Eine chemische Nomenklatur ist ein Satz von Regeln zur Erzeugung systematischer Namen für chemische Verbindungen. Die weltweit am häufigsten verwendete Nomenklatur ist diejenige, die von der Internationalen Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC) erstellt und entwickelt wurde.
Die IUPAC-Regeln für die Benennung organischer und anorganischer Verbindungen sind in zwei Veröffentlichungen enthalten, die als Blue Book [1][2] und Red Book [3] bekannt sind. Eine dritte Veröffentlichung, bekannt als Green Book [4] beschreibt die Empfehlungen für die Verwendung von Symbolen für physikalische Größen (in Verbindung mit der IUPAP), während eine vierte, das Gold Book ][5] enthält die Definitionen einer großen Anzahl von Fachbegriffen, die in der Chemie verwendet werden. Ähnliche Kompendien existieren für die Biochemie [6] (das White Book in Verbindung mit dem IUBMB), analytische Chemie [7] (das Orange Book ), Makromolekulare Chemie [8] (19659009) Purple Book ) und klinische Chemie [9] (das Silver Book ). Diese "Farbbücher" werden durch kürzere Empfehlungen für spezielle Umstände ergänzt, die periodisch in der Zeitschrift Pure and Applied Chemistry veröffentlicht werden.
Ziele der chemischen Nomenklatur [ edit ]
Die Hauptfunktion der chemischen Nomenklatur besteht darin, sicherzustellen, dass ein gesprochener oder geschriebener chemischer Name keine Zweideutigkeit hinsichtlich der Bezeichnung der Verbindung hinterlässt: Jeder chemische Name sollte sich auf eine einzelne Substanz beziehen. Ein weniger wichtiges Ziel ist es sicherzustellen, dass jeder Stoff einen einzigen Namen hat, obwohl in einigen Fällen eine begrenzte Anzahl alternativer Namen zulässig ist.
Vorzugsweise vermittelt der Name auch einige Informationen über die Struktur oder Chemie einer Verbindung. Die CAS-Nummern der American Chemical Society bilden ein extremes Beispiel für Namen, die diese Funktion nicht erfüllen: Jede CAS-Nummer bezieht sich auf eine einzelne Verbindung, aber keine enthält Informationen über die Struktur.
Die Form der Nomenklatur hängt von der Zielgruppe ab, an die sie gerichtet ist. Daher existiert keine einzige korrekte -Form, sondern es gibt verschiedene Formen, die unter verschiedenen Umständen mehr oder weniger angemessen sind.
Ein gebräuchlicher Name reicht oft aus, um eine chemische Verbindung unter bestimmten Umständen zu identifizieren. Um allgemeiner anwendbar zu sein, sollte der Name mindestens die chemische Formel angeben. Um genauer zu sein, muss möglicherweise die dreidimensionale Anordnung der Atome spezifiziert werden.
Unter bestimmten Umständen (z. B. bei der Erstellung großer Indizes) muss sichergestellt werden, dass jede Verbindung einen eindeutigen Namen hat: Dazu müssen dem Standard-IUPAC-System zusätzliche Regeln hinzugefügt werden (das CAS-System ist das meistgebrauchte System) häufig verwendet in diesem Zusammenhang), auf Kosten von Namen, die den meisten Lesern länger und weniger vertraut sind. Ein anderes System, das an Popularität gewinnt, ist der International Chemical Identifier (InChI), der die Struktur und Zusammensetzung eines Stoffes widerspiegelt und allgemeiner als eine CAS-Nummer ist.
Das IUPAC-System wird häufig für die oben genannten Fehler kritisiert, wenn diese relevant werden (z. B. bei der unterschiedlichen Reaktivität von Schwefelallotropen, die IUPAC nicht unterscheidet). Während IUPAC einen von Menschen lesbaren Vorteil gegenüber der CAS-Nummerierung bietet, ist es schwer zu behaupten, dass die IUPAC-Namen für einige größere, relevante Moleküle (wie Rapamycin) für Menschen lesbar sind. Daher verwenden die meisten Forscher nur die informellen Namen.
Unterschiedliche Ziele der chemischen Nomenklatur und der Lexikographie [ edit
Es ist allgemein bekannt, dass die Ziele der Lexikographie gegenüber der chemischen Nomenklatur variieren und zu einem gewissen Grad voneinander abweichen. Wörterbücher von Wörtern, ob im traditionellen Druck oder im Internet, erfassen und melden die Bedeutung von Wörtern, wenn ihre Verwendung im Laufe der Zeit erscheint und sich ändert. Bei Webwörterbüchern mit begrenztem oder keinem formalen redaktionellen Prozess können sich Definitionen - in diesem Fall Definitionen von chemischen Namen und Begriffen - schnell ändern, ohne sich um die formalen oder historischen Bedeutungen zu kümmern. Die chemische Nomenklatur dagegen (mit der IUPAC-Nomenklatur als bestem Beispiel) ist notwendigerweise restriktiver: Sie zielt darauf ab, Kommunikation und Praxis zu vereinheitlichen, so dass sie bei Verwendung eines chemischen Begriffs eine feste Bedeutung in Bezug auf die chemische Struktur hat und Einblicke in die chemische Struktur gibt chemische Eigenschaften und abgeleitete molekulare Funktionen. Diese unterschiedlichen Ziele können tiefgreifende Auswirkungen auf das gültige Verständnis in der Chemie haben, insbesondere im Hinblick auf chemische Klassen, die große Aufmerksamkeit gefunden haben. Beispiele für deren Auswirkungen können in den folgenden Beispielen betrachtet werden:
- Resveratrol, eine einzelne Verbindung, die eindeutig durch diesen gemeinsamen Namen definiert wird, die jedoch allgemein mit ihrem cis -Isomer,
- Omega-3-Fettsäuren, einer einigermaßen gut definierten Chemikalie, verwechselt werden kann Strukturklasse, die aufgrund ihrer formalen Definition dennoch breit ist, und
- Polyphenole, eine recht breite Strukturklasse mit einer formalen Definition, bei der Fehlübersetzungen und ein allgemeiner Missbrauch des Begriffs relativ zu der formalen Definition zu gravierenden Nutzungsfehlern geführt haben und damit die Mehrdeutigkeit in der Beziehung zwischen Struktur und Aktivität (SAR).
Das schnelle Tempo, mit dem sich Bedeutungen im Internet ändern können, insbesondere für chemische Verbindungen mit wahrgenommenem oder falsch zugeschriebenem gesundheitlichem Nutzen, erschwert die Aufrechterhaltung eine Klangnomenklatur (und damit Zugang zu SAR-Verständnis). Eine weitere Diskussion mit spezifischen Beispielen erscheint in dem Artikel über Polyphenole, in dem unterschiedliche Definitionen verwendet werden, und es gibt verschiedene weitere Webdefinitionen und allgemeine Verwendungen des Wortes, die mit jeder akzeptierten chemischen Nomenklatur, die die Polyphenolstruktur und die Bioaktivität verbindet, im Widerspruch stehen.
Geschichte [ edit ]
Die Nomenklatur der Alchemie ist in der Beschreibung reichhaltig, jedoch nicht effektiv Erfüllen Sie die oben genannten Ziele. Es gibt unterschiedliche Meinungen darüber, ob dies von den frühen Alchemie-Praktikern absichtlich beabsichtigt wurde oder ob es eine Folge des besonderen (und oft auch esoterischen) theoretischen Rahmens war, in dem sie arbeiteten.
Obwohl beide Erklärungen wahrscheinlich bis zu einem gewissen Grad gültig sind, ist es bemerkenswert, dass das erste "moderne" System der chemischen Nomenklatur gleichzeitig mit der Unterscheidung (von Lavoisier) zwischen Elementen und Verbindungen im späten 18. Jahrhundert erschien.
Der französische Chemiker Louis-Bernard Guyton de Morveau veröffentlichte 1782 seine Empfehlungen [10] und hoffte, dass seine "konstante Methode der Denomination" der Intelligenz helfen und das Gedächtnis entlasten würde. Das System wurde in Zusammenarbeit mit Berthollet, de Fourcroy und Lavoisier [11] verfeinert und von diesem in einem Lehrbuch gefördert, das lange nach seinem Tod an der Guillotine 1794 überleben würde. [12] Das Projekt wurde auch von Jöns Jakob Berzelius unterstützt , [13][14] der die Ideen für den deutschsprachigen Raum adaptierte.
Die Empfehlungen von Guyton bezogen sich nur auf das, was heute als anorganische Verbindungen bekannt wäre. Mit der massiven Ausdehnung der organischen Chemie in der Mitte des 19. Jahrhunderts und dem besseren Verständnis der Struktur organischer Verbindungen wurde das Bedürfnis nach einem geringeren Ad-hoc-System der Nomenklatur wahrgenommen, als die theoretischen Werkzeuge zur Verfügung standen mach das möglich Eine internationale Konferenz wurde 1892 von den nationalen Chemiegesellschaften in Genf einberufen, aus der die ersten weithin akzeptierten Vorschläge für die Standardisierung hervorgingen. [15]
Eine Kommission wurde 1913 vom Rat der Genossenschaft gegründet Internationale Vereinigung chemischer Gesellschaften, deren Arbeit jedoch durch den Ersten Weltkrieg unterbrochen wurde. Nach dem Krieg ging die Aufgabe auf die neu gegründete Internationale Union für reine und angewandte Chemie über, die 1921 erstmals Kommissionen für organische, anorganische und biochemische Nomenklatur ernannte tut dies bis heute.
Arten der Nomenklatur [ edit ]
Organische Chemie [ edit ]
- Substitutionsname
- Name der Funktionsklasse, auch bekannt als ein radicofunktioneller Name
- Konjunktiver Name
- Zusatzname
- Subtraktiver Name
- Multiplikativer Name
- Name der Fusion
- Name von Hantzsch-Widman
- Ersatzname
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Compositionelle Nomenklatur [ edit ]
Ionische binäre Verbindungen des Typs I [] edit
Für Typ Bei ionischen binären Verbindungen wird zuerst das Kation (in den meisten Fällen ein Metall) und das Anion (meist ein Nichtmetall) als Zweites bezeichnet. Das Kation behält seinen elementaren Namen (z. B. Eisen oder Zink ), aber das Suffix der Nichtmetalle ändert sich in -ide . Beispielsweise besteht die Verbindung LiBr aus Silvio Li + -Kationen und Br - -Anionen; daher heißt es Lithiumbromid. Die Verbindung BaO, die aus Ba 2+ Kationen und O 2− Anionen besteht, wird als Bariumoxid bezeichnet.
Der Oxidationszustand jedes Elements ist eindeutig. Wenn sich diese Ionen zu einer binären Verbindung vom Typ I vereinigen, werden ihre Ladungen gleich aber entgegengesetzt neutralisiert, so dass die Nettoladung der Verbindung Null ist.
Ionische binäre Verbindungen vom Typ II []
Ionische binäre Verbindungen vom Typ II sind solche, bei denen das Kation nicht nur einen Oxidationszustand aufweist. Dies ist bei Übergangsmetallen üblich. Um diese Verbindungen zu benennen, muss man die Ladung des Kations bestimmen und dann den Namen wie bei ionischen Verbindungen des Typs I ausschreiben, mit der Ausnahme, dass eine römische Zahl (die die Ladung des Kations angibt) in Klammern neben dem Kation steht Name (wird manchmal als Stock-Nomenklatur bezeichnet). Nehmen Sie zum Beispiel die Verbindung FeCl 3 . Das Kation Eisen kann als Fe 2+ und Fe 3+ auftreten. Damit die Verbindung eine Nettoladung von Null haben kann, muss das Kation Fe 3+ sein, damit die drei Cl - -Anionen ausbalanciert werden können (3+ und 3– Balance) bis 0). Daher wird diese Verbindung Eisen (III) -chlorid genannt. Ein anderes Beispiel könnte die Verbindung PbS 2 sein. Da das Anion S 2− in der Formel einen Index von 2 aufweist (was eine 4− -Ladung ergibt), muss die Verbindung mit einer 4+ -Ladung am Pb-Kation abgeglichen werden (Blei ist ein Übergangsmetall und kann Kationen mit einer Ladung von 4+ oder 2+ bilden). Somit besteht die Verbindung aus einem Pb 4+ -Kation mit jeweils zwei S 2− -Anionen, die Verbindung ist balanciert und ihr Name wird als Blei (IV) -Sulfid geschrieben.
Ein älteres System, das sich auf lateinische Namen für die Elemente stützt, wird gelegentlich auch zur Bezeichnung von Typ II-ionischen binären Verbindungen verwendet. In diesem System wird dem Metall (anstelle einer römischen Zahl daneben) ein Suffix "-ic" oder "-ous" hinzugefügt, um seinen Oxidationszustand anzuzeigen ("-ous" für niedriger, "-ic" für höher) ). Beispielsweise enthält die Verbindung FeO das Kation Fe 2+ (das sich mit dem Anion O 2− ausgleicht). Da dieser Oxidationszustand niedriger ist als die andere Möglichkeit (Fe 3+ ), wird diese Verbindung manchmal als Eisenoxid bezeichnet. Für die Verbindung SnO 2 ist das Zinnion Sn 4+ (Ausgleich der 4− -Ladung auf die beiden O 2− -Anionen) und da Dies ist ein höherer Oxidationszustand als die Alternative (Sn 2+ ). Diese Verbindung wird als Zinnoxid bezeichnet.
Einige ionische Verbindungen enthalten mehratomige Ionen, bei denen es sich um geladene Entitäten mit zwei oder mehr kovalent gebundenen Atomarten handelt. Es ist wichtig, die Namen gewöhnlicher polyatomarer Ionen zu kennen. diese schließen ein:
Die Formel Na 2 SO 3 bedeutet, dass das Kation Natrium oder Na + ist und dass das Anion das Sulfition ist ( SO 2−
3 ). Daher wird diese Verbindung als Natriumsulfit bezeichnet. Wenn die gegebene Formel Ca (OH) 2 ist, kann gesehen werden, dass OH - das Hydroxidion ist. Da die Ladung des Calciumions 2+ beträgt, ist es sinnvoll, zwei OH-Ionen (19459052 - 19459009) zu haben, um die Ladung auszugleichen. Daher heißt die Verbindung Calciumhydroxid. Wenn man aufgefordert wird, die Formel für Kupfer (I) -Cromat zu schreiben, gibt die römische Zahl an, dass das Kupferion Cu + ist und man kann feststellen, dass die Verbindung das Chromation enthält ( CrO 2−
4 ). Zwei der 1+ Kupferionen werden benötigt, um die Ladung eines 2− Chromations auszugleichen, daher lautet die Formel Cu 2 CrO 4 .
Typ-III-Binärverbindungen [ edit ]
Typ-III-Binärverbindungen sind kovalent gebunden. Kovalente Bindungen treten zwischen Nichtmetallelementen auf. Kovalent gebundene Verbindungen sind auch als -Moleküle bekannt. In der Verbindung wird das erste Element zuerst und mit seinem vollständigen Elementnamen benannt. Das zweite Element wird so benannt, als wäre es ein Anion (Stammname des Elements + -ide Suffix). Dann werden Präfixe verwendet, um die Anzahl jedes vorhandenen Atoms anzugeben: Diese Präfixe sind mono- (eins), di (zwei), tri- ( drei), tetra- (vier), Penta- (fünf), hexa- (sechs), hepta- (sieben) okta (acht), nona (neun) und Deka (zehn). Das Präfix mono- wird niemals mit dem ersten Element verwendet. So wird NCl 3 als Stickstofftrichlorid bezeichnet, P 2 O 5 wird als Diphosphoruspentoxid (19459006] a des penta bezeichnet - Präfix wird vor dem Vokal zur leichteren Aussprache abgelegt), und BF 3 wird als Bortrifluorid bezeichnet.
Kohlendioxid wird geschrieben CO 2 ; Schwefeltetrafluorid wird von SF 4 geschrieben. Einige Verbindungen haben jedoch gemeinsame Namen, die vorherrschen. H 2 O wird zum Beispiel üblicherweise als Wasser und nicht als Dihydrogenmonoxid bezeichnet, und NH 3
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