Тривиальные названия

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ХИМИИ

КАФЕДРА ХИМИИ И МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ

Штремплер Генрих Иванович, профессор кафедры

Основы культуры химического языка и терминологии

Лекция 5. Номенклатура химическая языка

Номенклатура химическая – это система рациональных названий химически индивидуальных веществ.

Впервые международные названия стала разрабатывать комиссия французских химиков под председательством А. Л. Лавуазье, которая постановила, что каждое вещество должно иметь только одно название; наименование сложного вещества должно состоять из двух слов, указывающих на род и вид соединения, должно быть удобопроизносимым и не противоречить нормам языка (1787).

Числовые приставки 1 - моно 2 - ди 3 - три 4 - тетра 5 - пента 6 - гекса 7 - гепта 8 - окта 9 – нона 10 – дека 11 – ундека 12 – додека.

Номенклатура неорганических соединений (Н. н. с.)

Главные положения русской Н. н. с. создали химики 1-й половины 19 в., в частности В.М. Севергин и, главным образом – Г. И. Гесс с сотрудниками (1831, 1835). Исторически сложилось несколько типов названий (номенклатур) неорганических соединений: тривиальные, геологические, русские, международные.

Тривиальные названия

Алебастр – CaSO4⋅0.5 H2O, Бикарбонат – NaHCO3,Вода - H2O, Угарный газ – СО, Глинозем Al2O3,

Гашеная известь – Са(ОН)2, Едкое кали – КОН, Карбид кальция – СаС2, Алюмокалиевые квасцы

– KAl(SO4)2⋅12 H2O, Кремнезем – SiO2. Медный купорос –CuSO4⋅5 H2O. Сухой лед – СO2,

Поташ – К2СО3, Чилийская селитра –NaNO3, Сода питьевая – NaHCO3, Соль пищевая – NaCl,

Бура – Na2B4O7⋅10 H2O, Гипс – CuSO4⋅2H2O, Железный колчедан (пирит) – Fe(S2), Кварц – SiO2, Корунд – Al2O3, Опал – SiO₂⋅nH2O, Флюорит – CaF2 и др.

Основой Н. н. с. служат названия химических элементов. В названиях Н. н. с. применяют корни, главным образом латинских названий элементов, отличающиеся от русских.

Антимон	(antimonium — сурьма)
Аргент-	(argentum — серебро)
Арсен-	(arsenicum — мышьяк)
Аур-	(aurum — золото)
Гидр-	(hydrogenium — водород)
Карб-, карбон-	(carboneum — углерод)
Купр-	(cuprum — медь)
Манган-	(маnganum — марганец)
Меркур-	(меrcurius — ртуть)
Нитр-	(nitrogenium — азот)
Окс-	(oxygenium — кислород)
Плюмб-	(plumbum — свинец)
Силик-	(silicium — кремний)
Станн-	(stannum — олово)
Стиб-	(stibium — сурьма)
Сульф-	(sulphur — сера)
Тио-	(греч. théion — сера)
Ферр-	(ferrum — железо)

К настоящему времени известно около 500000 неорганических веществ, которые в зависимости от состава подразделяются на простые и сложные вещества. Простые вещества (их всего около 400) в свою очередь делятся на металлы (литий, натрий, калий, магний, кальций, алюминий, медь, серебро, золото, цинк, ртуть, титан, ванадий, хром, вольфрам, марганец, железо, кобальт, никель, платина и многие другие) и неметаллы (водород, бор, графит, кремний, азот, фосфор, кислород, сера, фтор, хлор, бром, иод, криптон, ксенон и некоторые другие). Эта классификация простых веществ на два класса достаточно условна, так как, с одной стороны, некоторые простые вещества проявляют одновременно и металлические, и неметаллические свойства. С другой стороны, некоторые химические элементы образуют аллотропные модификации, как с металлическими, так и с неметаллическими свойствами.

Сложные вещества в зависимости от состава можно разделить на бинарные соединения, состоящие из двух химических элементов (оксиды, галогениды, халькогениды, нитриды, карбиды, гидриды и т.д.), и сложные соединения, состоящие из трех и более химических элементов (гидроксиды, соли, координационные соединения и т.д.). Каждый класс сложных веществ в зависимости от строения и свойств также делится на отдельные группы.

Химическая номенклатура – это система положений и правил, в соответствии с которыми однозначно определяется порядок составления химических формул и соответствующих химических названий неорганических и органических веществ. В международном масштабе химическую номенклатуру разрабатывает специальная комиссия Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК). ИЮПАК – аббревиатура, соответствующая английскому названию Международного Союза Теоретической и Прикладной Химии (International Union of Pure and Applied Chemistry). Основная задача этой организации – координация исследований в области химии, определение правил номенклатуры химических соединений, согласование химической терминологии.

Наряду с этим, во всех странах для многих веществ широко применяются тривиальные (исторические) названия, которые не отражают ни состав, ни строение данного соединения, например, аммиак, угарный газ, вода и др.

Простые вещества. Металлы и неметаллы

К металлам относят простые вещества, обладающие в обычных условиях высокими значениями электрической проводимости и теплопроводности, металлическим блеском и пластичностью. В настоящее время определяющим физическим свойством, которое позволяет отнести данное вещество к металлам, является понижение электропроводности при повышении температуры (отрицательный температурный коэффициент электрической проводимости). С химической точки зрения металлы обладают низкими значениями электроотрицательности и сродства к электрону, вследствие чего они выступают в химических процессах только как доноры электронов (восстановители), а в соединениях имеют положительные значения степени окисления. Важнейшая химическая характеристика металлов – образование основных оксидов и соответствующих гидроксидов. Металлы IV–VIII групп периодической системы имеют, как правило, соединения с несколькими степенями окисления, при этом высшие оксиды проявляют кислотный характер.

Все металлы в зависимости от строения атома делятся на s-металлы (щелочные металлы, щелочноземельные металлы), p-металлы (алюминий, галлий, индий, таллий, олово, свинец, висмут и полоний), d-металлы (все элементы побочных подгрупп) и f-металлы (лантаноиды и актиноиды). По технической классификации металлы делят на черные (железо и его сплавы), цветные (медь, свинец, никель, кобальт, олово, ртуть и др.), легкие металлы с плотностью менее 5000 кг/м³ (щелочные металлы, алюминий, магний, кальций и др.), драгоценные, или благородные металлы (серебро, золото, платиновые металлы). Обычно к металлам относят и их сплавы. Сплавы – это однородные системы, состоящие из двух или более металлов (иногда компонентами сплава могут быть и неметаллы), обладающие характерными металлическими свойствами. В промышленности, медицине, быту и т.д. чаще всего используют не чистые металлы, а их сплавы. Многие металлы образуют полиморфные модификации, отличающиеся кристаллической структурой.

Около 20 химических элементов образуют простые вещества, являющиеся неметаллами, обладающие свойствами, противоположными свойствам металлов: отсутствие металлического блеска, ковкости (пластичности), электрической проводимости, с низкой теплопроводностью. В периодической таблице химических элементов (в ее длиннопериодном варианте) граница между металлами и неметаллами проходит по диагонали от бора до астата, при этом германий все же часто относят к неметаллам. Как уже указывалось, деление простых веществ на металлы и неметаллы по приведенным признакам достаточно условно, так как и некоторые неметаллы обладают металлическим блеском, например, иод; известны хрупкие металлы; некоторые химические элементы образуют как металлические, так и неметаллические аллотропные модификации.

С химической точки зрения неметаллы при взаимодействии с другими веществами могут выступать и в роли доноров, и в роли акцепторов электронов, то есть могут проявлять в соединениях как положительные, так и отрицательные значения степени окисления.

Исходя из вышеуказанного, к неметаллам относят простые вещества, образованные химическими элементами главных подгрупп VIII группы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон); VII группы (водород, фтор, хлор, бром, иод, астат); VI группы (кислород, сера, селен, теллур); V группы (азот, фосфор, мышьяк); IV группы (углерод, кремний, германий); III группы (бор).

Простые вещества называют, как правило, по названиям химических элементов. Исключения составляют: алмаз, графит, озон и некоторые другие названия простых веществ. Двойственность названий химического элемента и простого вещества вызывает определенные затруднения в их различении. Обычно, о чем речь – об элементе или о простом веществе, становится ясным из контекста высказываний. Например, в предложениях: "Вода содержит почти 90% кислорода". "Содержание кислорода в воде падает с повышением температуры", – в первом случае говорится о кислороде как элементе, во втором предложении – как о простом веществе. Для различения простых веществ и элементов можно уточнять их названия прилагательными "атомный" (атомарный) или "молекулярный", например, молекулярный хлор – Cl₂, атомарный азот – N. Возможно также в названиях веществ указывать число атомов в молекуле, например, дииод – I₂, трикислород – O₃, октасера – S₈.

Названия полиморфных модификаций металлов состоят из соответствующей греческой буквы (α, β, γ, δ, ε) и обычного названия вещества, например, альфа-железо – α-Fe, гамма-олово – γ-Sn и т.д.

Бинарные соединения

Бинарные соединения – это сложные вещества, состоящие из двух элементов. Бинарные соединения могут иметь молекулярное и немолекулярное строение; по составу – относиться к дальтонидам или к бертолидам. При составлении формул бинарных соединений исходят из значений электроотрицательности химических элементов. На первом месте в формуле записывается химический знак элемента с наименьшим значением электроотрицательности (исключение NH₃ – аммиак, N₂Н₄ – гидразин и др.); индексы определяются по степени окисления или по стехиометрическому составу.

Названия индивидуальных бинарных соединений образуются из латинского названия элемента с бόльшим значением электроотрицательности с добавлением окончания -ид (исключение составляют названия некоторых летучих соединений водорода) и названия второго элемента в родительном падеже, например: фторид натрия – NaF; оксид цинка – ZnO. Чтобы учесть степень окисления (валентность) элемента с наименьшим значением электроотрицательности, в названии соединения ее указывают римскими цифрами в круглых скобках, например: иодид меди (I) – CuI; хлорид железа (III) – FeCl₃. Предложено также в названиях бинарных веществ указывать число атомов элементов, образующих соединение, например: Al₂O₃ – триоксид диалюминия, Cl₂О₇ – гептаоксид дихлора.

Названия отдельных групп бинарных соединений также образуются из латинского названия элемента с большим значением электроотрицательности с добавлением окончания -ид. К ним относятся бориды, силициды, карбиды, арсениды, фосфиды, гидриды, теллуриды, селениды, сульфиды, иодиды, бромиды, хлориды, нитриды, оксиды, пероксиды, фториды.

Наиболее важной и обширной по количеству веществ является группа оксидов. Оксиды – бинарные соединения кислорода, в которых этот элемент проявляет степень окисления –2. По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Солеобразующие оксиды подразделяются на оснóвные, кислотные и амфотерные оксиды.

Водородные бинарные соединения подразделяются на гидриды, в которых водород проявляет степень окисления –1 (гидриды металлов: NaH – гидрид натрия, CaH₂ – гидрид кальция и др.), и соединения, в которых водород проявляет степень окисления +1 с особыми названиями (В₂Н₆ – диборан, или диборан (6); СН₄ – метан; РН₃ – фосфин и др.). Соединения галогенов и халькогенов с водородом имеют названия с окончанием -водород, например: HCl – хлороводород; H₂S – сероводород и т.д.

Другие группы бинарных соединений также классифицируются в зависимости от свойств и состава.

Выделяют еще одну группу бинарных соединений – это интерметаллические соединения, например: Mg₂Sn – димагний-олово; NaZn₄ – натрий-тетрацинк.

Гидроксиды (кислородсодержащие кислоты, основания, амфотерные гидроксиды)

Гидроксиды можно рассматривать как продукты присоединения молекул воды к структурным формульным единицам оксидов, поэтому в типичных гидроксидах по три химических элемента. По химическим свойствам гидроксиды подразделяются на кислоты (HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄ и др.), основания (NaOH, Ca(OH)₂, Cu(OH)₂ и др.) и амфотерные гидроксиды (Al(OH)₃, Zn(OH)₂ и др.).

В формулах неорганических кислородсодержащих кислот на первом месте записывают химический знак водорода, затем – символ кислотообразующего элемента, затем – кислорода, например: H₃BO₃ – борная кислота; H₃PO₄ – ортофосфорная кислота. Если основность кислоты меньше числа атомов водорода в ее молекуле, то символы недиссоциирующих атомов водорода записывают в формуле кислоты после знака кислотообразующего элемента, например: Н(РН₂О₂) – фосфорноватистая кислота; Н₂(РНО₃) – фосфористая кислота.

Для кислот чаще всего применяется тривиальная номенклатура, в соответствии с которой их названия получают из названия кислотообразующего элемента, с учетом его степени окисления. Если в кислоте значение степени окисления элемента максимально, то применяются суффикс и окончание -ная, -овая или -евая, например: HNO₃ – азотная кислота, H₂SO₄ – серная кислота, НMnO₄ – марганцовая кислота; Н₂GeO₃ – германиевая кислота.

Если элемент образует три и более кислот, в которых его степень окисления различна, то по мере уменьшения значения степени окисления суффиксы и окончания в названиях кислот изменяются (начиная с максимальной степени окисления) следующим образом: -ная, -оватая, -истая, -оватистая, например: HClO₄ – хлорная кислота, HClO₃ – хлорноватая кислота, HClO₂ – хлористая кислота, HClO – хлорноватистая кислота.

Если химический элемент образует лишь две кислоты с различными степенями окисления, то в названии кислоты, образованной элементом в низшей степени окисления, применяются суффикс и окончание -истая, например, H₂SO₃ – сернистая кислота.

Если число атомов кислотообразующего элемента в молекуле кислоты равно двум, то к названию кислоты прибавляется приставка ди-, например, Н₂Cr₂O₇ – дихромовая кислота.

Если элемент образует несколько кислородсодержащих кислот с одним и тем же значением степени окисления, то к названию кислоты с меньшим числом атомов кислорода прибавляется приставка мета-, а к названию кислоты с большим содержанием кислорода – приставка орто-, например: HPO₃ – метафосфорная кислота, H₃PO₄ – ортофосфорная кислота.

Тиокислоты можно рассматривать как производные обычных кислородсодержащих кислот с заменой атомов кислорода на атомы серы. В этих случаях название кислоты начинается приставкой тио-, например: H₂SO₃S – тиосерная кислота.

Кислоты, содержащие пероксидную группу (–О-О–), получают в названии приставку пероксо-, например: H₂SO₅ – пероксосерная кислота.

Комиссией ИЮПАК предложено также названия кислородсодержащих кислот составлять из названия кислотообразующего элемента (на латинском языке) с добавлением приставки оксо- и суффикса -ат. Число атомов кислорода в кислоте указывается в приставке, степень окисления кислотообразующего элемента указывается римской цифрой в скобках. Второе слово названия кислоты – водород, в родительном падеже с добавлением приставки – числа диссоциирующих атомов водорода (если это число равно единице, то приставка -моно опускается) этой кислоты, например: H₂SO₄ – тетраоксосульфат (VI) диводорода; H₂SO₃ – триоксосульфат (IV) диводорода; Н₂Cr₂O₇ – гептаоксодихромат (VI) диводорода.

В формулах оснований и амфотерных гидроксидов принято на первом месте записывать символ химического элемента, образующего гидроксид. Затем записывается формула гидроксигруппы, если степень окисления элемента равна +1. Если степень окисления элемента больше единицы, то гидроксигруппа заключается в скобки, за которыми в виде индекса указывается значение степени окисления, или кислотность данного основания.

Названия оснований и амфотерных гидроксидов производятся с помощью слова гидроксид и названия элемента, образующего гидроксид, в родительном падеже. Степень окисления основного элемента, то есть число гидроксигрупп при наличии у данного элемента нескольких гидроксидов, дается в скобках римскими цифрами, например: NaOH – гидроксид натрия; Ca(OH)₂ – гидроксид кальция; Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III).

Характер гидроксидов химических элементов, то есть проявление ими кислотных, оснóвных или амфотерных свойств, изменяется закономерно в соответствии с их положением в периодической системе. В пределах главных подгрупп кислотные свойства однотипных гидроксидов по мере увеличения порядкового номера гидроксидобразующего элемента ослабевают, а оснóвные свойства – усиливаются. В пределах периода кислотные свойства однотипных гидроксидов по мере увеличения порядкового номера гидроксидобразующего элемента усиливаются, а оснóвные свойства – ослабевают.

Соли кислородсодержащих кислот

Соли – это сложные вещества, которые можно рассматривать как продукты взаимодействия кислоты с основанием. Соли по составу подразделяются на средние, кислые, оснóвные, двойные, тиосоли, оксосоли, пероксосоли и др. В формулах средних солей на первом месте записывают химические символы катиона, затем – кислотного остатка (аниона). В формулах кислых солей между ними записывают знак водорода, а в формулах оснóвных солей – формулу гидроксигруппы.

Названия средних солей составляют из названия кислото-образующего элемента с добавлением соответствующих окончаний -ат и -ит в случае проявления из двух значений степени окисления высшей или низшей соответственно и названия катиона в родительном падеже с указанием его степени окисления, если она может быть переменной, например: NaNO₃ – нитрат натрия; Fe(NO₃)₃ – нитрат железа (III); Na₂SO₃ – сульфит натрия.

Если элемент образует соединения с тремя степенями окисления, то для названия соли с низшей степенью окисления прибавляют приставку гипо- и суффикс -ит, например: KNO₃ – нитрат калия; KNO₂ – нитрит калия; K₂N₂O₂ – гипонитрит калия. Если элемент образует соединения с четырьмя степенями окисления, то для названия соли с высшей степенью окисления прибавляют приставку пер-, например: КClO₄ – перхлорат ка-лия; КClO₃ – хлорат калия; КClO₂ – хлорит калия; КClO – гипохлорит калия. По систематической номенклатуре названия средних солей составляют так же как название соответствующей кислоты, однако вместо слова водород ставят название катиона в родительном падеже, например:

КClO₃ – триоксохлорат (V) калия; K₂Cr₂O₇ – гептаоксодихромат (VI) дикалия. Кислые и оснóвные соли содержат в названии приставку соответственно гидро- или гидроксо-, например: NaHSO₄ – гидросульфат натрия; (CuOH)₂CO₃ – дигидроксокарбонат (IV) димеди (II), или гид-роксокарбонат меди (II). Многие соли при кристаллизации из раствора образуют кристаллогидраты, например: CuSO₄∙5H₂O – пентагидрат сульфата меди.