НОМЕНКЛАТУРА ХИМИЧЕСКАЯ

В одном из средневековых алхимических трактатов можно прочитать такое описание химического опыта: «...С запада продвигайся сквозь сумерки на север; преврати воду в черную землю; поднимись через разные цвета к востоку, где показывается полная луна...» Подобные красочные, но, увы, непонятные строки часто встречаются в рукописях алхимиков. Это и неудивительно: можно ли выдавать непосвященным способы получения золота или эликсира, обещающего вечную молодость!

Превращение химии в науку требовало прежде всего создания общепринятой терминологии и важнейшей ее составной части — номенклатуры, т. е. системы названий химических соединений.

Принципы химической номенклатуры были впервые разработаны французскими химиками А. Лавуазье, А. Фуркруа, Л. Гитоном де Морво и К. Бертолле в 1787 г. "

Для того чтобы химики разных стран понимали друг друга, номенклатура должна быть единой. Об этом в настоящее время заботятся комиссии Международного союза чистой и прикладной химии (ИЮПАК).

Наиболее наглядное средство обозначения химического соединения — формула. Однако в устной речи, в связном тексте формулы употреблять неудобно; их заменяют названиями. Научные названия строятся по определенным правилам, позволяющим перейти от них к формуле.

Названия неорганических соединений составляются из названий образующих их химических элементов.

Элементарные (простые) вещества называются, как правило, так же, как и соответствующие элементы.

Одноатомные катионы называются так же, как соответствующие элементы, и, если нужно, указывают величину заряда римской цифрой в скобках, например: Си⁺ — медь (I)-ион, Си²⁺— медь (II)-ион. Названия одноатомных анионов образуют из корней латинских названий соответствующих элементов с суффиксом «-ид», например: Сl^- — хлорид-ион, S^2- — сульфид-ион. Названия типа «хлор-ион» неправильны. Суффикс «-ид» используют также для обозначения электроотрицательных групп: ОН — гидроксид, NH₂ — амид, SH — гидросульфид.

При построении названий все неорганические соединения условно рассматриваются как состоящие из электроположительной и электроотрицательной частей. Названия, как правило, составляют из двух слов, первым из которых является обозначение электроотрицательной части, употребляемое в именительном падеже, вторым — название электроположительной части, которое ставится в родительном падеже, например: NaCl — хлорид натрия, Na₂SO₄ — сульфат натрия, MgO — оксид магния.

В систематических названиях различие между соединениями ионного и ковалентного характера обычно не отражается (см. Химическая связь). Однако, если нужно особо подчеркнуть ковалентный характер соединения, допускается назвать его одним словом, в котором название электроотрицательной части через гласную «о» соединено с названием электроположительной части, например: OF₂ — фторо-кислород, НСl — хлороводород, NO — оксоазот.

Если соединение состоит из двух неметаллических элементов, то к более электроотрицательному из них прибавляется суффикс «-ид», второй компонент ставится после этого в родительном падеже, например: FCl — фторид хлора, CS₂ — сульфид углерода. При этом руководствуются следующим рядом: Ge, Si, В, Sb, As, P, С, Н, Те, Se, S, I, Br, CI, N, О, F.

В необходимых случаях число атомов элемента и отдельных групп, входящих в состав соединения, обозначается при помощи греческих числительных: моно, ди, три, тетра, пента, гекса и т. д.

В некоторых случаях в названии соединения указывается степень окисления (окислительное число) электроположительного элемента (римской цифрой в скобках сразу после его обозначения).

Соединения, в которых все атомы кислорода непосредственно связаны с атомами электроположительного элемента и не связаны друг с другом, называются оксидами. Если элемент образует несколько оксидов, то в их названиях греческими числительными указывается число атомов кислорода, приходящихся на один атом электроположительного элемента, например: СО — оксид углерода, СO₃ — диоксид углерода, SO₃ — триоксид серы. Используются также названия оксидов с указанием степени окисления элемента римской цифрой в скобках сразу после его названия. Например, СО по этой системе — оксид углерода (II), СO₂ — оксид углерода (IV), Fe₂O₂ — оксид железа (III), SnCl₄ — хлорид олова (IV), или тетрахлорид олова.

Названия кислородсодержащих кислот, сложные анионы которых имеют в качестве лигандов только атомы кислорода, составляются из прилагательного, образуемого из корня названия центрального элемента с суффиксом, характеризующим степень его окисления, и слова «кислота». Максимальной степени окисления центрального элемента отвечают суффиксы «-ная» или «-овая»; по мере понижения степени окисления суффиксы меняются в порядке «-оватая», «-истая», «-оватистая», например: НClO₄ — хлорная кислота, НClO₃ — хлорноватая кислота, НClO₂ — хлористая кислота, НClO — хлорноватистая кислота.

Названия солей кислородных кислот составляют из двух слов: названия аниона в именительном падеже и катиона в родительном. Названия анионов составляются из корней названий элементов с приставками и суффиксами, соответствующими степени окисления (по нисходящей степени): «-ат», «гипо-...-ат», «-ит», «гипо-...-ит». Например: KNO₃ — нитрат калия, NaNO₂ — нитрит натрия, LiClO₂ — хлорит лития, NaClO — гипохлорит натрия. Число анионов и катионов в названиях солей, как правило, не указывается. Если же металл проявляет различные степени окисления, то они указываются в скобках римской цифрой, например: FeSO₄ — сульфат железа (II), Fe₂(SO₄)₃— сульфат железа (III). Названия кислых солей многоосновных кислот образуются добавлением к обозначению аниона приставки «гидро-», например: KHSO₄ — гидросульфат калия. Названия комплексных анионов складываются из корня, приставок и суффикса «-ат». Корнем слова является корень латинского названия центрального элемента, перед которым в случае необходимости ставится степень его окисления (римская цифра в скобках). Приставки указывают природу лигандов и их число: AlF₆- — гексафторо (III) алюминат.

Рассмотренные выше названия отвечают международным правилам ИЮПАК. Наряду с ними достаточно широко используются в литературе и русские названия: вместо «оксид» говорят «окись» (или иногда даже «закись» для окислов низших степеней окисления); для солей названия строят из прилагательного, отвечающего природе аниона, и существительного, обозначающего катион. Например: Cu2O — закись меди, СuO — окись меди, NaCl — хлористый натрий, K₂SO₄ — сернокислый калий.

Достаточно широко распространены и так называемые тривиальные (несистематические, случайные) названия: Na₂CO₃ — сода, КОН — едкое кали (но ни в коем случае не «едкий калий»), К₂СО₃ — поташ. Такие названия при частом употреблении удобнее длинных систематических названий, однако природы веществ они не отражают.

В номенклатуре органических соединений приходится решать задачу более сложную, чем в номенклатуре неорганических соединений; здесь недостаточно указать состав вещества, надо в названии отразить и его строение, чтобы отличить от других изомерных органических веществ (см. Изомерия). Эту задачу химики-органики решают, используя сложные слова-названия, построенные из обозначений отдельных составных частей и цифр или букв, указывающих порядок взаимосвязи отдельных частей молекулы. Используются два основных подхода к составлению названий.

По рациональной (или так называемой радикало-функциональной) номенклатуре основой названия служит простой представитель гомологического ряда (см. Гомология) с указанием усложняющих заместителей. Например:

Последний пример показывает, что основой рационального названия может служить не обязательно первый представитель гомологического ряда.

Для построения заместительного названия по современным правилам ИЮПАК (существенно отличным от Женевских правил 1892 г., в которых были заложены основы заместительной номенклатуры) прежде всего находят главную функцию и главную цепь, которые вместе образуют родоначальную структуру; все остальные части молекулы рассматриваются как заместители в родоначальной структуре. При определении главной функции руководствуются приводимой ниже таблицей, в которой функции перечислены в порядке падающего старшинства. Главная цепь выбирается так, чтобы к ней примыкали главная функция и максимально возможное число других имеющихся функций (заместителей). Обозначение главной функции помещают в суффиксной части названия, обозначения всех иных имеющихся функций (заместителей) — в приставке, в алфавитном порядке. Для указания положения заместителей главную цепь нумеруют так, чтобы главная функция получила наименьший из возможных номеров. Между главной цепью и главной функцией в названии указывают характер насыщенности соединения («-ан» — для насыщенных соединений, «-ен» — для двойной углерод-углеродной связи, «-ин» — для тройной углерод-углеродной связи). Обобщая сказанное, можно составить следующую общую схему заместительного названия:

Так, например, приведенное выше соединение III имеет современное заместительное название — 3-амино-2-пропилбутановая кислота. Более сложный пример:

Свои, более сложные правила существуют для циклических соединений. Подробнее с ними можно ознакомиться в книге Дж. Бенкса «Названия органических соединений» (М.: Химия, 1980. 302 е.).

В таблице, которая приводится ниже, собраны обозначения функциональных групп, используемые при составлении заместительных названий. Обратите внимание на то, что одна и та же функция может быть обозначена по-разному, в зависимости от того, является ли она главной (стоит в конце названия) или дополнительной (т. е. играет роль заместителя и стоит в начале названия), а также от того, считается ее С-атом входящим в главную цепь или нет (в таблице входящий в главную цепь С-атом взят в скобки).