ХИМИ́ЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУ́РА
-
Рубрика: Химия
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ХИМИ́ЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУ́РА, совокупность названий индивидуальных химич. веществ, их групп и классов, а также правила составления этих названий.
Номенклатура органических соединений
Первоначально органич. соединения получали тривиальные (несистематические) названия. Эти названия отражали, напр., происхождение вещества (муравьиная кислота, винная кислота, мочевина, кофеин, молочный сахар), примечательные свойства (пикриновая кислота, свинцовый сахар), способы получения (пирогаллол), имя открывшего учёного (кетон Михлера) и носили случайный характер, не отражая строение веществ. В науч. (систематической) Х. н. органич. соединений необходимо указывать состав и отражать в названии строение соединения, отличное от строения его изомеров.
В 1892 на Междунар. химич. конгрессе в Женеве принята Женевская номенклатура, основанная на теории химич. строения А. Н. Бутлерова. Это был первый вариант заместит. номенклатуры: молекулы соединений рассматривались как продукты замещения атомов Н в молекулах углеводородов на др. атомы или функциональные группы и нефункциональные группы заместителей. Принципы заместит. Х. н. получили развитие в Льежских правилах (1930), затем в совр. Х. н., разрабатываемой Междунар. комиссией по номенклатуре органич. соединений ИЮПАК начиная с 1950-х гг.
Гл. принцип совр. Х. н. состоит в том, что название органич. соединения складывается из словесных обозначений фрагментов структуры и знаков, указывающих способ связи этих фрагментов. Осн. элементы, из которых образуются названия: а) обозначение углеродных цепей Сn: С1 – «мет», С2 – «эт», С3 – «проп», С4 – «бут», С5 и далее – корни греч. числительных – «пент», «гекс», «гепт», «окт» и т. д.; б) обозначения боковых цепей – углеводородных радикалов – состоят из приведённых выше названий углеродных цепей и компонента «ил» (метил, этил, пропил и т. д.); в) обозначение характера связей между атомами (степени насыщенности): «ан» – насыщенная цепь, «ен» – двойная связь, «ин» – тройная связь; г) обозначение характеристич. групп, причём одну и ту же группу называют по-разному в зависимости от способа построения названия, а также от того, является ли она старшей (стоит в суффиксе) или младшей (стоит в префиксе); д) умножающие префиксы – «ди», «три», «тетра» и их модифицир. формы («бис», «трис» и т. д.), указывающие число одинаковых структурных элементов; е) локанты – цифры или буквы, указывающие порядок сочленения составных частей структурной формулы; ж) разделительные знаки (дефисы, запятые, точки, скобки). При использовании т. н. рациональной Х. н. названия органич. соединений строятся на основе простого (не обязательно первого) члена гомологич. ряда с указанием заместителей; в качестве локантов используют либо греч. буквы, либо цифры. Примеры: CH3─CH2─CHOH─CH3 – метилэтилкарбинол; (CH3)2CH─CO─CH3 – изопропилметилкетон; C6H5─CH(CH3)─CH2─COOH – 3-метилгидрокоричная кислота.
Классы органических соединений и названия характеристических групп (перечислены в порядке понижающегося старшинства)
Класс | Формула | Названия групп | |
---|---|---|---|
в префиксе | в суффиксе | ||
Катионы | F | онио | оний |
Карбоновые кислоты | FСООН F(С)ООН | карбокси – | карбоновая кислота овая кислота |
Сульфоновые кислоты | FSO3H | сульфо | сульфоновая кислота |
Амиды | FCONH2 F(C)ONH2 | карбамоил – | карбоксамид амид |
Нитрилы | FCхN F(C)хN | циано – | карбонитрил нитрил |
Альдегиды | FCHфO F(C)HфO | формил оксо | карбальдегид аль |
Кетоны | BA(C)фO | оксо | он |
Спирты, фенолы | FOH | гидрокси | ол |
Тиолы | FSH | меркапто | тиол |
Амины | FNH2 | амино | амин |
Простые эфиры | FOR | алкокси, арокси | – |
Галогенопроизводные | FF FCl FBr FI | фторо хлоро бромо иодо | – – – – |
Нитрозосоединения | FNO | нитрозо | – |
Нитросоединения | FNO2 | нитро | – |
Диазосоединения | FN2 | диазо | – |
Азиды | FN3 | азидо | – |
Наиболее широко правила ИЮПАК рекомендуют использовать заместительную Х. н., в которой при построении названий органич. соединений последовательно выполняют следующие правила.
1) Находят осн. характеристич. группу (таблица) и выбирают для неё обозначение в суффиксе.
2) Выявляют и называют родовую структуру (осн. цепь, осн. циклич. структуру), к которой примыкает осн. характеристич. группа. В необходимых случаях при этом руководствуются следующим старшинством структурных фрагментов (перечисляются в порядке падения старшинства): др. характеристич. группы в порядке падения старшинства, двойная связь, тройная связь, др. префиксные заместители в алфавитном порядке.
3) Определяют степень насыщенности, используя для её указания суффиксы «ан», «ен», «ин», а в карбо- и гетероциклич. рядах в определённых случаях – также префиксы «дигидро», «тетрагидро» и т. д.
4) Устанавливают характер имеющихся заместителей (боковые цепи, младшие характеристич. группы) и располагают их обозначения в алфавитном порядке в префиксной части названия.
5) Определяют умножающие префиксы, имея в виду, что они не учитываются при алфавитном размещении префиксов.
6) Проводят нумерацию родовой структуры, придавая гл. характеристич. группе наименьший из возможных номеров. Локанты ставят перед названием родовой структуры (напр., 2-бутанол), перед префиксами (напр., 2-хлорпропилбензол) и после или перед суффиксами, к которым они относятся (напр., 3-гексен-2-он, 3-гексенон-2).
7) Составляют названия из указанных выше компонент, используя необходимые разделит. знаки.
Наряду с заместит. названиями, правила ИЮПАК допускают возможность применения и др. типов Х. н. Так, при использовании аддитивной (присоединительной) Х. н. к названиям осн. части молекулы добавляют названия присоединённых к ней атомов; напр., 1,2,3,4-тетрагидрохинолин. Субстрактивная Х. н. указывает на удаление определённых атомов или групп, напр. дегидробензол, норкамфора, 2-дезоксирибоза.
Номенклатура неорганических соединений
В основе названий неорганич. веществ лежат рус. названия химич. элементов, которые в большинстве случаев совпадают с латинскими. Исключениями являются корни иноязычных названий «аргент» (серебро), «арс» (мышьяк), «аур» (золото), «гидр» (водород), «карб» или «карбон» (углерод), «купр» (медь), «манган» (марганец), «меркур» (ртуть), «нитр» (азот), «окс» или «оксиген» (кислород), «плюмб» (свинец), «сил», «силиц» или «силик» (кремний), «стан» (олово), «стиб» (сурьма), «сульф» или «тио» (сера) и «ферр» (железо). Примеры: стибид, карбид, карбонат, силан, силицид, силикат. Для соединения Хе, Мо и Р используют усечённые корни рус. названий (перксенат, молибдат, фосфид). Производные изотопов водорода называют, используя корни «дейтер» или «дейтерио» и «трит» или «тритио».
В формулах химич. соединений обычно первым указывают электроположительный элемент или катион, а затем электроотрицательный или анион, напр. NaCl, Аl2(SО4)3. Стехиометрич. соотношения в формулах, как правило, выражают целыми числами, а сами формулы дают без учёта степени ассоциации соединений.
Название соединений дают двумя словами («читая» формулу справа налево): электроотрицательный элемент или анион и электроположительный элемент или катион. Название электроотрицательной части соединения образуют с помощью суффиксов «ид» или «ат», названия электроположительной части дают в род. падеже. В случае необходимости используют числовые префиксы «геми», «моно» (обычно опускают), «сескви», «ди», «три», «тетра» и т. д. либо – умножающие числовые префиксы «бис», «трис», «тетракис». В скобках после названия элемента при необходимости указывают римскими цифрами степень его окисления. Примеры: NaCl – хлорид натрия, K2[ZrF6] – гексафтороцирконат(IV) калия, SiСl4 – тетрахлорид кремния, СrО3 – триоксид хрома или оксид xpoмa(VI). Традиц. названия некоторых бинарных и комплексных соединений, не содержащих внешней сферы, дают в одно слово; напр., NH3 – аммиак, SiH4 – силан, Ni(СО)4 – тетракарбонилникель.
Простые вещества называют, как правило, аналогично химич. элементам. Чтобы различить число атомов в молекуле, используют прилагательные «атомный», «молекулярный» и традиц. названия; напр., Н – атомный водород, О2 – молекулярный кислород, Р4 – белый фосфор, О3 – озон.
Заряд ионов показывают надстрочным индексом в формуле (знак плюс или минус после цифры); названия анионов образуют, добавляя суффикс «ид»; напр., Na+ – катион натрия, Fe2+ – катион железа(II), Н- – гидрид-ион, F- – фторид-ион, О2- – оксид-ион, S2- – сульфидион. Некоторые распространённые ионы имеют традиц. названия: NH4+ – катион аммония, N3- – азид-ион, О3- – озонидион, О2- – надпероксид-ион, О22- – пероксид-ион.
Можно называть простые вещества и ионы, указывая число атомов и заряд ионов; напр., О2 – дикислород, О3 – трикислород, S8 – октасера, Р4 – тетрафосфор, Hg22+ – катион диртути (2+), I3- – трииодид(1-)-ион.
При составлении химич. формул бинарных соединений учитывают, что электроотрицательность неметаллов увеличивается в ряду: Rn, Хе, Kr, В, Si, С, As, Р, Н, Те, Se, S, At, I, Br, Cl, N, O, F; напр., В4С – карбид бора, Сl2О – оксид дихлора, оксид хлора(I), NO – монооксид азота, ОF2 – дифторид кислорода, SiСl4 – тетрахлорид кремния. Исключение из общих правил среди галогенидов составляют HF, HCl, НВr и HI, их названия фтороводород, хлороводород, бромоводород и иодоводород; их растворы в воде – фтороводородная (плавиковая), хлороводородная (соляная), бромоводородная и иодоводородная кислоты.
Среди кислородных соединений исключениями являются Н2О – вода, соединения с ионами О22- – пероксиды и О3- – озониды. Мн. водородные соединения называют, прибавляя суффиксы «ан» или «ин»: SiH4 – силан, SnН4 – станнан, РН3 – фосфин, AsH3 – арсин, SbH3 – стибин. Для обозначения числа атомов используют числовые префиксы или скобки: В2Н6 – диборан, Si3Н8 – трисилан(8), В5Н9 – пентаборан(9), В5Н11 – пентаборан(11). Исключениями являются: NH3 – аммиак, N2H4 – гидразин, НN3 – азидоводород, H2S – сероводород, H2S2 – дисульфан, Н2S3 – трисульфан, Н2Sе – селеноводород, Н2Те – теллуроводород и растворы Н2S, Н2Sе, Н2Те в воде (сероводородная, селеноводородная и теллуроводородная кислоты).
Кислородсодержащие кислоты называют по традиц. рус. номенклатуре путём присоединения к корню рус. назв. химич. элемента компонентов «ная», «овая», «евая» (высшая или единственная степень окисления элемента), «новатая» (промежуточная степень), «(ов)истая» и «новатистая» (низшая степень); напр., Н2SО4 – серная, НМnО4 – марганцовая, H2GeO3 – германиевая, HClO3 – хлорноватая, НСlО2 – хлористая, HNO2 – азотистая, НСlО – хлорноватистая кислота. Традиц. названия сохраняются и для др. кислот; напр., Н2СО3 – угольная, НSО3Сl – хлорсульфоновая. Кислоты, содержащие разл. число присоединённых молекул воды, различают префиксами «орто» (большое количество) или «мета» (малое количество); напр., Н3АsО3 – ортомышьяковистая, HAsO2 – метамышьяковистая кислота.
Средние соли называют, используя названия аниона и катиона. Если элемент, образующий анион, имеет разл. степени окисления, то для высшей и низшей из двух при использовании традиц. названий применяют суффиксы «ат» и «ит» (Na2SеО4 – селенат, Na2SeO3 – селенит), при наличии трёх степеней окисления для низшей используют префикс «гипо» и суффикс «ит» (NaСlO2 – хлорит, NаСlО – гипохлорит натрия); при четырёх разл. степенях окисления для высшей применяют префикс «пер» и суффикс «ат» (KСlО4 – перхлорат, KСlО3 – хлорат калия). В остальных случаях для названия аниона используют суффикс «ат» и указывают степень окисления анионообразующего элемента рим. цифрами в скобках; напр., феррат(III), феррат(VI). Кислые соли содержат в названии префикс «гидро»: KHSO4 – гидросульфат калия, KН2РО4 – дигидроортофосфат калия. Осно́вные соли называют по правилам бинарных соединений, перечисляя все анионы (с указанием их числа) через дефис: Fе(ОН)NО3 – нитрат-гидроксид железа(II), Сu2(ОН)2СО3 – карбонат- дигидроксид меди(II); тот же способ составления названий применяется к оксосоединениям: ТiO(NO3)2 – динитратоксид титана, ZrCl2O – оксиддихлорид циркония.
Пероксо- и тиопроизводные называют, используя префиксы: Na2S2О8 – пероксодисульфат натрия, Na2S2O3 – тиосульфат натрия.
Ряд ионов и радикалов имеют специфич. названия: СО – карбонил, NO – нитрозил, SО2 – сульфурил, VO2+ – ванадил, UО22+ – уранил. Обычно они включаются в название, состоящее из одного слова; напр., СОF2 – карбонилфторид, UO2SО4 – уранилсульфат или сульфат уранила.
Формулы соединений типа бинарных (смешанные галогениды, оксо- и тиопроизводные и др.) записывают и называют в порядке увеличения электроотрицательности; напр., PCl3O – оксид-трихлорид фосфора, SOF4 – тетрафторид-оксид серы. Соединения, содержащие кристаллизационную воду, называют гидратами; напр., Na2CO3·10Н2О – декагидрат карбоната натрия.
Полиморфные модификации обозначают греч. буквами, реже лат. буквами или рим. цифрами. При этом, как правило, букву α относят к высокотемпературной модификации; напр., α-Fе (α-модификация железа, α-железо).
Номенклатура стереохимическая
Предназначена для обозначения строения молекул пространственных изомеров. Для обозначения энантиомеров пользуются системами D,L или R,S. В первом случае конфигурацию соединений (аминокислоты, гидроксикислоты, углеводы), имеющих в формулах Фишера (изображение на плоскости пространственных структур с асимметрич. атомами: асимметрич. атом обычно не изображают; заместители, находящиеся перед плоскостью, располагают слева и справа; за плоскостью – вверху и внизу, соединяя пунктиром) амино- или гидроксигруппу слева, обозначают знаком L, справа – D (аналогично конфигурации энантиомеров глицеринового альдегида). В R,S-системе определяют старшинство заместителей при хиральном центре (старшим считаются заместители с бо́льшим атомным номером); обозначение R получает энантиомер, в котором при рассмотрении модели со стороны, противоположной младшему заместителю, старшинство остальных заместителей падает по часовой стрелке; падение старшинства против часовой стрелки – S. Для геометрич. изомеров употребляют обозначения цис- и транс- (одинаковые или родственные заместители расположены соответственно по одну и по разные стороны плоскости двойной связи или цикла) либо Z,E (старшие заместители при двойной связи расположены по одну или по разные стороны плоскости двойной связи соответственно). Для диастереомеров, в которых одинаковые или родственные заместители располагаются в проекционной формуле на одной или противоположных сторонах, введены обозначения соответственно эритро- и трео-. Для обозначения конформаций молекулы указывают величину диэдрального угла между старшими заместителями при связи C─C, который отсчитывают в направлении движения по часовой стрелке и выражают в условных единицах (одна единица равна 60°), либо используют словесные обозначения расположения старших заместителей в формулах (проекциях) Ньюмена (изображение на плоскости трёхмерных структур молекул насыщенных соединений, в котором рассматриваемая C─C-связь перпендикулярна плоскости чертежа). См. также Изомерия и Конформационный анализ.