nomenkl_inorg (Общая химия: Классификация и номенклатура неорганических соединений)

CH3NOОбщая химияКлассификация и номенклатура неорганических соединений1МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИНОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТГеолого-геофизический факультетКафедра общей химии ФЕНОбщая химияКлассификация и номенклатуранеорганических соединенийМетодическое пособиедля студентов геолого-геофизического факультетаНовосибирск20022В настоящем пособии описаны основные принципы классификации неорганических соединений. Рассмотрен общий подход к вопросам классификации, приведены примеры классификационныхсхем.

Описаны правила традиционной химической номенклатурыпростых веществ, бинарных соединений, кислот, оснований и солей. Даны основные понятия и определения терминам, применяемым в химии координационных соединений, а также правила систематической номенклатуры, используемой для составления названий этих соединений. Большое количество примеров, приведенныхв пособии, поможет обучающимся в освоении непростого химического языка.Предназначено для студентов 1-го курса ГГФ специальностей“Геофизика”, “Геохимия”, “Общая геология”, “Геология нефти игаза”.

Пособие также может быть полезно студентам 1-го курсаФЕН специальностей “Химия”, “Биология” и “Медицинская биология”.Составительканд. хим. наук В. А. ЕмельяновРецензентканд. хим. наук доцент А. П. Чупахин© Новосибирский государственныйуниверситет, 20023КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРАНЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙПринципы классификации и основные классынеорганических веществ«- Дорогая, ты не подскажешь, где у нас сахар?- Милый, ну сколько можно повторять: сахар у насв банке из-под кофе, на которой написано: соль.»Диалог двух сердец.Целью любой классификации является выделение из множестваобъектов ограниченных по численности групп (классов), отдельныеобъекты которых имеют общие признаки. Эти признаки называютсяклассификационными.Необходимость классификации неорганических соединений обусловлена существованием более 4 млн индивидуальных веществ,имеющих неорганическую природу.

Попытка простого запоминания свойств, строения, названий и даже состава веществ без систематизации Ваших знаний, без опоры на классификацию заранее обречена на провал.Признание любой системы классификации научным сообществом определяется правильностью выбора классификационных признаков, позволяющих выделять классы объектов ограниченной численности, обладающих общими химическими свойствами.

Выделение таких классов кроме систематизации знаний позволяет вырабатывать систему правил (номенклатурные правила) для образованияназваний химических соединений.Ярким примером уникально краткой, но чрезвычайно информативной классификации химических элементов служит Периодическая система Д. И. Менделеева, в которой элементы классифицированы по количеству валентных электронов, по типу симметрииатомных орбиталей в валентной оболочке атома, по максимальновозможным положительным и отрицательным степеням окисления,по количеству энергетических уровней и т. д. Даже разделение простых веществ по физическим свойствам (электропроводность, теплопроводность и т.

п.) на металлы и неметаллы можно провести,опираясь на Периодическую систему. Ни одна другая наука не имеет такого краткого и емкого справочного пособия, при умелом ис4пользовании которого можно очень много рассказать не только обизвестных, но и о не известных Вам и даже не открытых элементахи веществах.Что касается неорганических соединений, то первую их классификацию в 1787 г предложил А.Л. Лавуазье, выделив среди известных к тому времени соединений простые вещества, продукты ихгорения - оксиды, продукты реакций оксидов с водой - основания икислоты и как результат взаимодействия последних появлялся класссолей. С современных позиций такая схема, безусловно, являетсяслишком ограниченной, однако идея использования химическихреакций для классификации веществ оказалась весьма плодотворной.В настоящее время наиболее распространена классификация неорганических соединений именно по наиболее характерному дляних типу химических превращений.

Выбрав в качестве классификационного признака перенос в этих превращениях разного рода частиц (протоны, электроны, электронные пары и, наконец, просточасти молекул), можно многие известные неорганические веществаразделить на 10 классов:1. Кислоты: HCl, H2SO4.2. Основания: NaOH, NH3.3. Соли: NH4Cl, Na2SO4.4.

Окислители: Cl2, KMnO4, H2O2.5. Восстановители: Zn, H2, CO.6. Комплексообразователи: CuCl2 (Cu2+), PtCl4 (Pt4+).7. Лиганды: NH3, CO, Cl-.8. Координационные соединения. [Cu(NH3)4]Cl2, K2[PtCl6].9. Радикалы: NO2, ClO3.10.Ассоциаты: N2O4, Cl2O6 и т. д..Однако, для того, чтобы пользоваться этой классификацией, необходимо обладать изрядным запасом химических знаний. Очевидно также, что одно и то же химическое соединение может вступатьв реакции различных типов, поэтому оно оказывается одновременнов нескольких классах, что приводит к размыванию их границ и утрате четкости деления. Этих недостатков лишены схемы, в классификационные признаки которых заложены однозначные качественные или количественные различия.

Попробуем составить такуюклассификацию, в качестве основного признака выбрав число элементов, входящих в состав соединения. Тогда все множество соеди5нений разобьется по крайней мере на 3 больших класса: простыевещества, двухэлементные (бинарные) и многоэлементные соединения.Здесь классы строго разграничены, но утрачена общность химических свойств соединений, находящихся в одном классе. Чтобы еевыявить, необходимо последовательно вводить дополнительныеклассификационные признаки и продолжать систематизацию.

Традиционно разделив простые вещества на неметаллы и металлы, выделим среди последних активные (реагирующие с водой), обычные(вытесняющие водород из кислот) и инертные металлы. Признакомв данном случае может служить положение металла в ряду напряжений. Аналогичную классификацию можно провести среди неметаллов, скажем, по их активности по отношению к натрию и к железу.Руководствуясь схожими критериями, бинарные соединения следует разделить на три класса: соединения металлов (интерметаллиды), неметаллов и соединения металл - неметалл, традиционно называемые солями (либо оксидами, если неметалл - кислород). Строго говоря, истинными солями можно считать лишь бинарные соединения металлов в низших степенях окисления, с преимущественно ионным характером связи.

Если связь в молекуле такого бинарного соединения в основном ковалентная, что справедливо привысокой степени окисления металла, то по своим физическим и химическим свойствам эти вещества больше похожи на соединениянеметаллов.Самый многочисленный класс в нашей схеме - многоэлементныесоединения. Наиболее известные Вам представители этого класса кислоты, основания и соли, но есть еще координационные (комплексные) соединения, кластеры, соединения включения (клатраты)и другие вещества, подробное рассмотрение которых выходит далеко за рамки нашей достаточно несложной системы классификации.Продолжая применять все новые и новые признаки, мы приходим к выделению классов соединений с очень близкими химическими свойствами.

Однако при этом все более и более возрастаетчисло классов, что в конечном итоге может дискредитировать самуидею классификации.Результат проведенной нами работы представим в виде классификационной схемы, которая может нам помочь при изучении правил химической номенклатуры, изложенных в следующем разделе.6Рассмотренные примеры классификации неорганических соединений далеко не исчерпывают всех вариантов. Каждый начинающий химик может составить свою собственную схему, классифицировав известные ему химические соединения по наиболее удобными отчетливым для него признакам. Если Ваша схема получитсяудачной, она послужит Вам путеводителем в увлекательном мирехимии и для Вас не составит проблем отыскать в своей памяти одноустойчивое место (полочку или баночку), в котором находится необходимая Вам соль (сахар или кофе).7Неорганические соединенияОдноэлементные(простые вещества)Двухэлементные(бинарные) соединенияИнтерметаллиды (Cu3Au,Tl2Hg5)МеталлыНеметаллыАктивные(F2, O2)Активные(Na, Ca)Обычные(Fe, Ni)Соединениянеметаллов(S2Cl2, BN)Соединения металл-неметаллКовалентные(SnCl4, TiCl4)Обычные(N2, Si)Многоэлементные соединенияИонные (бинарныесоли: NaBr, SnCl2)Благородные(He, Ar)Благородные(Au, Rh)8Кислоты(H2SO4)Основания(LiOH)Соли(KNO3)Комплексы(Na3[RhCl6])Кластеры(Os3(CO)12)Клатраты(CH4·7H2O)9Номенклатура неорганических соединений«Хоть горшком назови, только в печку не ставь.»«Назвался груздем – полезай в кузов.»Из поговорок.Химия, как и любая наука, имеет свой язык, причем письменнаяформа химического языка играет более важную роль по сравнениюс его устной формой.

Основным отличием языка химии от обычныхязыков является наличие в нем номенклатурных правил, то есть таких правил, руководствуясь которыми можно давать названия элементам, соединениям, методам, аппаратам и теоретическим концепциям. Для химика наиболее важны правила называния огромногочисла известных химических соединений.Целью современной систематической химической номенклатурыявляется однозначное описание состава и, по мере возможности,строения соединений.

Необходимость создания такой номенклатуры определяется растущим объемом химической информации,сложностью ее обработки, хранения и использования с помощьюэлектронной вычислительной техники. Образно говоря, химик всвоей деятельности не может руководствоваться первой из приведенных в эпиграфе пословиц Две объективные причины препятствуют созданию единой систематизированной химической номенклатуры - наличие языковых барьеров (одно и то же вещество можетпо-разному называться на национальных языках) и сложившиесятрадиции в крупных сообществах химиков, работающих в разныхстранах.Работа номенклатурной комиссии ИЮПАК (Международныйсоюз теоретической и прикладной химии) и аналогичных комиссийнациональных комитетов химиков направлена на преодоление последствий действия указанных выше причин и выливается в создание принципов и правил для составления названий.

В соответствиис этими правилами названия соединений можно разделить на трикатегории.1. Рекомендованные названия химических соединений, построенные в соответствии с принципами систематической химическойноменклатуры.102. Альтернативные (традиционные) названия соединений, построенные с нарушением принятых новых принципов номенклатуры, но имеющие широкое распространение.3. Неноменклатурные (тривиальные или специальные) названия,которые подлежат изъятию из языка.Правила систематической номенклатуры легко осваиваются, онанаиболее формализована, не допускает двоякого толкования и особенно важна для описания сложных молекул. Что касается традиционной номенклатуры, то для перехода от ее названий к формуламвеществ требуется практический опыт и значительно большее запоминание, однако эти названия зачастую существенно короче систематических и более удобны в обращении.