Химическая номенклатура — это набор правил, позволяющих создавать систематические названия химических соединений . Наиболее часто используемая во всем мире номенклатура создана и разработана Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC).
Номенклатура ИЮПАК гарантирует, что каждое соединение (и его различные изомеры ) имеет только одно официально принятое название, известное как Систематическое название ИЮПАК , однако некоторые соединения могут иметь альтернативные названия, которые также приняты, известные как Рекомендуемое название ИЮПАК , которое обычно берется из Общего/ Тривиальное/историческое название этого соединения. Предпочтительно, чтобы название также отражало структуру или химический состав соединения.
Например, основным компонентом белого уксуса является CH3COOH, который обычно называют уксусной кислотой , а также является его рекомендуемым названием IUPAC , но его формальное систематическое название IUPAC — этановая кислота.
Правила ИЮПАК по наименованию органических и неорганических соединений содержатся в двух публикациях, известных как Синяя книга [1] [2] и Красная книга [3] соответственно . Третья публикация, известная как « Зеленая книга» , [4] рекомендует использовать символы для физических величин (совместно с IUPAP ), а четвертая, « Золотая книга» , [5] определяет многие технические термины, используемые в химии. Подобные сборники существуют по биохимии [6] (« Белая книга» совместно с IUBMB ), аналитической химии [7] (« Оранжевая книга » ), химии макромолекул [8] (« Пурпурная книга» ) и клинической химии [9] ( «Оранжевая книга») . Серебряная книга ). Эти «цветные книги» дополняются конкретными рекомендациями, периодически публикуемыми в журнале Pure and Applied Chemistry .
Основная цель химической номенклатуры — устранить неоднозначность устных или письменных названий химических соединений: каждое название должно относиться к одному соединению. Во-вторых, каждое соединение должно иметь только одно название, хотя в некоторых случаях допустимы и альтернативные названия.
Предпочтительно, чтобы название также отражало структуру или химический состав соединения. Это достигается за счет номенклатуры Международного химического идентификатора (InChI). Однако номенклатура номеров CAS Американского химического общества не отражает структуру соединения.
Используемая номенклатура зависит от потребностей пользователя, поэтому не существует единой правильной номенклатуры. Скорее, разные номенклатуры подходят для разных обстоятельств.
Общее название позволит успешно идентифицировать химическое соединение в данном контексте. Без контекста название должно указывать хотя бы на химический состав . Если быть более конкретным, название, возможно, должно отражать трехмерное расположение атомов. Это требует добавления большего количества правил в стандартную систему IUPAC ( система Chemical Abstracts Service (CAS) является наиболее часто используемой в этом контексте) за счет более длинных и менее знакомых названий.
Систему ИЮПАК часто критикуют за неспособность различать соответствующие соединения (например, за различную реакционную способность аллотропов серы , которые ИЮПАК не различает). Хотя ИЮПАК имеет удобочитаемое преимущество перед нумерацией CAS, названия ИЮПАК для некоторых более крупных и важных молекул (таких как рапамицин ) едва удобочитаемы для человека, поэтому вместо них используются общие названия.
Принято считать, что цели лексикографии и химической номенклатуры различаются и в некоторой степени противоречат друг другу. Словари слов, как в традиционной печати, так и в Интернете, собирают и сообщают значения слов по мере их использования и изменения с течением времени. В интернет-словарях с ограниченным формальным редакционным процессом или вообще без него определения — в данном случае определения химических названий и терминов — могут быстро меняться, не заботясь о формальном или историческом значении. Однако химическая номенклатура ( лучшим примером является номенклатура ИЮПАК ) обязательно является более ограничительной: ее цель — стандартизировать общение и практику, чтобы при использовании химического термина он имел фиксированное значение, связанное с химической структурой, тем самым давая представление о химических свойствах. и производные молекулярные функции. Эти разные цели могут повлиять на понимание, особенно в отношении химических классов, которые привлекли всеобщее внимание. Примеры их эффекта следующие:
Быстрые темпы, с которыми значения могут меняться в Интернете, особенно для химических соединений, которые воспринимаются как полезные для здоровья, приписываемые правильно или ошибочно, усложняют моносемию номенклатуры (и, следовательно, доступ к пониманию SAR). Конкретные примеры приведены в статье о полифенолах , где различные определения в Интернете и общепринятые определения противоречат любой принятой химической номенклатуре, связывающей структуру полифенолов и биологическую активность .
Номенклатура алхимии носит описательный характер, но не отражает эффективно функции, упомянутые выше. Мнения расходятся относительно того, было ли это намеренным со стороны первых практиков алхимии или же это было следствием конкретных (и часто эзотерических) теорий, согласно которым они работали. Хотя оба объяснения, вероятно, в некоторой степени верны, примечательно, что первая «современная» система химической номенклатуры появилась в то же время, что и различие (Лавуазье ) между элементами и соединениями , в конце восемнадцатого века.
Французский химик Луи-Бернар Гитон де Морво опубликовал свои рекомендации [ 10] в 1782 году, надеясь, что его «постоянный метод деноминации» «поможет интеллекту и облегчит память». Система была усовершенствована в сотрудничестве с Бертолле , де Фуркруа и Лавуазье , [11] и продвинута последним в учебнике, который просуществовал еще долгое время после его смерти на гильотине в 1794 году . [12] Проект был также одобрен Йёнсом Якобом Берцелиусом , [13] [14] , который адаптировал идеи для немецкоязычного мира.
Рекомендации Гайтона касались только того, что сейчас будет известно как неорганические соединения. С массовым распространением органической химии в середине девятнадцатого века и более глубоким пониманием структуры органических соединений возникла потребность в менее специальной системе номенклатуры, как только появилась теоретическая основа, сделавшая это возможным. Международная конференция была созвана в Женеве в 1892 году национальными химическими обществами, на которой были разработаны первые широко принятые предложения по стандартизации. [15]
Комиссия была создана в 1913 году Советом Международной ассоциации химических обществ, но ее работа была прервана Первой мировой войной . После войны эта задача перешла к недавно созданному Международному союзу теоретической и прикладной химии , который впервые назначил комиссии по органической, неорганической и биохимической номенклатуре в 1921 году и продолжает делать это по сей день.
Разработана номенклатура как для органической, так и для неорганической химии. Есть еще обозначения, связанные со структурой – см. Дескриптор (химия) .
Для ионных бинарных соединений типа I катион ( в большинстве случаев металл ) называется первым, а анион ( обычно неметалл ) — вторым. Катион сохраняет свое название элемента (например, железо или цинк ), но суффикс неметалла меняется на -ide . Например, соединение LiBr состоит из катионов Li + и анионов Br- ; поэтому его называют бромидом лития . Соединение BaO , состоящее из катионов Ba 2+ и анионов O 2- , называется оксидом бария .
Степень окисления каждого элемента однозначна. Когда эти ионы объединяются в бинарное соединение типа I, их равные, но противоположные заряды нейтрализуются, поэтому суммарный заряд соединения равен нулю.
Ионные бинарные соединения типа II — это те, в которых катион не имеет только одной степени окисления. Это распространено среди переходных металлов . Чтобы назвать эти соединения, необходимо определить заряд катиона, а затем дать название, как это было бы сделано для ионных соединений типа I, за исключением того, что римская цифра (обозначающая заряд катиона) пишется в круглых скобках рядом с катионом. название (иногда его называют номенклатурой акций ). Например, для соединения FeCl 3 катион железа может встречаться в виде Fe 2+ и Fe 3+ . Чтобы соединение имело нулевой суммарный заряд, катион должен быть Fe 3+ , чтобы три аниона Cl - могли быть сбалансированы (3+ и 3- балансируются до 0). Таким образом, это соединение называется хлоридом железа (III) . Другим примером может быть соединение PbS 2 . Поскольку анион S 2- имеет в формуле нижний индекс 2 (что дает заряд 4-), соединение должно быть сбалансировано с зарядом 4+ на катионе Pb ( свинец может образовывать катионы с зарядом 4+ или 2+). ). Таким образом, соединение состоит из одного катиона Pb 4+ на каждые два аниона S 2- , соединение сбалансировано, а его название записывается как сульфид свинца (IV) .
Более старая система, основанная на латинских названиях элементов, также иногда используется для обозначения ионных бинарных соединений типа II. В этой системе к металлу (вместо римской цифры рядом с ним) добавляется суффикс «-ic» или «-ous», обозначающий его степень окисления («-ous» для низшей, «-ic» для высшей степени окисления). ). Например, соединение FeO содержит катион Fe 2+ (который уравновешивается анионом O 2− ). Поскольку эта степень окисления ниже, чем другая возможность ( Fe 3+ ), это соединение иногда называют оксидом железа . Для соединения SnO 2 ионом олова является Sn 4+ (уравновешивающий заряд 4- двух анионов O 2- ), и поскольку это более высокая степень окисления, чем альтернатива ( Sn 2+ ), это соединение называемый оксид олова .
Некоторые ионные соединения содержат многоатомные ионы , которые представляют собой заряженные образования, содержащие два или более типа атомов, связанных ковалентной связью. Важно знать названия распространенных многоатомных ионов; к ним относятся:
Формула Na 2 SO 3 обозначает, что катионом является натрий , или Na + , а анионом является сульфит-ион ( SO2-3). Поэтому это соединение получило название сульфит натрия . Если данная формула представляет собой Ca(OH) 2 , то можно видеть, что OH − представляет собой гидроксид-ион. Поскольку заряд иона кальция равен 2+, имеет смысл иметь два иона OH - , чтобы уравновесить заряд. Поэтому и название соединения — гидроксид кальция . Если попросить написать формулу хромата меди(I), римская цифра укажет, что ион меди представляет собой Cu + , и можно будет определить, что соединение содержит хромат-ион ( CrO2-4). Два иона меди 1+ необходимы для уравновешивания заряда одного иона хромата 2-, поэтому формула Cu 2 CrO 4 .
Бинарные соединения типа III связаны ковалентно . Ковалентная связь возникает между неметаллическими элементами. Соединения, связанные ковалентной связью, также известны как молекулы . Для соединения первый элемент называется первым и имеет полное имя элемента. Второй элемент назван так, как если бы он был анионом (базовое имя элемента + суффикс -ide ). Затем для обозначения количества каждого присутствующего атома используются префиксы: эти префиксы моно- (один), ди- (два), три- (три), тетра- (четыре), пента- (пять), гекса- ( шесть), гепта- (семь), окта- (восемь), нона- (девять) и дека- (десять). Префикс mono- никогда не используется с первым элементом. Таким образом, NCl 3 называется трихлоридом азота , BF 3 называется трифторидом бора , а P 2 O 5 называется пентаоксидом дифосфора (хотя букву а в префиксе пента- на самом деле не следует опускать перед гласной: Красная книга ИЮПАК, 2005 г., стр. 69). говорится: «Не следует исключать последние гласные мультипликативных префиксов (хотя «моноксид», а не «монооксид», является допустимым исключением из-за общего использования)»).
Углекислый газ пишется CO 2 ; Тетрафторид серы обозначается SF 4 . Однако некоторые соединения имеют общепринятые названия. H 2 O , например, обычно называют водой , а не диоксидом водорода , а NH 3 предпочтительно называют аммиаком , а не тригидридом азота .
Этот метод наименования обычно соответствует установленной органической номенклатуре ИЮПАК. Гидридам элементов основной группы (группы 13–17) дают основное название, оканчивающееся на -ан , например, боран ( B H 3 ), оксидан ( H 2 O ) , фосфан ( PH 3 ) (Хотя название фосфин также в обычном использовании не рекомендуется ИЮПАК). Таким образом , соединение P Cl 3 будет называться трихлорфосфаном (с «заменителем» хлора). Однако не все такие имена (или основы) происходят от имени элемента. Например, N H 3 называется « азаном ».
Этот метод наименования был разработан в основном для координационных соединений, хотя его можно применять и более широко. Примером его применения является [CoCl(NH 3 ) 5 ]Cl 2 , хлорид пентаамминхлоридокобальта(III).
Лиганды также имеют особое соглашение об именах. В то время как хлорид в замещающем названии становится префиксом хлор- , для лиганда он становится хлоридо- .
[1] [2] [3]
