Come si formano i nomi dei reagenti chimici (nomenclatura chimica).

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8.1. Cos'è la nomenclatura chimica

La nomenclatura chimica si è sviluppata gradualmente nel corso di diversi secoli. Man mano che la conoscenza chimica si accumulava, è cambiata più volte. Viene perfezionato e sviluppato anche adesso, il che è collegato non solo all'imperfezione di alcune regole di nomenclatura, ma anche al fatto che gli scienziati scoprono costantemente nuovi e nuovi composti, che a volte risultano nominati (e talvolta addirittura messi insieme formule), utilizzando le regole esistenti impossibile. Le regole di nomenclatura attualmente accettate dalla comunità scientifica di tutto il mondo sono contenute in una pubblicazione in più volumi: “IUPAC Nomenclature Rules for Chemistry”, il cui numero di volumi è in continuo aumento.
Conosci già i tipi di formule chimiche e alcune regole per la loro composizione. Come si chiamano le sostanze chimiche?
Usando le regole della nomenclatura, puoi creare sistematico Nome sostanze.

Per molte sostanze, oltre a quelle sistematiche, tradizionali, cosiddette banale titoli. Quando apparivano, questi nomi riflettevano determinate proprietà delle sostanze, metodi di preparazione o contenevano il nome di ciò da cui era stata isolata la sostanza. Confronta i nomi sistematici e banali delle sostanze riportate nella Tabella 25.

Anche tutti i nomi dei minerali (sostanze naturali che compongono le rocce) sono banali, ad esempio: quarzo (SiO 2); salgemma o salgemma (NaCl); blenda di zinco, o sfalerite (ZnS); minerale di ferro magnetico o magnetite (Fe 3 O 4); pirolusite (MnO2); fluorite, o fluorite (CaF 2) e molti altri.

Tabella 25. Nomi sistematici e banali di alcune sostanze

Per alcune delle sostanze più conosciute o diffuse vengono utilizzati solo nomi banali, ad esempio: acqua, ammoniaca, metano, diamante, grafite e altre. In questo caso, a volte vengono chiamati nomi così banali speciale.
Imparerai come sono composti i nomi delle sostanze appartenenti alle diverse classi nei paragrafi successivi.

NOMENCLATURA CHIMICA, NOME SISTEMATICO, NOME BANALE, NOME SPECIALE.
1. Annota dieci nomi banali di qualsiasi composto (non nella tabella) dai capitoli precedenti del libro di testo, annota le formule di queste sostanze e dai i loro nomi sistematici.
2. Cosa significano i nomi banali "sale da cucina", "carbonato di sodio", "monossido di carbonio", "magnesia bruciata"?

I nomi delle sostanze più semplici coincidono con i nomi degli elementi corrispondenti. Solo tutte le modifiche allotropiche del carbonio hanno i loro nomi speciali: diamante, grafite, carbina e altri. Inoltre, una delle modifiche allotropiche dell'ossigeno ha il suo nome speciale: l'ozono.
La formula più semplice di una sostanza non molecolare semplice consiste solo nel simbolo dell'elemento corrispondente, ad esempio: Na - sodio, Fe - ferro, Si - silicio.
Le modifiche allotropiche sono designate utilizzando indici alfabetici o lettere dell'alfabeto greco:

C(a) – diamante; - Sn – stagno grigio;
C (gr) – grafite; - Sn – stagno bianco.

Nelle formule molecolari delle sostanze molecolari semplici, l'indice, come sapete, mostra il numero di atomi nella molecola della sostanza:
H2 – idrogeno; O2 – ossigeno; Cl2 – cloro; O3 – ozono.

Secondo le regole della nomenclatura, il nome sistematico di tale sostanza deve contenere un prefisso che indica il numero di atomi nella molecola:
H2 – diidrogeno;
O 3 – triossigeno;
P4 – tetrafosforo;
S 8 - ottasolfuro, ecc., ma attualmente questa regola non è ancora stata generalmente accettata.

Tabella 26.Prefissi numerici

Secondo la regola generale, nella formula di una sostanza binaria, il simbolo di un elemento con un'elettronegatività degli atomi inferiore è posto al primo posto e al secondo posto - con uno più alto, ad esempio: NaF, BaCl 2, CO 2, OF 2 (e non FNa, Cl 2 Ba, O 2 C o F 2 O!).
Poiché i valori di elettronegatività per gli atomi di diversi elementi vengono costantemente perfezionati, vengono solitamente utilizzate due regole pratiche:
1. Se un composto binario è un composto di un elemento che forma un metallo con elemento costituente un non metallo, il simbolo dell'elemento costituente il metallo è sempre posto al primo posto (a sinistra).
2. Se entrambi gli elementi inclusi nel composto sono elementi che formano non metalli, i loro simboli sono disposti nella seguente sequenza:

B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.

Nota: va ricordato che il posto dell'azoto in questa serie pratica non corrisponde alla sua elettronegatività; come regola generale va posto tra il cloro e l'ossigeno.

Esempi: Al 2 O 3, FeO, Na 3 P, PbCl 2, Cr 2 S 3, UO 2 (secondo la prima regola);
BF 3, CCl 4, As 2 S 3, NH 3, SO 3, I 2 O 5, OF 2 (secondo la seconda regola).
Il nome sistematico di un composto binario può essere dato in due modi. Ad esempio, la CO 2 può essere chiamata anidride carbonica - conosci già questo nome - e monossido di carbonio (IV). Nel secondo nome, tra parentesi è indicato il numero di stock (stato di ossidazione) del carbonio. Questo viene fatto per distinguere questo composto dal CO - monossido di carbonio (II).
È possibile utilizzare entrambi i tipi di nome, a seconda di quale sia più conveniente in questo caso.

Esempi (i nomi più convenienti sono evidenziati):

Altri esempi:

Se gli atomi dell'elemento che si trova per primo nella formula di una sostanza presentano solo uno stato di ossidazione positivo, di solito non vengono utilizzati né prefissi numerici né la designazione di questo stato di ossidazione nel nome della sostanza, ad esempio:
Na2O – ossido di sodio; KCl – cloruro di potassio;
Cs 2 S – solfuro di cesio; BaCl 2 – cloruro di bario;
BCl 3 – cloruro di boro; HCl – acido cloridrico (acido cloridrico);
Al2O3 – ossido di alluminio; H 2 S – idrogeno solforato (idrogeno solforato).

1. Componi nomi sistematici di sostanze (per sostanze binarie - in due modi):
a) O2, FeBr2, BF3, CuO, HI;
b) N 2, FeCl 2, Al 2 S 3, CuI, H 2 Te;
c) I 2, PCl 5, MnBr 2, BeH 2, Cu 2 O.
2.Nominare ciascuno degli ossidi di azoto in due modi: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5. Enfatizza nomi più user-friendly.
3. Annotare le formule delle seguenti sostanze:
a) fluoruro di sodio, solfuro di bario, idruro di stronzio, ossido di litio;
b) fluoruro di carbonio (IV), solfuro di rame (II), ossido di fosforo (III), ossido di fosforo (V);
c) biossido di silicio, pentossido di diiodio, triossido di difosforo, solfuro di carbonio;
d) seleniuro di idrogeno, bromuro di idrogeno, ioduro di idrogeno, tellururo di idrogeno;
e) metano, silano, ammoniaca, fosfina.
4. Formulare le regole per comporre formule per sostanze binarie in base alla posizione degli elementi che compongono questa sostanza nel sistema di elementi.

Come hai già notato, nella formula di un composto binario, il primo posto è il simbolo di un catione o un atomo con carica parziale positiva, e il secondo è il simbolo di un anione o un atomo con carica parziale negativa. Le formule per le sostanze più complesse sono compilate allo stesso modo, ma il posto degli atomi o degli ioni semplici in esse è occupato da gruppi di atomi o ioni complessi.
Ad esempio, considera il composto (NH 4) 2 CO 3. In esso, la formula del catione complesso (NH 4) è al primo posto e la formula dell'anione complesso (CO 3 2) è al secondo posto.
Nella formula dello ione più complesso viene posto per primo il simbolo dell'atomo centrale, cioè dell'atomo a cui sono associati i restanti atomi (o gruppi di atomi) di questo ione, e lo stato di ossidazione dell'atomo centrale è indicato nel nome.

Esempi di nomi sistematici:
Na 2 SO 4 tetraossosolfato di sodio (VI),
K 2 SO 3 potassio(II) trioxosolfato(IV),
CaCO 3 trioxocarbonato di calcio(II)(IV),
(NH 4) 3 PO 4 tetraossofosfato di ammonio (V),
PH 4 Cl cloruro di fosfonio,
Mg(OH)2 idrossido di magnesio(II).

Tali nomi riflettono accuratamente la composizione del composto, ma sono molto ingombranti. Pertanto, quelli abbreviati ( semi-sistematico) nomi di questi composti:
Na 2 SO 4 solfato di sodio,
K 2 SO 3 solfito di potassio,
CaCO 3 carbonato di calcio,
(NH 4) 3 PO 4 fosfato di ammonio,
Mg(OH)2idrossido di magnesio.

I nomi sistematici degli acidi sono composti come se l'acido fosse un sale di idrogeno:
H 2 SO 4 idrogeno tetraossosolfato (VI),
H 2 CO 3 trioxocarbonato di idrogeno (IV),
H 2 esafluorosilicato di idrogeno (IV). (Scoprirai le ragioni per l'utilizzo delle parentesi quadre nella formula di questo composto in seguito)
Ma per gli acidi più noti, le regole di nomenclatura consentono l'uso dei loro nomi banali, che, insieme ai nomi degli anioni corrispondenti, sono riportati nella Tabella 27.

Tabella 27.Nomi di alcuni acidi e dei loro anioni

Un insieme di regole su come denominare un particolare composto chimico è chiamato nomenclatura chimica. Inizialmente, i nomi delle sostanze chimiche apparivano senza regole o sistematicità: ora tali nomi sono chiamati "banali". Molti nomi utilizzati da centinaia e talvolta migliaia di anni (ad esempio acido acetico) sono ancora in uso oggi.

Quale nomenclatura è migliore

Da quando la chimica è diventata una scienza, sono stati fatti ripetuti tentativi di sistematizzare i nomi chimici. Al momento, ci sono molte nomenclature chimiche che sono più o meno popolari. Le più comuni sono la nomenclatura razionale per i composti inorganici e le regole di nomenclatura per i composti organici IUPAC del 1957. Tuttavia, non esiste un sistema di nomi assolutamente universale; diverse organizzazioni, pubblicazioni scientifiche e persino paesi preferiscono l'una o l'altra nomenclatura, quindi quasi tutte le nomenclature contengono tabelle di sinonimi. Ad esempio, l'acqua può essere chiamata monossido di diidrogeno o H2O e l'acido solforico può essere chiamato diidrogeno tetraossosolfato o H2SO4. Nella tavola periodica, ogni elemento ha due nomi, ad esempio designazioni russe e internazionali: stagno e Sn (Stannum), argento e Ag (Argentum).

In Russia vengono utilizzate nomenclature diverse. Rospatent consiglia di utilizzare Chemical Abstracts; GOST utilizza le regole IUPAC (Unione internazionale di chimica pura e applicata). Allo stesso tempo, si ritiene ragionevole utilizzare nomi banali consolidati per sostanze note da tempo: soda, acqua, acido citrico, ma per sostanze nuove, soprattutto organiche, di composizione complessa, è meglio usare nomi sistematici che riflettano struttura del composto.

Tassonomia delle sostanze inorganiche

I nomi dei composti inorganici si basano sui nomi russi degli elementi o sull'uso delle radici dei nomi latini tradizionali: nitruro di Nitrogenium, diossigeno, bromuro, ossido di Oxygenium, solfuro di zolfo, carbonato di Carboneum, ecc. Per indicare il numero di atomi in un composto si usano i prefissi, ad esempio mono- (uno), di- (due), tetra- (quattro), deca- (dieci), dodeca- (dodici). Per un numero indefinito si scrive p- (poli-).

Il nome di una sostanza chimica riflette la sua formula chimica, costituita da ioni reali o convenzionali. I nomi si leggono da destra a sinistra. Il numero di ioni è indicato utilizzando un prefisso oppure lo stato di ossidazione con un numero romano tra parentesi:
SnO2 - biossido di stagno, ossido di stagno (IV);
SnO - monossido di stagno, ossido di stagno(II).

Per le sostanze conosciute vengono utilizzati nomi consolidati: acqua, ammoniaca, idrogeno solforato, ozono, ossigeno, acido fluoridrico, ecc.

Nomi degli acidi e degli alcali

I nomi degli acidi sono costituiti dal nome della sostanza formante e dalla parola "acido": acido carbonico, acido nitrico, acido cloridrico. Per gli acidi meno conosciuti vengono utilizzate le regole per costruire nomi per composti complessi. Ad esempio, l'acido idrofluoroborico HBF4 è anche chiamato acido tetrafluoroborico.

I nomi degli alcali sono costituiti dal nome del metallo e dalla parola “idrossido (idrossido)”: idrossido di sodio, idrossido di calcio.

Nomi dei sali

Sono formati dal nome del residuo acido e del metallo. Il principale è il residuo acido. Il suffisso “-at/-it” viene utilizzato per i sali contenenti ossigeno e “-id” per i sali non contenenti ossigeno. Ad esempio, NaBr è bromuro di sodio, K2CO3 è carbonato di potassio.
Per i sali contenenti ossigeno vengono utilizzati vari suffissi e prefissi per indicare il grado di ossidazione del residuo acido.
Come base viene utilizzato il suffisso “-at”.
quando lo stato di ossidazione diminuisce si usa prima il suffisso “-it”, poi, oltre al suffisso “-it”, il prefisso “ipo-”.
Per un grado di ossidazione più elevato il suffisso “-at” viene integrato con il prefisso “per-”. Per esempio,
NaClO4 - perclorato di sodio,
NaClO3 - clorato di sodio,
NaClO2 - clorito di sodio,
NaClO - ipoclorito di sodio.

Sali acidi e basici, idrati cristallini e alcuni altri gruppi hanno i propri nomi di gruppo e regole di formazione. Ad esempio, per gli idrati cristallini, la parola “idrato” viene utilizzata prima del nome del sale. Allume è il nome generale di una classe di doppi solfati, ad esempio KAl(SO4)2*12H2O - allume di potassio.

Per le sostanze organiche vengono utilizzate regole di nomenclatura che riflettono la struttura di questi composti. Li vedremo nei nostri prossimi articoli.

Massa molecolare relativa - massa (a.u.m.) 6,02 × 10 23 molecole di una sostanza complessa. Numericamente uguale alla massa molare, ma diversa nella dimensione.

1. Gli atomi nelle molecole sono collegati tra loro in una certa sequenza. La modifica di questa sequenza porta alla formazione di una nuova sostanza con nuove proprietà.
2. La combinazione degli atomi avviene in accordo con la loro valenza.
3. Le proprietà delle sostanze dipendono non solo dalla loro composizione, ma anche dalla “struttura chimica”, cioè dall'ordine di connessione degli atomi nelle molecole e dalla natura della loro reciproca influenza. Gli atomi che sono direttamente collegati tra loro si influenzano maggiormente a vicenda.

Effetto termico della reazione- questo è il calore che viene rilasciato o assorbito da un sistema durante una reazione chimica che si verifica in esso. A seconda che la reazione avvenga con rilascio di calore o sia accompagnata da assorbimento di calore, si distinguono reazioni eso- ed endotermiche. Il primo, di regola, include tutte le reazioni di connessione e il secondo - le reazioni di decomposizione.

Velocità di reazione chimica- variazione della quantità di una delle sostanze reagenti per unità di tempo in un'unità di spazio di reazione.

Energia interna del sistema- l'energia totale del sistema interno, compresa l'energia di interazione e movimento di molecole, atomi, nuclei, elettroni negli atomi, energia intranucleare e altri tipi di energia, ad eccezione dell'energia cinetica e potenziale del sistema nel suo insieme.

Entalpia standard (calore) di formazione di una sostanza complessa- l'effetto termico della reazione di formazione di 1 mole di questa sostanza da sostanze semplici che si trovano in uno stato di aggregazione stabile in condizioni standard (= 298 K e una pressione di 101 kPa).

Fin dall'inizio dei tempi, le persone si sono interessate alla composizione, alla struttura e all'interazione di tutto ciò che le circonda. Questa conoscenza è combinata in un'unica scienza: la chimica. Nell'articolo considereremo di cosa si tratta, le sezioni della chimica e la necessità di studiarla.

e perché studiarlo?

La chimica è uno dei numerosi rami delle scienze naturali, la scienza delle sostanze. Lei sta studiando:

• struttura e composizione delle sostanze;
• proprietà degli elementi del mondo circostante;
• trasformazioni di sostanze che dipendono dalle loro proprietà;
• cambiamenti nella composizione di una sostanza durante una reazione chimica;
• leggi e modelli di cambiamento delle sostanze.

La chimica considera tutti gli elementi dal punto di vista della composizione atomica e molecolare. È strettamente correlato alla biologia e alla fisica. Ci sono anche molte aree della scienza che sono borderline, cioè sono studiate, ad esempio, sia dalla chimica che dalla fisica. Questi includono: biochimica, chimica quantistica, fisica chimica, geochimica, chimica fisica e altri.

I principali rami della chimica in letteratura sono:

1. Chimica organica.
2. Chimica inorganica.
3. Biochimica.
4. Chimica fisica.
5. Chimica analitica.

Chimica organica

La chimica può essere classificata in base alle sostanze studiate in:

• inorganico;
• biologico.

Considereremo la prima area di studio nel paragrafo successivo. Perché la chimica organica è stata separata in una sezione separata? Perché studia i composti del carbonio e le sostanze che li contengono. Oggi si conoscono circa 8 milioni di composti di questo tipo.

Il carbonio può combinarsi con la maggior parte degli elementi, ma molto spesso interagisce con:

• ossigeno;
• carbonio;
• azoto;
• grigio;
• manganese;
• potassio

L'elemento si distingue anche per la sua capacità di formare lunghe catene. Tali connessioni forniscono una varietà di composti organici importanti per l'esistenza di un organismo vivente.

Obiettivi e metodi seguiti dalla materia di chimica organica:

• isolamento di singole sostanze individuali e speciali da organismi vegetali e viventi, nonché da materie prime fossili.
• purificazione e sintesi;
• determinazione della struttura della materia in natura;
• studio del corso di una reazione chimica, dei suoi meccanismi, caratteristiche e risultati;
• determinazione delle relazioni e delle dipendenze tra la struttura della materia organica e le sue proprietà.

Le sezioni di chimica organica includono:

Chimica inorganica

Il ramo della chimica inorganica si occupa dello studio della composizione, della struttura e delle interazioni di tutte le sostanze che non contengono carbonio. Oggi esistono più di 400mila sostanze inorganiche. Grazie a questo particolare ramo della scienza, è assicurata la creazione di materiali per la tecnologia moderna.

La ricerca e lo studio delle sostanze nella chimica inorganica si basa sulla legge periodica, così come sul sistema periodico di D.I. Studi scientifici:

• sostanze semplici (metalli e non metalli);
• sostanze complesse (ossidi, sali, acidi, nitriti, idruri e altri).

Obiettivi della scienza:

Chimica fisica

La chimica fisica è la branca più estesa della chimica. Studia le leggi generali e le trasformazioni delle sostanze utilizzando metodi fisici. A questo scopo vengono utilizzati quelli teorici e sperimentali.

La chimica fisica comprende conoscenze su:

• struttura delle molecole;
• termodinamica chimica;
• cinetica chimica;
• catalisi.

Le sezioni della chimica fisica sono le seguenti:

Chimica analitica

La chimica analitica è una branca della chimica che sviluppa le basi teoriche dell'analisi chimica. La scienza si occupa dello sviluppo di metodi per identificare, separare, rilevare e determinare i composti chimici e stabilire la composizione chimica dei materiali.

La chimica analitica può essere classificata a seconda dei problemi da risolvere in:

• Analisi qualitativa- determina quali sostanze sono presenti nel campione, la loro forma ed essenza.
• Analisi quantitativa- determina il contenuto (concentrazione) dei componenti nel campione di prova.

Se è necessario analizzare un campione sconosciuto, viene utilizzata prima l'analisi qualitativa e poi quella quantitativa. Vengono effettuati utilizzando metodi chimici, strumentali e biologici.

Biochimica

La biochimica è una branca della chimica che studia la composizione chimica delle cellule e degli organismi viventi, nonché le loro funzioni vitali di base. La scienza è piuttosto giovane e si trova all’intersezione tra biologia e chimica.

La biochimica studia i seguenti composti:

• carboidrati;
• lipidi;
• proteine;
• acidi nucleici.

Sezioni di biochimica:

Tecnologia chimica

È una branca della chimica che studia metodi economici e rispettosi dell'ambiente per la lavorazione dei materiali naturali per il loro consumo e utilizzo nella produzione.

La scienza si divide in:

• Tecnologia chimica organica, che tratta combustibili fossili e produce polimeri sintetici, medicinali e altre sostanze.
• Tecnologia chimica inorganica, che lavora materie prime minerali (eccetto minerali metallici), produce acidi, fertilizzanti minerali e alcali.

Nella tecnologia chimica si verificano molti processi (batch o continui). Si dividono in gruppi principali:

Il verificarsi di determinati processi chimici e le proprietà delle singole sostanze suscitano un interesse insolito tra le persone.

Ecco qui alcuni di loro:

1. Gallio. Questo è un materiale interessante che tende a sciogliersi a temperatura ambiente. Sembra alluminio. Se un cucchiaio di gallio viene immerso in un liquido a una temperatura superiore a 28 gradi Celsius, si scioglierà e perderà la sua forma.
2. Molibdeno. Questo materiale fu scoperto durante la Prima Guerra Mondiale. Gli studi sulle sue proprietà hanno dimostrato l'elevata resistenza della sostanza. Successivamente ne fu ricavato il leggendario cannone Big Bertha. La sua canna non si deformava a causa del surriscaldamento durante lo sparo, il che semplificava l'uso dell'arma.
3. Acqua.È noto che l'acqua nella sua forma pura, H 2 O, non si trova in natura. Grazie alle sue proprietà, assorbe tutto ciò che gli capita. Pertanto, un liquido veramente puro può essere ottenuto solo in laboratorio.
4. È nota anche un'altra proprietà speciale dell'acqua: la sua reazione ai cambiamenti nel mondo circostante. Gli studi hanno dimostrato che l'acqua proveniente dalla stessa fonte cambia la sua struttura sotto diversi influssi (magnetico, con la musica accesa, vicino alle persone).
5. Mercaptano.È una combinazione di sapori dolce, amaro e aspro che è stata scoperta dopo aver studiato il pompelmo. È stato accertato che una persona avverte questo gusto ad una concentrazione di 0,02 ng/l. Cioè è sufficiente aggiungere 2 mg di mercaptano per un volume d'acqua di 100mila tonnellate.

Possiamo dire che la chimica è parte integrante della conoscenza scientifica dell'umanità. È interessante e poliedrica. È grazie alla chimica che le persone hanno l'opportunità di utilizzare molti oggetti del mondo moderno che li circonda.