Основные положения и направления развития теории химического строения органических веществ А. М. Бутлерова. Изомерия и гомология органических веществ

Органические вещества. Классификация органических веществ

Неорганические вещества. Классификация неорганических веществ

Систематическая номенклатура

Классификация и номенклатура неорганических веществ

Все неорганические вещества делятся на простые и сложные.

1. Простые вещества. Простые вещества образованы атомами одного элемента.

1.1. Металлы (щелочные, щелочноземельные, переходные).

1.2. Неметаллы (галогены – главная подгруппа VII группы, халькогены – главная подгруппа VI группы, пниктогены – главная подгруппа V группы, подгруппа углерода, водород.

1.3. Благородные газы.

Названия простых веществ даются чаще всего по названию соответствующих химических элементов.

Различие в понятиях «химический элемент» и «простое вещество» становиться понятным, когда мы сталкиваемся с явлением существования одного химического элемента в виде нескольких простых веществ – аллотропией. Простые вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, называются аллотропными модификациями(видоизменениями).

Причинами аллотропии являются:

– Разное число атомов в молекуле.

Например, элемент кислород существует в виде нескольких аллотропных модификаций – монокислород О; дикислород О₂; трикислород (озон) О₃; тетракислород О₄, отличающихся составом молекул.

– Образование разных кристаллических форм (полиморфизм).

Например, элемент углерод существует в виде нескольких аллотропных модификаций, важнейшими из которых являются алмаз (sp³-гибридизация атомов С), графит (sp²-гибридизация атомов С), карбин (полиин и поликумулен; sp-гибридизация атомов С) и фуллерены, отличающиеся строением кристаллических решеток.

2. Сложные вещества. Сложное вещество (химическое соединение) – это химически индивидуальное вещество, состоящее из атомов различных элементов, химически связанных между собой.

2.1. Бинарные соединения.

2.1.1. Оксиды – это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых кислород в степени окисления –2.

Названия оксидов образуются следующим образом: сначала говорят слово "оксид", а затем – название элемента в родительном падеже. Если элемент проявляет переменную валентность, то она указывается римской цифрой после названия в круглых скобках.

– Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания: Na₂О – оксид натрия; FеО – оксид железа (II).

– Кислотные оксиды – это оксиды, которым соответствуют кислотные гидроксиды (кислородсодержащие кислоты): SO₂ – оксид серы (IV); Р₂О₅ – оксид фосфора (V); Mn₂O₇ – оксид марганца (VII).

– Амфотерные оксиды проявляют и кислотные, и основные свойства, им соответствуют амфотерные гидроксиды: Al₂O₃ – оксид алюминия; ZnO – оксид цинка.

– Безразличные, несолеобразующие или индифферентные оксиды не проявляют ни основных, ни кислотных свойств, то есть не образуют солей: СО – оксид углерода (II); NO – оксид азота (II), N₂O – оксид азота (I), SiO – оксид кремния (II).

2.1.2. Бескислородные кислоты. (НСl – хлороводородная (соляная) кислота).

2.1.3. Бескислородные соли – соли бескислородных кислот. Названия этих солей строятся с использованием суффикса –ид: Na₂S – сульфид натрия; Cu₂S – cульфид меди (I), NaCI – хлорид натрия; CuBr – бромид меди (I); SnI₂ – иодид олова (II).

2.1.4. Прочие: пероксиды (соединения, содержащие пероксид-ион O₂^2–; –O–O–): Н₂О₂ – пероксид водорода; Na₂O₂ – пероксид натрия; нитриды: Li₃N – нитрид лития; Сu₃N – нитрид меди (I); карбиды: CаС₂ – карбид кальция; Аl₄С₃ – карбид алюминия и другие, например: OF₂ – фторид кислорода.

2.2. Гидроксиды – это соединения, содержащие группы ОН, которые связаны с атомами различных элементов.

2.2.1. Кислородсодержащие кислоты – это соединения с общей формулой Н_xА_yO_z, где А_yO_z^x– – кислотный остаток и А – кислотообразующий элемент.

Традиционные названия кислот складываются из двух слов: собственно названия данной кислоты, выраженного прилагательным, и группового слова кислота. В собственно названиях кислот для обозначения степени окисления кислотообразующего элемента применяют следующие суффиксы: -н-, -ов- или -ев- (высшая или единственная степень окисления); -новат- (промежуточная степень окисления +5); -(ов)ист- (промежуточные степени окисления +3 и +4); -новатист-(низшая положительная степень окисления +1): НСlO (степень окисления хлора +1) – хлорноватистая кислота, НСlO₂ (+3) – хлористая кислота, НСlO₃ (+5) – хлорноватая кислота, НСlO₄ (+7) – хлорная кислота; HNO₃ (степень окисления азота +5) – азотная кислота, HNO₂ (+3) – азотистая кислота; Н₂SO₄ (степень окисления серы +6) – серная кислота, Н₂SО₃ (+4) – сернистая кислота.

Иногда кислотообразующий элемент в одной и той же степени окисления образует две кислоты. Для названия кислоты, которая содержит меньшее число атомов кислорода (в расчете на один атом элемента) в названии используют приставку мета-, а для названия кислоты с большим числом атомов кислорода используют приставку орто-: НРО₃ – метафосфорная кислота, Н₃РО₄ – ортофосфорная кислота.

2.2.2. Основания (основные гидроксиды) – это соединения, в которых группы ОН соединены с атомами металла.

Для названия оснований вначале называется слово "гидроксид", а затем – название металла в родительном падеже с указанием в круглых скобках римской цифрой валентности, если металл может проявлять переменную валентность: NaOH – гидроксид натрия; Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II).

2.2.3. Амфотерные гидроксиды – это сложные вещества, проявляющие и кислотные, и основные свойства.

Названия их строятся аналогично названиям оснований: Аl(ОН)₃ – гидроксид алюминия; Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III).

2.3. Соли – это вещества, состоящие из атомов металла и атомов, входящих в состав кислотного остатка. Названия солей бескислородных кислот – см. выше.

2.3.1. Средние соли. Названия средних солей строятся из корней русских или латинских названий кислотообразующих элементов с соответствующим суффиксом и названия металла в родительном падеже.

Если кислотообразующий элемент имеет одну степень окисления, то к корню его названия добавляют суффикс -ат: СаСО₃ карбонат кальция.

Если кислотообразующий элемент имеет две степени окисления, то при высшей степени окисления его в название входит суффикс -ат, а при низшей степени окисления – суффикс -ит: CuSO₄ – сульфат меди, СuSО₃ – сульфит меди.

Если кислотообразующий элемент проявляет несколько степеней окисления, то для высшей степени окисления используют приставку пер- и суффикс -ат; далее (в порядке уменьшения степеней окисления) – суффикс -ат, затем суффикс -ит и, наконец, приставку гипо- и суффикс -ит: AgNO₃ – нитрат серебра (I), NaNO₂ – нитрит натрия, Na₂N₂O₂ – гипонитрит натрия; КСlO₄ – перхлорат калия, NaClO₃ – хлорат натрия, Ва(СlO₂)₂ – хлорит бария, КСlO – гипохлорит калия.

Приставки мета- и орто-, имеющиеся в названиях кислородсодержащих кислот, сохраняются в названиях солей: К₃РО₄ – ортофосфат калия, КРО₃ – метафосфат калия.

2.3.2. Кислые соли (гидросоли). Названия их образуют, добавляя к названию аниона соответствующей средней соли приставку гидро-; если число атомов водорода (в расчете на один анион) больше единицы, то это число указывают в названии с помощью числовой приставки: KHSO₄ – гидросульфат калия, Са(Н₂РО₄)₂ – дигидрофосфат кальция.

2.3.3. Основные соли (гидроксосоли). Названия их образуют, добавляя к названию катиона соответствующей средней соли приставку гидроксо-: FeOHNO₃ – нитрат гидроксожелеза (II), (СuОН)₂СО₃ – карбонат гидроксомеди (II).

2.3.4. Смешанные соли – это соли, содержащие два или несколько кислотных остатков. Пример: CaCl₂O (Ca(ClO)Cl) – хлорид-гипохлорит кальция.

2.3.5. Двойные соли – это соли, содержанию атомы двух или нескольких металлов. Примеры: КАl(SO₄)₂ – сульфат алюминия-калия, CsCr(SO₄)₂ – сульфат хрома-цезия.

2.4. Комплексные соединения – это соединения, в которых формально превышается степень окисления центрального атома.

 

Классификация и номенклатура органических веществ

В классификации органических веществ принимаются за основу два важнейших признака:

– строение углеродного скелета и

– наличие в молекуле функциональных групп.

Различают следующие типы соединений по строению углеродного скелета:

Органические вещества
Ациклические	Карбоциклические	Гетероциклические
Предельные	Непредельные	Предельные	Непредельные	Ароматические	Предельные	Непредельные	Ароматические

1. Ациклические (алифатические, соединения жирного ряда) – это соединения, имеющие открытую углеродную цепь (разветвленную или неразветвленную). Например:

СН₃–СН₂–СН₂–СН₃ – бутан, – 2-метилпропан.

2. Карбоциклические – это соединения, в которых углеродная цепь замкнута в цикл (кольцо). Например:

3. Гетероциклические – это соединения, содержащие в цикле, кроме атомов С, атомы других элементов. Например:

Карбоциклические и гетероциклические соединения могут быть ароматическими, если наблюдается сопряжение р-электронов и образование циклической p-электронной системы.

В большинстве органических молекул помимо атомов С и Н содержатся атомы других элементов. Именно от них в первую очередь зависят химические свойства вещества. Эти атомы входят в состав функциональных групп, т.е. групп атомов неуглеводородного характера, определяющих принадлежность соединения к определенному классу:

Функциональная группа	Обозначение функциональной группы в названии вещества	Название класса соединений	Общая формула класса
приставка	суффикс
Карбоксильная –СООН		-овая кислота	Карбоновые кислоты	R–СООН
Сульфогруппа –SО3Н	сульфо-	-сульфокислота	Сульфокислоты	R–SО3Н
Карбо-нильная	–СНО	оксо-	-аль	Альдегиды	R–СНО
=С=О	-он	Кетоны	R–СО–R¢
Гидроксильная –ОН	гидрокси-	-ол	Спирты	R–ОН
Фенолы	Аr–ОН
Тиольная –SН	меркапто-	-тиол	Тиолы (меркаптаны)	R–SН
Аминогруппа –NН2	амино-	-амин	Амины	R–NН2
Нитрогруппа –NО2	нитро-	–	Нитросоединения	R–NО2
Алкоксильная –ОR	алкокси-	–	Простые эфиры	R–О–R¢
Галогены (–F, –Сl, –Вr, –I)	галоген-	–	Галогенопроизводные	R–Hal
У Г Л Е В О Д О Р О Д Ы
Двойная связь	–	-ен	Алкены	СnН2n
2 двойные связи	–	-диен	Алкадиены	СnН2n-2
Тройная связь	–	-ин	Алкины	СnН2n-2
Одинарная связь	–	-ан	Алканы	СnН2n+2

Органические соединения могут содержать не одну, а несколько функциональных групп.

Для того, чтобы назвать вещество по формуле, необходимо:

1). Выбрать самую длинную цепь атомов углерода, которую можно соединить одной непрерывной линией и которая включает кратные связи и функциональные группы.

2). Пронумеровать эту цепь с того края, к которому ближе кратная связь, углеводородный радикал, функциональная группа. Если в молекуле несколько функциональных групп, то нумеруют от края цепи, к которому ближе самая старшая группа (в таблице функциональные группы даны в порядке убывания старшинства).

3). Ответить на вопросы:

На вопросы 1), 2), 4) и 5) отвечают необходимое число раз.