1 - سیستم نامگذاری شیمیایی

خلاصه (TL;DR):

این قوس با کاوش در بسیاری از قوانینی که مولکول‌ها از آنها پیروی می‌کنند آغاز می‌شود – که با نام آنها شروع می‌شود. اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) مولکول‌هایی را برای هر فرهنگ نام‌گذاری می‌کند. مولکول ها معمولاً بر اساس سه معیار نامگذاری می شوند: اتم های درگیر، ساختار مولکول و نوع پیوندی که تشکیل می شود.

بسیاری از مولکول ها با یون ها یا اتم هایی تشکیل می شوند که بار منفی یا مثبت دارند. نافلزات که شامل افزودن “*-ایده*پسوند در نام آنها زمانی که بار منفی دارند، نام خود را هنگامی که به یک اتم فلز متصل می شوند، حمل می کنند. خود مولکول‌ها حتی می‌توانند یون باشند و با توجه به تعداد یون‌های اکسیژن موجود، نام‌های جدیدی ایجاد کنند.

با این حال، اتم های فلز قوانین خاص خود را دارند، بسته به اینکه آنها یک فلز معمولی هستند یا یک فلز واسطه، که بارهای بالقوه بسیار متفاوتی دارند. برای فلزات واسطه، نام مولکول باید تغییر کند تا بار را منعکس کند (معمولاً با اضافه کردن یک عدد رومی مربوط به آن بار).

–

*مولکول گلوکز*
تصویر از طریق جوناسپیل

اتم ها می رقصند و با ترکیب شدن به مولکول ها انرژی خود را کاهش می دهند. این اتم ها از قوانین و سلسله مراتب پیروی می کنند و بر اساس موقعیت به طور قابل پیش بینی رفتار می کنند. اما شیمی و فیزیک اتم ها کمی پیچیده تر از آن است فقط پر کردن پوسته های ظرفیت

ما داستان خود را ادامه می دهیم، و در مورد قوانینی که مولکول ها از آن پیروی می کنند، که شامل بخش هایی در قلمرو ترسناک شیمی “آلی” است، بیشتر می آموزیم، همانطور که به اقیانوس وسیعی که جهان ما است نزدیک و نزدیکتر می شویم. با این حال، ابتدا باید در نظر بگیریم که، درست مانند اتم‌ها، مولکول‌ها نیز نام‌هایی دارند – نام‌هایی که اطلاعات زیادی درباره خود مولکول ارائه می‌دهند.

ساختارهای شیمیایی

اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) مسئول نام‌های رسمی مولکول‌های ما است که بر خلاف سیستم اندازه‌گیری متریک، همه می فهمد و استفاده می کند (خیلی خوب نیست). این بدان معناست که اسامی غیر رسمی وجود دارد و علاوه بر این، برای هر مولکول فقط یک نام رسمی وجود ندارد. اغلب یک مولکول را می توان با دو یا حتی سه نام نشان داد. هنگام نامگذاری یک مولکول، مهمترین جنبه این است که نام به یک مولکول خاص اشاره دارد، نه یک مجموعه.

نام شیمیایی مولکول های ما بر اساس یک یا چند قسمت از سه قسمت است:

اتم های درگیر در پیوند مولکولی.
- اگر یک مولکول حاوی پیوندهای کربن و هیدروژن باشد، به آن یک می گویند ترکیب آلیدر غیر این صورت است ترکیب معدنی. این ترکیبات آلی و معدنی مکانیسم نامگذاری متفاوتی دارند. همچنین، اتم های تغییر یافته، یا یون ها – هر دو کاتیون هااتم های دارای بار مثبت و آنیون هااتم های با بار منفی – همچنین می توانند نام یک مولکول را اعلام کنند.
ساختار مولکول.
- برای زنجیره‌های بلند مولکول‌ها – اغلب ترکیبات آلی – که در آن اتم‌های خاصی در زنجیره به هم متصل هستند، حتی اگر دو مولکول دقیقاً اتم‌های مشابهی داشته باشند، می‌توان نام آن را تعیین کرد.
نوع پیوندی که اتم ها تشکیل می دهند.
- در قوس آخر، پیوندهای کووالانسی (و کووالانسی قطبی)، پیوندهای یونی و پیوندهای فلزی را مورد بحث قرار دادیم. از آنجایی که هر کدام شامل انواع مختلفی از اتم ها هستند، طبیعتاً نام های متفاوتی خواهند داشت.

بیایید با هر یک از آنها در نوع خود مقابله کنیم.

نام گذاری ترکیبات معدنی

نام ترکیبات معدنی بیشتر به اتم های درگیر و بار آنها بستگی دارد. به عنوان مثال، ما به طور طولانی در مورد اکسیژن عنصری صحبت کردیم، اما در مورد یون های اکسیژن چطور؟ شما می توانید آن را “اکسیژن آنیونی” بنامید، اما این بسیار بد است. برای غیر فلزی آنیون ها، ما تمایل داریم پسوند ” را اضافه کنیم-ایده“تا آخر. بنابراین، O^– (اکسیژن با بار منفی) “اکسید”، کلر نامیده می شود^– کلرید C است^– کاربید است و غیره

اگر یک اتم فلز با یکی از این آنیون‌های غیرفلزی پیوند برقرار کند، همانطور که در مورد بسیاری از پیوندهای کووالانسی یا یونی وجود دارد، چه؟

در این پیوندها با نام فلز (کاتیون) شروع می کنیم و سپس نام آنیون نافلز را اضافه می کنیم. ما نمک معمولی را، به عنوان مثال، کلرید سدیم، پیوند یونی بین سدیم با بار مثبت و کلر با بار منفی می نامیم.

برخی از فلزات کاتیون های منحصر به فردتری هستند که می توانند یک، دو یا حتی سه حالت بار متفاوت داشته باشند. اینها فلزات واسطه ای هستند که همگی یک زیر پوسته d ناقص دارند (تکانه زاویه ای مداری (ل) از 2). برخی از آنها مانند آهن (Fe) می تواند با 2 یا 3 الکترون کمبود داشته باشد (که بار 2 + یا 3 به آن می دهد)، در حالی که برخی دیگر مانند وانادیوم (V) می توانند با 2، 3، 4 یا 5 الکترون کمبود داشته باشند. (+2، +3، +4 یا +5 شارژ کنید). جدول تناوبی ما، با تمام شکوه سازمانی خود، فلزات واسطه را در مرکز، بین دو گروه اول فلزات و فلزات و نافلزات گروه بندی می کند.

***تصویر از طریق*** ***یادداشت های علمی***
فلزات واسطه در این جدول با رنگ زرد مشخص شده اند. تعداد کمی از فلزات واسطه تنها یک بار شارژ دارند، مانند تنگستن (W) با بار 6+. توصیه می‌کنم بارهای مختلفی را که فلزات واسطه مختلف می‌توانند داشته باشند، بررسی کنید!

*پرکلرات*

به یاد داشته باشید که اکسیژن برای تکمیل لایه ظرفیتی خود فقط باید دو الکترون ظرفیت به دست آورد. کلر با هفت الکترون ظرفیت خود به سه اکسیژن اجازه می دهد تا پوسته خود را کامل کنند. اگر اکسیژن دیگری وجود داشته باشد، با الکترون باقیمانده ای که کلر دارد پیوند می زند، اما یک الکترون ظرفیت بیشتری دارد (از این رو بار منفی آن را یون می کند).

این فلزات واسطه، وقتی با آنیون‌های غیرفلزی ترکیب می‌شوند، یک عدد رومی برای نشان دادن میزان بار فلز واسطه وارد می‌کنیم. بنابراین برای CuCl، ما آن را کلرید مس (I) می نامیم، که به این معنی است که مس یک بار شارژ دارد. از آنجایی که مس می تواند بار 1+ یا 2+ داشته باشد، برای نشان دادن اینکه چه شکلی از مس است به «(I)» نیاز داریم.

کلرید سدیم و کلرید مس (I) نمونه‌هایی از مولکول‌هایی با بار خنثی هستند. اما دلیلی وجود ندارد که یک مولکول نتواند با بار خنثی تشکیل شود. این مولکول ها به درستی نامگذاری شده اند یون های مولکولی.

یون های مولکولی با اکسیانیون ها – یون‌های اکسیژن – در آنها نام‌های خاصی می‌گیرند (زیرا، البته، اکسیژن باید توجه را به خود جلب کند). این یون ها معمولاً دارای یک اتم مادری هستند که به صورت کووالانسی به یک یا چند اتم اکسیژن (یک یا چند مورد از این اکسیژن ها یون هستند) پیوند دارد.

اما قبل از شروع نامگذاری آنها، یک راز دیگر وجود دارد که جدول تناوبی آن را پنهان می کند. آیا به اعداد اطراف سطرها و ستون های جدول توجه کرده اید؟ اعداد قبل از خطوط او را او می نامند دوره زمانی اعداد، در حالی که اعداد بالای ستون های جدول او نامیده می شوند گروه شماره. ممکن است متوجه شده باشید که اعداد گروه به دو صورت عربی و رومی هستند. در دوران مدرن، IUPAC ستون ها را از 1 تا 18 شماره گذاری می کند، اما به طور کلاسیک آنها از اعداد رومی استفاده می کردند. با این حال، سیستم اعداد رومی در جدول بالا کمی با نسخه کلاسیک IUPAC متفاوت است. این یکی که توسط Chemical Abstract Service (CAS)، یک سازمان آمریکایی ایجاد شده است، عناصر اساسی را با حرف “A” و فلزات واسطه را با “B” جدا می کند.

از هر کدام که استفاده می کنید، گروه به شما کمک می کند تا یک مورد را بر اساس مختصات پیدا کنید. با این حال، آنها می توانند در توصیف رفتار مفید باشند، همانطور که وقتی یون های مولکولی را در یک لحظه نام می بریم خواهیم دید.

به طور کلی، هنگام نام گذاری یون های مولکولی با اکسیانیون ها، دو پیشوند و دو پسوند وجود دارد که به چهار روش مختلف سازماندهی شده اند. دو پیشوند عبارتند از “هیپو-” و “برای-“در حالی که دو پسوند هستند”-ها“و”-می خورد“.

به طور معمول، اگر اتم اصلی در یون از گروه های 7A/B یا 8 باشد و به یک اکسانیون پیوند خورده باشد، نام آن خواهد بود:کم” پیشوند و ”-هاپسوند “اگر باشد. اگر با دو یون مرتبط باشد، نام فقط حاوی “-ها“پسوند. برای سه، نام حاوی “-می خورد“پسوند. در نهایت، چهار یون پیشوند را اضافه می کند”-مطابق” در بالای “-می خورد” پسوند.

#اکسیانیون	پیشوند	پسوند
1	کم	-ها
2	–	-ها
3	–	-می خورد
4	برای-	-می خورد

برای گروه های دیگر بسیار پیچیده تر است. در حالی که ترتیب نامگذاری یکسان است، تعداد اتم‌های اکسیژنی که به هسته متصل می‌شوند با توجه به هر نام متفاوت است. به عنوان مثال، فسفات، یک یون مولکولی با هسته فسفر، به جای سه اکسیانیون که ممکن است انتظار داشته باشید، حاوی چهار اکسانیون است. این به دلیل اصلی است که در آینده نزدیک به آن خواهیم پرداخت. در حال حاضر، من توصیه می کنم در مورد ساختار و نام مولکول های دارای اکسیانیون در گروه های دیگر تحقیق کنید.

نظرات نهایی در مورد ترکیبات معدنی

این قوانین برای ترکیبات معدنی، صرف نظر از شکل ظاهری آنها، ساده تر از نامگذاری ترکیبات آلی است. با توجه به اینکه موجودات زنده – که تقریباً منحصراً از ترکیبات آلی ساخته شده اند – به همان اندازه که هستند پیچیده هستند، منطقی است. خوشبختانه، هنگامی که چند ترکیب آلی را درک می کنیم، بقیه در جای خود قرار می گیرند.

برای مطالب بیشتر تامل برانگیز، به ما بپیوندید لیست پستی!
برنامه های Flux برای سال 2020 را ببینید اینجا!