos de compuestos: NaOH - hidróxido de sodio; NaH - hidruro de sodio.
- O - Oxígeno, lat. oxigenio, raíz "buey". Ejemplos de compuestos: CaO - óxido de calcio; NaOH - hidróxido de sodio.
- Fe - Hierro, lat. ferrum, raíz "ferr". Ejemplos compuestos: K2FeO4 - ferrato de potasio, etc.
Los prefijos se utilizan para describir el número de átomos en un compuesto. En la tabla, por ejemplo, se toman sustancias tanto de química orgánica como inorgánica.
| Número de átomos | Prefijo | Ejemplo |
| 1 | mono- | monóxido de carbono - CO |
| 2 | di- | dióxido de carbono - CO2 |
| 3 | tres- | trifosfato de sodio - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | tetrahidroxoaluminato de sodio - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexano - C6H14 |
| 7 | hepta- | hepteno - C7H14 |
| 8 | octa- | octina - C8H14 |
| 9 | nona- | nonano - C9H20 |
| 10 | deca- | Decano - C10H22 |
Orgánicosustancias
Con los compuestos de química orgánica, no todo es tan simple como con los inorgánicos. El hecho es que los principios de la nomenclatura química de los compuestos orgánicos se basan en tres tipos de nomenclatura a la vez. A primera vista, esto parece sorprendente y confuso. Sin embargo, son bastante simples. Estos son los tipos de nomenclatura de compuestos químicos:
- histórico o trivial;
- sistemático o internacional;
- racional.
Actualmente, se utilizan para dar nombre a un determinado compuesto orgánico. Consideremos cada uno de ellos y asegurémonos de que la nomenclatura de las principales clases de compuestos químicos no sea tan complicada como parece.
Trivial
Esta es la primera nomenclatura que apareció al comienzo del desarrollo de la química orgánica, cuando no existía ni una clasificación de las sustancias ni una teoría de la estructura de sus compuestos. A los compuestos orgánicos se les asignaron nombres aleatorios según la fuente de producción. Por ejemplo, ácido málico, ácido oxálico. Además, los criterios distintivos por los que se dieron los nombres fueron el color, el olor y las propiedades químicas. Sin embargo, esto último rara vez sirvió como razón, porque durante este período de tiempo se conocía relativamente poca información sobre las posibilidades del mundo orgánico. Sin embargo, muchos nombres de esta nomenclatura bastante antigua y estrecha se usan a menudo hasta el día de hoy. Por ejemplo: ácido acético, urea, índigo (cristales de color púrpura), tolueno, alanina, ácido butírico y muchos otros.
Racional
Esta nomenclaturasurgió a partir del momento en que apareció la clasificación y la teoría unificada de la estructura de los compuestos orgánicos. Tiene carácter nacional. Los compuestos orgánicos reciben su nombre del tipo o clase a la que pertenecen, según sus características químicas y físicas (acetilenos, cetonas, alcoholes, etilenos, aldehídos, etc.). En la actualidad, dicha nomenclatura se usa solo en los casos en que brinda una idea visual y más detallada del compuesto en cuestión. Por ejemplo: metilacetileno, dimetilcetona, alcohol metílico, metilamina, ácido cloroacético y similares. Por lo tanto, a partir del nombre queda inmediatamente claro en qué consiste el compuesto orgánico, pero aún no se puede determinar la ubicación exacta de los grupos sustituyentes.
Internacional
Su nombre completo es la nomenclatura internacional sistemática de compuestos químicos IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Fue desarrollado y recomendado por los congresos de la IUPAC en 1957 y 1965. Las reglas de nomenclatura internacional, publicadas en 1979, se recopilaron en el Libro Azul.
La base de la nomenclatura sistemática de los compuestos químicos es la teoría moderna de la estructura y clasificación de las sustancias orgánicas. Este sistema tiene como objetivo resolver el principal problema de la nomenclatura: el nombre de todos los compuestos orgánicos debe incluir los nombres correctos de los sustituyentes (funciones) y su soporte - hidrocarburoesqueleto. Debe ser tal que pueda usarse para determinar la única fórmula estructural correcta.
El deseo de crear una nomenclatura química unitaria para los compuestos orgánicos se originó en los años 80 del siglo XIX. Esto sucedió después de la creación por parte de Alexander Mikhailovich Butlerov de la teoría de la estructura química, en la que había cuatro disposiciones principales que hablan sobre el orden de los átomos en una molécula, el fenómeno de la isomería, la relación entre la estructura y las propiedades de una sustancia, así como la influencia de los átomos entre sí. Este hecho tuvo lugar en 1892 en el Congreso de Químicos de Ginebra, que aprobó las reglas para la nomenclatura de los compuestos orgánicos. Estas reglas se incluyeron en los orgánicos llamados nomenclatura de Ginebra. Basado en él, se creó el popular libro de referencia de Beilstein.
Naturalmente, con el tiempo, la cantidad de compuestos orgánicos creció. Por ello, la nomenclatura se fue complicando cada vez más y surgieron nuevas incorporaciones, que fueron anunciadas y aprobadas en el siguiente congreso, celebrado en 1930 en la ciudad de Lieja. Las innovaciones se basaron en la comodidad y la concisión. Y ahora la nomenclatura internacional sistemática ha absorbido algunas de las disposiciones tanto de Ginebra como de Lieja.
Así, estos tres tipos de sistematización son los principios básicos de la nomenclatura química de los compuestos orgánicos.
Clasificación de compuestos simples
Ahora es el momento de familiarizarse con lo más interesante: la clasificación de las sustancias orgánicas e inorgánicas.
Ahora el mundoSe conocen miles de compuestos inorgánicos diferentes. Es casi imposible conocer todos sus nombres, fórmulas y propiedades. Por lo tanto, todas las sustancias de la química inorgánica se dividen en clases que agrupan a todos los compuestos según una estructura y propiedades similares. Esta clasificación se muestra en la siguiente tabla.
| Sustancias inorgánicas | |
| Sencillo | Metal (metales) |
| No metálicos (no metales) | |
| Anfótero (anfígenos) | |
| Gases nobles (aerógenos) | |
| Complejo | Óxidos |
| Hidróxidos (bases) | |
| Sales | |
| Compuestos binarios | |
| Ácidos | |
Para la primera división, usamos de cuántos elementos consta una sustancia. Si a partir de átomos de un elemento, entonces es simple, y si a partir de dos o más, complejo.
Consideremos cada clase de sustancias simples:
- Los metales son los elementos ubicados en el primer, segundo y tercer grupo (excepto el boro) de la tabla periódica de D. I. Mendeleev, así como elementos de décadas, lantonoides y octinoides. Todos los metales tienen propiedades físicas comunes (ductilidad, conductividad térmica y eléctrica, brillo metálico) y químicas (reducción, interacción con agua, ácido, etc.).
- Los no metales incluyen todos los elementos de los grupos octavo, séptimo y sexto (excepto el polonio), así como arsénico, fósforo, carbono (del quinto grupo), silicio, carbono (del cuarto grupo) y boro (del tercero).
- AnfóteroLos compuestos son aquellos compuestos que pueden exhibir las propiedades tanto de los no metales como de los metales. Por ejemplo, aluminio, zinc, berilio, etc.
- Los gases nobles (inertes) incluyen elementos del octavo grupo: radón, xeon, criptón, argón, neón, helio. Su propiedad común es la baja actividad.
Dado que todas las sustancias simples están compuestas por átomos del mismo elemento de la tabla periódica, sus nombres suelen coincidir con los nombres de estos elementos químicos de la tabla.
Para distinguir entre los conceptos de "elemento químico" y "sustancia simple", a pesar de la similitud de los nombres, debe comprender lo siguiente: con la ayuda del primero, se forma una sustancia compleja, se une a los átomos de otros elementos, no puede ser considerada separadamente como sustancias. El segundo concepto nos permite saber que esta sustancia tiene propiedades propias, sin estar asociada a otras. Por ejemplo, hay oxígeno que forma parte del agua y hay oxígeno que respiramos. En el primer caso, el elemento como parte del todo es el agua, y en el segundo caso, como sustancia en sí misma, que respira el organismo de los seres vivos.
Ahora considere cada clase de sustancias complejas:
- Los óxidos son una sustancia compleja que consta de dos elementos, uno de los cuales es el oxígeno. Los óxidos son: básicos (cuando se disuelven en agua, se convierten en bases), anfóteros (formados con la ayuda de metales anfóteros), ácidos (formados por no metales en estados de oxidación de +4 a +7), dobles (formados con la participación de los metales en diferentesgrados oxidantes) y no formadores de sales (por ejemplo, NO, CO, N2O y otros).
- Los hidróxidos incluyen sustancias que tienen en su composición un grupo - OH (grupo hidroxilo). Son: básicos, anfóteros y ácidos.
- Las sales se denominan compuestos complejos, que incluyen un catión metálico y un anión de un residuo ácido. Las sales son: medio (catión metálico + anión residuo ácido); ácido (catión metálico + átomo(s) de hidrógeno sin sustituir + residuo ácido); básico (catión metálico + residuo ácido + grupo hidroxilo); doble (dos cationes metálicos + residuo ácido); mixto (catión metálico + dos residuos de ácido).
- Un compuesto binario es un compuesto de dos elementos o un compuesto de múltiples elementos, que incluye no más de un catión o anión, o un catión complejo o anión. Por ejemplo, KF, CCl4, NH3 y así sucesivamente.
- Los ácidos incluyen sustancias complejas cuyos cationes son exclusivamente iones de hidrógeno. Sus aniones negativos se denominan residuos ácidos. Estos compuestos complejos pueden ser oxigenados o anóxicos, monobásicos o dibásicos (dependiendo del número de átomos de hidrógeno), fuertes o débiles.
Clasificación de compuestos orgánicos
Como saben, cualquier clasificación se basa en ciertas características. La clasificación moderna de los compuestos orgánicos se basa en dos características muy importantes:
- estructura del esqueleto de carbono;
- presencia de grupos funcionales en la molécula.
Un grupo funcional son aquellos átomos o un grupo de átomos de los que dependen las propiedades de las sustancias. Determinan a qué clase pertenece un compuesto en particular.
| Hidrocarburos | ||
| Acíclico | Límite | |
| Ilimitado | Etileno | |
| Acetileno | ||
| Diene | ||
| Cíclico | Cicloalcanos | |
| Aromático | ||
- alcoholes (-OH);
- aldehídos (-COH);
- ácidos carboxílicos (-COOH);
- aminas (-NH2).
Para el concepto de la primera división de los hidrocarburos en clases cíclicas y acíclicas, es necesario familiarizarse con los tipos de cadenas carbonadas:
- Lineal (los carbonos están dispuestos a lo largo de una línea recta).
- Ramificado (uno de los carbonos de la cadena tiene enlace con los otros tres carbonos, es decir, se forma una ramificación).
- Cerrado (los átomos de carbono forman un anillo o ciclo).
Aquellos carbonos que tienen ciclos en su estructura se llaman cíclicos, y el resto se llaman acíclicos.
Una breve descripción de cada clase de compuestos orgánicos
- Los hidrocarburos saturados (alcanos) no son capaces de añadir hidrógeno ni ningún otro elemento. Su fórmula general es C H2n+2. El representante más simple de los alcanos es el metano (CH4). Todos los compuestos posteriores de esta clase son similares al metano en su estructura ypropiedades, pero difieren de él en su composición por uno o más grupos -CH2-. Tal serie de compuestos que obedecen este patrón se llama homólogo. Los alcanos pueden entrar en reacciones de sustitución, combustión, descomposición e isomerización (transformación en carbonos ramificados).
- Los cicloalcanos son similares a los alcanos, pero tienen una estructura cíclica. Su fórmula es C H2n. Pueden participar en reacciones de adición (por ejemplo, hidrógeno, convirtiéndose en alcanos), sustitución y deshidrogenación (abstracción de hidrógeno).
- Los hidrocarburos insaturados de la serie del etileno (alquenos) incluyen hidrocarburos con la fórmula general C H2n. El representante más simple es el etileno - C2H4. Tienen un doble enlace en su estructura. Las sustancias de esta clase están involucradas en las reacciones de adición, combustión, oxidación, polimerización (el proceso de combinar pequeñas moléculas idénticas en otras más grandes).
- Los hidrocarburos de dieno (alcadienos) tienen la fórmula C H2n-2. Ya tienen dos enlaces dobles y pueden participar en reacciones de adición y polimerización.
- El acetileno (alquinos) se diferencia de otras clases por tener un triple enlace. Su fórmula general es C H2n-2. El representante más simple - acetileno - C2H2. Entra en reacciones de adición, oxidación y polimerización.
- Los hidrocarburos aromáticos (arenos) se llaman así porque algunos de ellos tienen un olor agradable. Tienen una estructura cíclica. Su fórmula general es CH2n-6. El representante más simple es el benceno - C6H6. Pueden sufrir reacciones de halogenación (reemplazo de átomos de hidrógeno por átomos de halógeno), nitración, adición y oxidación.
