Химическая номенклатура - Chemical nomenclature

А химическая номенклатура это набор правил для создания систематические названия за химические соединения. Чаще всего в мире используется номенклатура, созданная и разработанная Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК).

Правила ИЮПАК для именования органический и неорганические соединения содержатся в двух публикациях, известных как Синяя книга[1][2] и Красная книга,[3] соответственно. Третья публикация, известная как Зеленая книга,[4] описывает рекомендации по использованию символы за физические величины (в связи с IUPAP ), а четвертый - Золотая книга,[5] содержит определения многих технических терминов, используемых в химии. Подобные сборники существуют для биохимия[6] (в Белая книга, в связи с IUBMB ), аналитическая химия[7] (в Оранжевая книга ), химия макромолекул[8] (в Фиолетовая книга) и клиническая химия[9] (в Серебряная книга). Эти «цветные книги» дополняются более короткими рекомендациями для конкретных обстоятельств, которые периодически публикуются в журнал Чистая и прикладная химия.

Цели химической номенклатуры

Основная функция химической номенклатуры - гарантировать, что устное или письменное химическое название не оставляет двусмысленности в отношении того, к какому химическому соединению относится это название: каждое химическое название должно относиться к отдельному веществу. Менее важная цель - гарантировать, что каждое вещество имеет одно название, хотя в некоторых случаях допустимо ограниченное количество альтернативных названий.

Предпочтительно название также передает некоторую информацию о структуре или химическом составе соединения. В Американское химическое общество с Номера CAS образуют крайний пример имен, которые не выполняют эту функцию: каждый номер CAS относится к одному соединению, но ни один из них не содержит информации о структуре.

Форма используемой номенклатуры зависит от аудитории, которой она адресована. Таким образом, ни один правильный Форма существует, но есть разные формы, которые более или менее подходят в разных обстоятельствах.

А распространенное имя часто бывает достаточно для идентификации химического соединения при определенных обстоятельствах. Для более широкого применения имя должно указывать, по крайней мере, химическая формула. Если быть более конкретным, может потребоваться указать трехмерное расположение атомов.

В некоторых конкретных обстоятельствах (например, при построении больших индексов) возникает необходимость гарантировать, что каждое соединение имеет уникальное имя: это требует добавления дополнительных правил в стандартную систему ИЮПАК ( Система CAS является наиболее часто используемым в этом контексте) за счет более длинных и менее знакомых большинству читателей имен. Еще одна набирающая популярность система - Международный химический идентификатор (InChI) - который отражает структуру и состав вещества, делая его более общим, чем номер CAS.

Систему IUPAC часто критикуют за вышеуказанные отказы, когда они становятся актуальными (например, в разной реактивности аллотропы серы, которые IUPAC не различает). Хотя IUPAC имеет удобочитаемое преимущество перед нумерацией CAS, было бы трудно утверждать, что названия IUPAC для некоторых более крупных, релевантных молекул (таких как рапамицин ) удобочитаемы, поэтому большинство исследователей просто используют неофициальные названия.

Разные цели химической номенклатуры и лексикографии

Принято считать, что цели лексикография по сравнению с химической номенклатурой различаются и до некоторой степени расходятся. Словари слов, будь то в традиционной печати или в Интернете, собирают и сообщают значения слов по мере их появления и изменения с течением времени. Для веб-словарей с ограниченным или отсутствующим формальным редакционным процессом определения - в данном случае определения химических названий и терминов - могут быстро меняться, не обращая внимания на формальные или исторические значения. С другой стороны, химическая номенклатура (с ИЮПАК номенклатура в качестве лучшего примера) обязательно более ограничительна: она направлена ​​на стандартизацию коммуникации и практики, чтобы при использовании химического термина он имел фиксированное значение, относящееся к химической структуре, тем самым давая представление о химических свойствах и производных молекулярных функциях. Эти различные цели могут иметь глубокое влияние на правильное понимание химии, особенно в отношении химических классов, которые привлекли всеобщее внимание. Примеры их воздействия можно увидеть, рассмотрев следующие примеры:

  • ресвератрол, единичное соединение, четко определяемое этим общим названием, но обычно его можно спутать с его СНГ-изомер,
  • омега-3 жирные кислоты, достаточно четко определенный класс химической структуры, который, тем не менее, широк в результате его формального определения, и
  • полифенолы, довольно широкий структурный класс с формальным определением, но в котором неправильные переводы и общее неправильное употребление термина по сравнению с формальным определением привели к серьезным ошибкам использования и, таким образом, к двусмысленности во взаимосвязи между структурой и деятельностью (SAR ).

Быстрые темпы, с которыми значения могут меняться в Интернете, в частности, для химических соединений с предполагаемой пользой для здоровья, правильно или ошибочно приписываемых, усложняет вопрос поддержания правильной номенклатуры (и, следовательно, доступа к пониманию SAR). Дальнейшее обсуждение с конкретными примерами содержится в статье о полифенолы, где используются разные определения, и существуют различные, дополнительные определения в Интернете и общие употребления этого слова, противоречащие любой принятой химической номенклатуре, связывающей структуру полифенолов и биологическая активность ).

История

Первая страница Лавуазье Химическая номенклатура по-английски.

Номенклатура алхимия богато описанием, но не отвечает целям, изложенным выше. Мнения расходятся относительно того, было ли это преднамеренным со стороны ранних практиков алхимии или это было следствием конкретной (и часто эзотерической) теоретической основы, в которой они работали.

Хотя оба объяснения, вероятно, в какой-то степени справедливы, примечательно, что первая «современная» система химической номенклатуры появилась в то же время, что и различие (by Лавуазье ) между элементы и соединения, в конце восемнадцатого века.

В Французский химик Луи-Бернар Гайтон де Морво опубликовал свои рекомендации[10] в 1782 году, надеясь, что его «постоянный метод деноминации» «поможет разуму и освободит память». Система была доработана в сотрудничестве с Бертолле, де Фуркрой и Лавуазье,[11] и продвинута последним в учебнике, который сохранится еще долго после его смерти в гильотина в 1794 г.[12] Проект также поддержали Йенс Якоб Берцелиус,[13][14] кто адаптировал идеи для немецкоязычного мира.

Рекомендации Гайтона касались только того, что сегодня известно как неорганические соединения. С массовым развитием органической химии в середине девятнадцатого века и более глубоким пониманием структуры органических соединений возникла необходимость в меньшем для этого случая Система номенклатуры ощущалась сразу после того, как стали доступны теоретические инструменты, делающие это возможным. В г. Женева в 1892 году национальными химическими обществами, из которых возникли первые широко принятые предложения по стандартизации.[15]

Комиссия была создана в 1913 году Советом Международной ассоциации химических обществ, но ее работа была прервана Первая Мировая Война. После войны задача перешла к новообразованным Международный союз теоретической и прикладной химии, который впервые назначил комиссии по органической, неорганической и биохимической номенклатуре в 1921 году и продолжает делать это по сей день.

Виды номенклатуры

Органическая химия

Основная статья: Номенклатура органической химии ИЮПАК
  • Заместительное имя
  • Имя функционального класса, также известное как основное функциональное имя
  • Конъюнктивное имя
  • Название добавки
  • Субтрактивное имя
  • Мультипликативное имя
  • Имя Fusion
  • Имя Ханча – Видмана
  • Название замены

Неорганическая химия

Основная статья: Номенклатура неорганической химии ИЮПАК

Композиционная номенклатура

Ионные бинарные соединения типа I

Для типа I ионный бинарные соединения, то катион (а металл в большинстве случаев) назван первым, а анион (обычно неметалл ) назван вторым. Катион сохраняет свое элементное название (например, утюг или же цинк), но суффикс неметалла меняется на -сайд. Например, соединение LiBr состоит из Li+ катионы и Br− анионы; таким образом, это называется бромид лития. Соединение BaO, состоящее из Ba2+ катионы и O2− анионы, называется оксид бария.

В степень окисления каждого элемента однозначно. Когда эти ионы объединяются в бинарное соединение типа I, их равные, но противоположные заряды нейтрализуются, поэтому общий заряд соединения равен нулю.

Ионные бинарные соединения II типа

Ионные бинарные соединения типа II - это соединения, в которых катион не имеет только одну степень окисления. Это распространено среди переходные металлы. Чтобы назвать эти соединения, нужно определить заряд катиона, а затем написать имя, как это было бы с ионными соединениями типа I, за исключением того, что римская цифра (обозначающая заряд катиона) написана в скобках рядом с катионом. имя (иногда его называют Номенклатура акций ). Например, возьмем соединение FeCl3. Катион, утюг, может происходить как Fe2+ и Fe3+. Чтобы соединение имело нулевой чистый заряд, катион должен быть Fe3+ так что три Cl− анионы можно уравновесить (3+ и 3- уравновесить до 0). Таким образом, это соединение называется хлорид железа (III). Другим примером может быть соединение PbS2. Поскольку S2− анион имеет индекс 2 в формуле (что дает заряд 4-), соединение должно быть сбалансировано с зарядом 4+ на катионе Pb (вести может образовывать катионы с зарядом 4+ или 2+). Таким образом, соединение состоит из одного Pb4+ катион на каждые два S2− анионы, соединение сбалансировано, и 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) добавлен суффикс «-ic» или «-ous», чтобы указать его степень окисления («-ous» для более низкой, «-ic» для более высокой ). Например, соединение FeO содержит Fe2+ катион (который уравновешивается O2− анион). Поскольку эта степень окисления ниже, чем другая возможность (Fe3+), это соединение иногда называют закись железа. Для соединения SnO2ион олова - Sn4+ (уравновешивая заряд 4- на двух O2− анионы), и поскольку это более высокая степень окисления, чем альтернатива (Sn2+), это соединение называется оксид олова.

Некоторые ионные соединения содержат многоатомные ионы, которые представляют собой заряженные объекты, содержащие два или более типа атомов с ковалентной связью. Важно знать названия обычных многоатомных ионов; к ним относятся:

Формула Na2ТАК3 означает, что катион натрий, или Na+, а анион - это сульфит-ион (ТАК2−
3). Поэтому это соединение называется сульфит натрия. Если данная формула - Ca (OH)2, видно, что OH− - ион гидроксида. Поскольку заряд на ионе кальция равен 2+, логично, что должно быть два ОН− ионы, чтобы сбалансировать заряд. Следовательно, название соединения гидроксид кальция. Если вас попросят написать формулу для хромата меди (I), римская цифра указывает, что ион меди - это Cu.+ и можно определить, что соединение содержит ион хромата (CrO2−
4). Два иона меди 1+ необходимы для уравновешивания заряда одного хромат-иона 2-, поэтому формула Cu2CrO4.

Бинарные соединения типа III

Бинарные соединения типа III являются ковалентно связанный. Между неметаллическими элементами происходит ковалентная связь. Ковалентно-связанные соединения также известны как молекулы. В составе первый элемент назван первым и имеет полное имя элемента. Второй элемент назван так, как если бы он был анионом (корневое имя элемента + - сторона суффикс). Затем префиксы используются для обозначения номеров каждого присутствующего атома: эти префиксы мононуклеоз- (один), ди- (два), три- (три), тетра- (четыре), пента- (пять), гекса- (шесть), гепта- (Семь), окта (8), нона- (девять), и дека- (десять). Префикс мононуклеоз- никогда не используется с первым элементом. Таким образом, NCl3 называется трихлорид азота, П2О5 называется пятиокись дифосфора (в а из пента- префикс опускается перед гласной для облегчения произношения), а BF3 называется трифторид бора.

Углекислый газ пишется CO2; тетрафторид серы написано SF4. Однако у некоторых соединений преобладают общие названия. ЧАС2O, например, обычно называют воды скорее, чем монооксид дигидрогена, а NH3 предпочтительно называется аммиак скорее, чем тригидрид азота.

Заместительная номенклатура

Этот метод наименования обычно соответствует установленной органической номенклатуре ИЮПАК. Гидриды элементов основной группы (группы 13–17) даны -ан базовое имя, например боран (BЧАС3), оксидан (ЧАС2О ), фосфан (пЧАС3) (Хотя название фосфин также широко используется, он не рекомендуется IUPAC). Составной PCl3 таким образом, будет называться замещающим трихлорфосфаном (с хлором, «замещающим»). Однако не все такие имена (или основы) являются производными от имени элемента. Например, NЧАС3 называется "азане ".

Аддитивная номенклатура

Этот метод наименования был разработан в основном для координационных соединений, хотя он может найти более широкое применение. Примером его применения является [CoCl (NH3)5] Cl2 пентаамминхлоридокобальта (III) хлорид.

Лиганды У тоже есть особое соглашение об именах. В то время как хлористый становится префиксом хлор- в замещающем названии в лиганде становится хлоридо-.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "1958 (A: углеводороды и B: фундаментальные гетероциклические системы), 1965 (C: характеристические группы)", Номенклатура органической химии (3-е изд.), Лондон: Баттервортс, 1971, ISBN  978-0-408-70144-0.
  2. ^ Rigaudy, J .; Клесней, С. П., ред. (1979). Номенклатура органической химии. ИЮПАК /Pergamon Press. ISBN  0-08022-3699.. Panico R, Powell WH, Richer JC, ред. (1993). Руководство по номенклатуре органических соединений ИЮПАК. ИЮПАК /Blackwell Science. ISBN  0-632-03488-2.. ИЮПАК, Отдел химической номенклатуры и структурного представления (27 октября 2004 г.). Номенклатура органической химии (предварительные рекомендации). ИЮПАК.}}
  3. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC –ИЮПАК. ISBN  0-85404-438-8. Электронная версия..
  4. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (1993). Величины, единицы и символы в физической химии, 2-е издание, Oxford: Blackwell Science. ISBN  0-632-03583-8. Электронная версия..
  5. ^ Сборник химической терминологии, Рекомендации IMPACT (2-е изд.), Оксфорд: Научные публикации Блэквелла. (1997)
  6. ^ Биохимическая номенклатура и сопутствующие документы, Лондон: Portland Press, 1992.
  7. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (1998). Сборник аналитической номенклатуры (Окончательные правила 1997 г., 3-е изд.). Оксфорд: Blackwell Science. ISBN  0-86542-6155. .
  8. ^ Сборник номенклатуры макромолекул, Оксфорд: Научные публикации Блэквелла, 1991.
  9. ^ Сборник терминологии и номенклатуры свойств в клинических лабораторных науках, Рекомендации IMPACT 1995 г., Oxford: Blackwell Science, 1995 г., ISBN  978-0-86542-612-2.
  10. ^ Гайтон де Морво, Л. Б. (1782), «Память о химическом образе, необходимом для совершенствования системы и правил», «Mémoire sur les dénominations chimiques, la needité d'en perfectionner le système et les règles pour y parvenir», Наблюдения за телосложением, 19: 370–382.
  11. ^ Гайтон де Морво, Л. Б.; Лавуазье, А.Л.; Бертолле, К. Л.; Фуркрой, А.Ф. де (1787), Méthode de Nomenclature Chimique, Париж: Кюше, архив из оригинал на 2011-07-21.
  12. ^ Лавуазье, А.Л. (1801), Traité Élémentaire de Chimie (3-е изд.), Париж: Deterville.
  13. ^ Берцелиус, Дж. Дж. (1811), "Essai sur la nomenclature chimique", Journal de Physique, 73: 253–286.
  14. ^ Висняк, Хайме (2000), «Йенс Якоб Берцелиус. Путеводитель для сбитого с толку химика», Химический педагог, 5 (6): 343–50, Дои:10.1007 / s00897000430a.
  15. ^ "Congrès de nomenclature chimique, Женева 1892", Bulletin de la Société Chimique de Paris, Серия 3, 8: xiii – xxiv, 1892 г..

внешняя ссылка