Кіріспе

Химиялық қосылыстардың жүйелі номенклатурасы – химиялық қосылыстарға жүйелі атау беру ережелерінің жиынтығы. Әлемде ең көп қолданылатын номенклатура – Халықаралық таза және қолданбалы химия одағының (IUPAC) жасаған және дамытқан номенклатурасы. IUPAC номенклатурасы әрбір қосылыстың (және оның әртүрлі изомерлерінің) тек бір ресми қабылданған атауы болуын қамтамасыз етеді, ол жүйелі IUPAC атауы деп аталады. Дегенмен, кейбір қосылыстардың қабылданған балама атаулары да болуы мүмкін, олар әдетте сол қосылыстың жалпы атынан алынған IUPAC ұсынылған атаулары болып табылады. Атау, мүмкіндігінше, қосылыстың құрылымын және химиялық қасиеттерін көрсететін болуы керек. Мысалы, ақ сірке суының негізгі құрауышы – этил спирті, ол көбінесе уксус қышқылы деп аталады және сонымен қатар оның IUPAC ұсынылған атауы, бірақ оның ресми, жүйелі IUPAC атауы – этано қышқылы. IUPAC-тың органикалық және органикалық емес қосылыстарды атау ережелері екі басылымда жарияланған: тиісінше, «Көк кітап» және «Қызыл кітап». Үшінші басылым, «Жасыл кітап» деп аталады, физикалық шамалар үшін символдарды қолдануды ұсынады (IUPAP-пен бірлесіп), ал төртіншісі, «Алтын кітап», химияда қолданылатын көптеген техникалық терминдерді анықтайды. Осыған ұқсас жинақтар биохимия («Ақ кітап», IUBMB-мен бірлесіп), аналитикалық химия («Құрамы қызғылт кітап»), макромолекулалық химия («Көктемгі кітап») және клиникалық химия («Күміс кітап») үшін де бар. Бұл «түсті кітаптар» «Pure and Applied Chemistry» журналында мерзімді түрде жарияланатын нақты ұсыныстармен толықтырылады.

Химиялық номенклатураның мақсаты

Химиялық номенклатураның басты мақсаты – химиялық қосылыстардың айтылған немесе жазылған атауларын нақты анықтау: әрбір атау бір ғана қосылысқа қатысты болуы керек. Екінші ретті мақсат – әр қосылыстың тек бір атауы болуы, бірақ кейбір жағдайларда бірнеше балама атаулар да қолданылуы мүмкін. Көбінесе атау қосылыстың құрылымын және химиялық қасиеттерін көрсететіні жөн. Бұл Халықаралық химиялық идентификатор (InChI) номенклатурасы арқылы жүзеге асырылады. Дегенмен, Америкалық химия қоғамының CAS нөмірлері номенклатурасы қосылыстың құрылымын көрсетпейді. Қолданылатын номенклатура пайдаланушының қажеттіліктеріне байланысты, сондықтан бір ғана дұрыс номенклатура жоқ. Керісінше, әртүрлі жағдайларда әртүрлі номенклатуралар тиімді. Контекст болғанда, жалпы қолданылатын атау химиялық қосылысты сәтті анықтай алады. Контекстсіз атау кем дегенде химиялық құрамын көрсетуі керек. Әрі нақтырақ айтқанда, атау атомдардың үш өлшемді орналасуын көрсетуі мүмкін. Бұл стандартты IUPAC жүйесіне (Химиялық анықтамалар қызметі жүйесі (CAS жүйесі) осы жағдайда ең көп қолданылады) қосымша ережелерді енгізуді қажет етеді, бірақ бұл атауларды ұзартуға және оларды жақсы тануға кедерілдіреді. IUPAC жүйесі көбінесе маңызды қосылыстарды ажырата алмағаны үшін сыналған (мысалы, IUPAC ажыратпайтын күкірт аллотроптарының әртүрлі реакциялық қабілеттері үшін). IUPAC-тің CAS нөмірлеуге қарағанда адамдарға оқуға қолайлылығы бар, бірақ кейбір үлкен, маңызды молекулалардың (мысалы, рапамицин) IUPAC атауларын оқу қиын, сондықтан олардың орнына жалпы атаулар қолданылады.

Тарих

Алхимияның номенклатурасы сипаттамалық, бірақ жоғарыда аталған функцияларды тиімді түрде көрсетпейді. Бұл алхимияның алғашқы тәжірибешілерінің қасақана жасағаны ма, әлде олардың жұмыс істеген ерекше (көбінесе эзотерикалық) теориялардың салдары ма деген пікірлер әртүрлі. Екі түсіндірме де белгілі бір дәрежеде дұрыс болуы мүмкін, бірақ химиялық номенклатураның алғашқы "заманауи" жүйесінің он сегізінші ғасырдың соңында Лавуазье элементтер мен қосылыстарды ажыратқан кезде пайда болғаны таңғаларлық. Француз химигі Луи Бернард Гютон де Морво 1782 жылы өз ұсыныстарын жариялады, оның "тұрақты номенклатура әдісі" "ақыл-ойға көмектеседі және жадты жеңілдетеді" деп үміттенді. Жүйе Бертолле, де Фуркрой және Лавуазьемен бірлесіп жетілдірілді және соңғысы 1794 жылы гильотинада қаза болғаннан кейін де ұзақ сақталған оқулықта насихатталды. Жобаны Йонс Якоб Берзелиус та қолдады, ол неміс тілді елдер үшін идеяларды бейімдеді. Гютонның ұсыныстары қазіргі кезде бейорганикалық қосылыстар деп аталатын заттарға ғана қатысты. Он тоғызыншы ғасырдың ортасында органикалық химияның үлкен дамуы және органикалық қосылыстардың құрылымын жақсырақ түсінуімен бірге, теориялық негіз осыны іске асыруға мүмкіндік берген кезде, бұрынғыдан кем арнайы номенклатура жүйесіне қажеттілік туды. 1892 жылы Женевада ұлттық химиялық қоғамдар халықаралық конференция өткізді, онда стандарттау бойынша алғашқы, кеңінен қабылданған ұсыныстар жасалды. 1913 жылы Халықаралық химиялық қоғамдар кеңесі комиссия құрды, бірақ оның жұмысы Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде тоқтап қалды. Соғыстан кейін бұл міндет жаңадан құрылған Халықаралық таза және қолданбалы химия одағына жүктелді, ол алғаш рет 1921 жылы органикалық, бейорганикалық және биохимиялық номенклатура бойынша комиссияларды тағайындады және осы күнге дейін жұмысын жалғастыруда.

Номенклатураның түрлері

Органикалық және бейорганикалық химия үшін номенклатура әзірленді. Құрылыммен байланысты таңбалаулар да бар – қараңыз, «Сипаттама (химия)».

І типті ионды қос қосылыстар

І типті иондық екілік қосылыстар үшін катион (көбінесе металл) бірінші аталады, ал анион (көбінесе металл емес) екінші аталады. Катион өзінің элементтік атауын сақтайды (мысалы, темір немесе мырыш), бірақ металл емес атауының соңы -ид-қа өзгереді. Мысалы, LiBr қосылысы Li(+) катиондарынан және Br(−) аниондарынан тұрады; демек, ол литий бромиді деп аталады. BaO қосылысы, Ba(2+) катиондарынан және O(2−) аниондарынан құралған, барий оксиді деп аталады. Әрбір элементтің тотығу дәрежесі нақты. Бұл иондар І типті екілік қосылыс құрағанда, олардың тең, бірақ қарама-қарсы зарядтары теңестіріледі, сондықтан қосылыстың жалпы заряды нөлге тең болады.

ІІІ типті қос қосылыстар

III типтегі екілік қосылыстар ковалентті байланыс арқылы байланысқан. Ковалентті байланыс металл емес элементтер арасында пайда болады. Ковалентті байланысқан қосылыстар молекулалар деп те аталады. Қосылыстың атауын айтқанда, бірінші элемент толық элементтік атауымен бірінші болып аталады. Екінші элемент анион сияқты аталады (элементтің түбір атауы + "ид" жұрнағы). Содан кейін, әр атомның санын көрсету үшін префикстер қолданылады: "моно" (бір), "ди" (екі), "три" (үш), "тетра" (төрт), "пента" (бес), "гекса" (алты), "гепта" (жеті), "окта" (сегіз), "нона" (тоғыз) және "дека" (он). "Моно" префиксі бірінші элементпен ешқашан қолданылмайды. Сондықтан, NCl3 – азот трихлориді, BF3 – бор трифториді, ал P2O5 – дифосфор пентаоксиді деп аталады (бірақ "пента" префиксінің соңғы әрпі дауысты әріп алдында алынып тасталмауы керек: IUPAC Red Book 2005, 69-бетте былай делінген: "Көбейту префикстерінің соңғы дауыстылары алынып тасталмауы керек (бірақ "моноксид" жалпы қолданыста болғандықтан "монооксид" емес деп қабылданады")." Көмірқышқыл газы CO2 деп жазылады; күкірт тетрафториді SF4 деп жазылады. Дегенмен, кейбір қосылыстардың қолданыстағы атаулары бар. Мысалы, H2O әдетте су деп аталады, сутегі оксиді емес, ал NH3 азот тригидриді емес, аммиак деп аталады.

Орналастыру номенклатурасы

Бұл атау әдісі негізінен белгілі IUPAC органикалық номенклатурасын қаперіне алады. Басты топ элементтерінің гидридтеріне (13–17 топтар) «ан» жалғауымен аяқталатын негізгі атау беріледі, мысалы, боран (BH3), оксидан (H2O), фосфан (PH3) (Фосфин атауы да жиі қолданылады, бірақ IUPAC оны ұсынбайды). Сондықтан, PCl3 қосылысы трихлорфосфан деп аталады (хлор «алмастырылған» ретінде). Дегенмен, мұндай атаулардың (немесе түбірлердің) барлығы элемент атауынан туындамайды. Мысалы, NH3 «азан» деп аталады.

Қосымша номенклатура

Атаудың бұл әдісі негізінен координациялық қосылыстар үшін әзірленді, бірақ оны одан да кеңірек қолдануға болады. Мысалы, [CoCl(NH3)5]Cl2 – пентаамминхлоридокобальт(III) хлориді. Лигандтардың да ерекше атау жүйесі бар. Хлорид, жай ауыстыру атауында хлоро префиксі болса, лиганд ретінде хлоридо болып аталады.