Введение
Химическая номенклатура — это набор правил для генерации систематических названий химических соединений. Наиболее часто используемая в мире номенклатура — это номенклатура, созданная и разработанная Международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC). Номенклатура IUPAC обеспечивает, чтобы каждое соединение (и его различные изомеры) имело только одно официально принятое название, известное как систематическое название IUPAC, однако некоторые соединения могут иметь альтернативные названия, которые также принимаются, известные как рекомендуемое название IUPAC, которое обычно берется из тривиального названия этого соединения. В идеале, название также должно отражать структуру или химию соединения. Например, основным компонентом белого уксуса является уксусная кислота, которая обычно называется уксусной кислотой и также является рекомендуемым названием IUPAC, но ее формальное, систематическое название IUPAC — этановая кислота. Правила IUPAC для наименования органических и неорганических соединений содержатся в двух публикациях, известных как «Голубая книга» и «Красная книга» соответственно. Третья публикация, известная как «Зеленая книга», рекомендует использовать символы для физических величин (в сотрудничестве с IUPAP), в то время как четвертая, «Золотая книга», определяет многие технические термины, используемые в химии. Подобные сборники существуют для биохимии («Белая книга», в сотрудничестве с IUBMB), аналитической химии («Оранжевая книга»), макромолекулярной химии («Пурпурная книга») и клинической химии («Серебряная книга»). Эти «цветные книги» дополняются конкретными рекомендациями, периодически публикуемыми в журнале Pure and Applied Chemistry.
Chemical nomenclature is a set of rules to generate systematic names for chemical compounds. The nomenclature used most frequently worldwide is the one created and developed by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). IUPAC Nomenclature ensures that each compound (and its various isomers) have only one formally accepted name known as the systematic IUPAC name, however, some compounds may have alternative names that are also accepted, known as the recommended IUPAC name which is generally taken from the common name of that compound. Preferably, the name should also represent the structure or chemistry of a compound. For example, the main constituent of white vinegar is , which is commonly called acetic acid and is also its recommended IUPAC name, but its formal, systematic IUPAC name is ethanoic acid. The IUPAC's rules for naming organic and inorganic compounds are contained in two publications, known as the Blue Book and the Red Book, respectively. A third publication, known as the Green Book, recommends the use of symbols for physical quantities (in association with the IUPAP), while a fourth, the Gold Book, defines many technical terms used in chemistry. Similar compendia exist for biochemistry (the White Book, in association with the IUBMB), analytical chemistry (the Orange Book), macromolecular chemistry (the Purple Book), and clinical chemistry (the Silver Book). These "color books" are supplemented by specific recommendations published periodically in the journal Pure and Applied Chemistry.
Цель химической номенклатуры
Основная цель химической номенклатуры — устранять неоднозначность в устных или письменных названиях химических соединений: каждое название должно соответствовать только одному соединению. Вторично, каждое соединение должно иметь только одно название, хотя в некоторых случаях допускаются альтернативные названия. В идеале, название также должно отражать структуру или химические свойства соединения. Это достигается с помощью номенклатуры Международного химического идентификатора (InChI). Однако номенклатура CAS-номеров Американского химического общества не отражает структуру соединения. Выбор номенклатуры зависит от потребностей пользователя, поэтому не существует единственно верной номенклатуры. Скорее, для разных ситуаций подходят разные номенклатуры. Общепринятое название успешно идентифицирует химическое соединение при наличии контекста. Без контекста название должно указывать, по крайней мере, химический состав. Для большей конкретики название может отражать трехмерное расположение атомов. Это требует добавления дополнительных правил к стандартной системе IUPAC (система Chemical Abstracts Service (система CAS) наиболее часто используется в этом контексте), что приводит к более длинным и менее привычным названиям. Систему IUPAC часто критикуют за неспособность различать важные соединения (например, различную реакционную способность аллотропов серы, которые IUPAC не различает). Хотя IUPAC имеет преимущество в удобочитаемости для человека по сравнению с нумерацией CAS, названия IUPAC для некоторых крупных и важных молекул (таких как рапамицин) едва ли читаемы, поэтому вместо них используются общепринятые названия.
История
Номенклатура алхимии носит описательный характер, но не отражает эффективно упомянутые выше функции. Существуют разные мнения относительно того, было ли это намеренным со стороны ранних алхимиков или следствием специфических (и часто эзотерических) теорий, которыми они руководствовались. Хотя оба объяснения, вероятно, имеют некоторую обоснованность, примечательно, что первая «современная» система химической номенклатуры возникла одновременно с разграничением (Лавуазье) между элементами и соединениями в конце XVIII века. Французский химик Луи Бернар Гюйтон де Морво опубликовал свои рекомендации в 1782 году, надеясь, что его «постоянный метод наименований» «поможет пониманию и облегчит запоминание». Система была усовершенствована в сотрудничестве с Бертолле, де Фуркруа и Лавуазье, и последний продвигал её в учебнике, который пережил его смерть на гильотине в 1794 году. Проект также получил поддержку Йёнса Якоба Берцелиуса, который адаптировал эти идеи для немецкоязычного мира. Рекомендации Гьютона касались только того, что сейчас известно как неорганические соединения. С бурным развитием органической химии в середине XIX века и углублением понимания структуры органических соединений возникла потребность в менее эмпирической системе номенклатуры, как раз тогда, когда появилась теоретическая база для её создания. В 1892 году в Женеве была созвана международная конференция национальных химических обществ, в результате которой были разработаны первые широко принятые предложения по стандартизации. В 1913 году Советом Международной ассоциации химических обществ была создана комиссия, но её работа была прервана Первой мировой войной. После войны эта задача перешла к недавно созданному Международному союзу чистой и прикладной химии, который впервые учредил комиссии по органической, неорганической и биохимической номенклатуре в 1921 году и продолжает это делать по сей день.
Типы номенклатуры
Номенклатура разработана как для органической, так и для неорганической химии. Существуют также обозначения, связанные со структурой – см. Дескриптор (в химии).
Ионные бинарные соединения типа I
Для ионных бинарных соединений типа I катион (в большинстве случаев металл) называется первым, а анион (обычно неметалл) — вторым. Катион сохраняет название элемента (например, железо или цинк), а суффикс неметалла изменяется на «-ид». Например, соединение LiBr состоит из катионов Li⁺ и анионов Br⁻, следовательно, оно называется бромидом лития. Соединение BaO, состоящее из катионов Ba²⁺ и анионов O²⁻, называется оксидом бария. Окислительное состояние каждого элемента однозначно определено. Когда эти ионы объединяются в бинарное соединение типа I, их равные по величине, но противоположные по знаку заряды нейтрализуют друг друга, поэтому суммарный заряд соединения равен нулю.
Бинарные соединения типа III
Бинарные соединения типа III связаны ковалентной связью. Ковалентная связь образуется между неметаллическими элементами. Соединения, связанные ковалентно, также известны как молекулы. В названии соединения первый элемент называется первым, используя его полное наименование. Второй элемент называется как анион (основное название элемента + суффикс "ид"). Затем используются приставки для указания количества атомов каждого элемента: моно (один), ди (два), три (три), тетра (четыре), пента (пять), гекса (шесть), гепта (семь), окта (восемь), нона (девять) и дека (десять). Приставка "моно" никогда не используется с первым элементом. Таким образом, NCl3 называется трихлоридом азота, BF3 – трифторидом бора, а P2O5 – пентаоксидом дифосфора (хотя буква "а" в приставке "пента" фактически не должна опускаться перед гласной: в Красной книге IUPAC 2005 года на странице 69 указано: "Заключительные гласные в числительных приставках не должны опускаться (хотя "монооксид", а не "монооксид", является допустимым исключением из-за общепринятого употребления"). Углекислый газ записывается как CO2, тетрафторид серы – SF4. Однако некоторые соединения имеют общепринятые названия. Например, H2O обычно называют водой, а не дигидрогеном монооксидом, а NH3 предпочтительнее называть аммиаком, а не тригидридом азота.
Заместительная номенклатура
Этот метод наименования обычно следует установленной IUPAC органической номенклатуре. Гидриды главных групп элементов (группы 13–17) получают базовое название с окончанием -ан, например, боран (|auto=yes|BH3), оксидан (|auto=yes|H2O), фосфан (|auto=yes|PH3) (хотя название фосфин также широко используется, оно не рекомендуется IUPAC). Соединение |auto=yes|PCl3, таким образом, будет названо заместительно как трихлорофосфан (где хлор выступает в качестве заместителя). Однако не все такие названия (или основы) происходят от названия элемента. Например, |auto=yes|NH3 называется "азан".
Номенклатура добавок
Этот метод наименования был разработан главным образом для координационных соединений, хотя его можно применять и шире. Примером его применения является [CoCl(NH3)5]Cl2, пентаамминхлоридокобальт(III) хлорид. Лиганды также имеют особую систему наименования. В то время как в заместительной номенклатуре хлорид является приставкой хлоро, для лиганда он называется хлоридо.