Anorgaaniline Keemia/Keemiliste ainete nomenklatuur ja klassid

Allikas: Vikiõpikud
Mine navigeerimisribale Mine otsikasti

Kokkuleppelise keemianomenklatuuri kasutuselevõtt on hädavajalik igasuguste keemiaga seotud teadusharude vahelise kommunikatsiooni jaoks. Nomenklatuuri kasutatakse näiteks andmebaasidest tervise või ohutusega seotud andmete leidmiseks. Rahvusvaheline Puhta ja Rakenduskeemia Liit (International Union of Pure and Applied Chemistry; IUPAC) annab juhiseid keemilise nomenklatuuri kasutamise kohta artiklites ja raamatutes [1]. Laiema ülevaate keemilise nomenklatuuri kohta võib leida raamatust „Principles of Chemical Nomenclature“ [2]. Täpsemad detailid anorgaanilise keemia nomenklatuuri kohta on leitavad raamatust „Nomenclature of Inorganic Chemistry“, mida tuntakse ka kui „Red Book“ [3]. Selle sõsarpublikatsioonidest on võimalik leida täpsemaid detaile orgaanilise keemia („Blue Book“) [4] ning polümeeride („Purple Book“) [5] nomenklatuuri kohta. Paljudel ühenditel võivad olla mittesüstemaatilised või poolsüstemaatilised nimed (millest mõned ei ole IUPACi poolt aktsepteeritud, näiteks põhjusel, et on liialt mitmetähenduslikud) ning IUPAC reeglid lubavad paljudel juhtudel kasutada rohkem kui ühte süstemaatilist nime. Sellest hoolimata töötab IUPAC selle nimel, et anda igale ühendile ainulaadne nimi (eelistatud IUPAC nimed, Preferred IUPAC Names ehk PINs). Eristus anorgaaniliste ning orgaaniliste ühendite vahel on mõnevõrra tinglik. Allpool vaadeldud nomenklatuur on kohaldatav nii ühenditele/molekulide/ioonidele, mis ei sisalda süsinikku kui ka paljudele, mis seda sisaldavad (eriti neile, mis sisaldavad elemente gruppidest IA–IIA ja IB–VIIIB). Enamike boori sisaldavate ühendite nimetamiseks eksisteerib eraldi nomenklatuur [2].

Nomenklatuuri tüübid[muuda]

Nomenklatuuri tüübid jagunevad suures pildis neljaks: triviaalne, aditiivne, substitiivne ja ühildatud nomenklatuur. Järgnevalt on lahti seletatud kõik neli ning toodud nende kohta ka näiteid.

Triviaalne nomenklatuur - kõige laialdasemalt kasutatav ning mõistetav igaühele. Selle nomenklatuuri miinuseks on nimetuse üldisus, kuna selle põhjal pole võimalik struktuuri kindlaks määrata. Samuti ei ole igale ühendile sellist nimetust. Plussiks on eelpoolmainitud lihtsus ja seetõttu ka laialt kasutatavus. Nt: H2O - vesi

Aditiivne nomenklatuur - seda kasutatakse anorgaaniliste komplekside nimetamisel. Süsteemi puhul koosneb nimetus komponentide kogumist ja kirjeldab nende omavahelist seost. Nt: H2O - divesinikoksiid

Substitiivne nomenklatuur - kasutatakse orgaaniliste ühendite nimetamiseks. See nomenklatuur kirjeldab tüvistruktuuri aatomi või karakteristliku rühma aatomi asendumist teise aatomiga või rühmaga. Nt: H2O - oksidaan

Ühildatud nomenklatuur - kasutatakse orgaanometalliliste ühendite nimetamisel. Nagu nimi reedab, on ühildatud nomenklatuur kokku pandud aditiivsest ja substitiivsest nomenklatuurist ehk need on ühendatud. Nt: Ti(CH2CH2CH3)Cl3 - trikloriido(propüül)titaanium


Stöhhiomeetriline nomenklatuur: homo- ja heteroatomaarsed ühendid[muuda]

Stöhhiomeetriline nimi annab informatsiooni ainult iooni, molekuli või ühendi koostise kohta. See võib olla seotud ka antud üksuse empiirilise või molekulaarse valemiga. Antud tüüpi nimetus ei anna mingit informatsiooni ühendi struktuuri kohta.

Homoaatomiliste üksuste puhul, mis sisaldavad vaid üht elementi (nt O2), antakse nimi, lisades vastava elemendi nimele sobiv kordne eesliide (nt dihapnik). Ioonide puhul antakse nimi, lisades elemendi nimele sulgudes selle laeng (1+, 2+, 3+ jne. ) ning (enamike) monoaatomiliste anioonide puhul pannakse järelliide „-iid“ (nt Cl- on kloriid(1-), H- on hüdriid(1-)). Eranditeks on Zn ning VIIIA rühma kuuluvate ühendite nimetused, mis lõppevad liitega „-oon“. Osade elementide puhul (nt. Fe, Au, Ag) kasutatakse ladinakeelset tüve enne „-iid“ lõppu. Teatud ioonidel võivad olla aktsepteeritud traditsioonilised nimed (kasutatakse ilma laengu numbrita, näiteks naatrium(+)) [3].

Elementide järjestus

Binaarseid ühendeid (ühendid, mis sisaldavad kahe elemendi aatomeid) nimetatakse stöhhiomeetriliselt, kombineerides vastavate elementide nimed. Vastavalt tavale nimetatakse anioonina elementi, milleni jõutakse esimesena järgides noolt joonisel "Elementide järjestus". Nõnda lisatakse elektronegatiivsema elemendi (aniooni) nimele lõppliide „-iid“ ning asetatakse see formaalselt elektropositiivsema elemendi (katiooni) nime järele. [2]

Heteropolüaatomilisi ühendeid võib üldiselt nimetada sarnaselt binaarsetele ühenditele kasutades nimetusi, mis viitavad koostisele. Tihti aga kasutatakse kas asendavat [3] või aditiivset nomenklatuuri. Viimasel juhul antakse informatsiooni ka selle kohta, kuidas aatomid on oma vahel ühendatud. Mõningatel ioonidel on traditsioonilised lühikesed nimed, mida kasutatakse laialdaselt ning mis on aktsepteeritavad tänaseni (nt. ammoonium – NH4+, hüdroksiid – OH, nitrit – NO2, fosfaat – PO4, difosfaat – P2O7). Anorgaanilised ühendid võivad olla kombinatsioonid katioonidest, anioonidest või ka neutraalsetest üksustest. Kokkuleppeliselt koosneb ühendi nimi tema komponentide nimetustest: katioonid enne anioone ning neutraalsed komponendid viimasena.

Kompleksid: üldine lähenemine[muuda]

CoA5Cl3

Enamasti kasutatakse aditiivset nomenklatuuri, mis töötati välja, et kirjeldada koordinatsiooniüksuste (ehk komplekside) struktuuri. Seda meetodit laiendatakse edukalt ka teistele molekulaarsetele üksustele. Nomenklatuuri põhimõtte kohaselt on kompleksides üks (ühetuumaline kompleks) või mitu tsentraalset aatomit, milleks on enamasti metalliioon. Tsentraalaatom on seotud seda ümbritsevate molekulide või ioonidega, mida nimetatakse ligandideks. Kompleksidele antakse nimetused, pannes ligandide nimetused tsentraalaatomi nimetuse ette sobiva eesliitega.

Nimetamise esimese sammuna tuleb tuvastada tsentraalaatom(id) ja seeläbi ka ligandid. Kokkuleppeliselt loetakse elektronid, mis moodustavad sideme tsentraalaatomi ning ligandi vahel, ligandi elektronideks (oluline nimetamisel). Igale ligandile antakse eraldiseisvalt nimi, kasutades sobivat nomenklatuuri [2] – orgaaniliste üksuste jaoks kasutatakse tavaliselt asendavat nomenklatuuri [2][4][6]. Esineb ka selliseid molekule, mida kompleksides nimetatakse erilisel viisil, näiteks kasutatakse vett sisaldava ligandi jaoks terminit „akva“; ammoniaagi ligandi jaoks kasutatakse terminit „amiin“; süsinikmonoksiidi jaoks, kui see on seotud tsentraalse aatomiga kasutatakse terminit „karbonüül“; lämmastikmonoksiidi jaoks (kui see on tsentraalaatomiga seotud lämmastiku kaudu) kasutatakse terminit „nitrosüül“. Anioonsete ligandide nimed, mis lõppevad liitega „-iid“ või „-aat“, vahetatakse aditiivse nomenklatuuri korral vastavalt „-ido“ või „-ato“ vastu välja. Tänapäeval kasutatakse lõppliidet „-ido“ ka haliidsete- ja oksiidsete ligandide jaoks. Üksikut tsentraalaatomiga seotud vesiniku aatomit anioonina ning kasutatakse terminit „hüdriodo-“, kuid divesinik loetakse neutraalseks kahe elektroni doonoriks.

Kui kompleksis olevad ligandid on tuvastatud ja nimetatud on võimalik anda nimi tervele ühendile. Liitühendi nimetuses pannakse ligandide nimetused tähestikulisse järjekorda ning asetatakse need tsentraalaatomi nimetuse ette. Mitme sama tüüpi ligandi korral lisatakse ligandi nimetuse ette vastav kordne eesliide (vastavalt vajadusele kas lihtne või kompleksne, sõltuvalt ligandist). Eesliited ei mõjuta ligandide järjekorda nimetuses vaid säilib tähestikuline järjekord ligandide endi nimetuste järgi. Kui nimetuses on vaja kasutada sulge, siis kasutatakse neid järgmises järjekorras: (), [()], {[()]}, ({[()]}), jne. Joonisel "CoA5Cl3" on toodud pentaamiinakvakoobalt(III)kloriidi struktuur.

Metall–metall sideme tähistamisel asetatakse tsentraalse metalliaatomi nimetus sulgudesse ja kaldkirja, metalliaatomite vahele pannakse sidekriips ning saadud tähistus lisatakse ühendi lõppu. Tsentraalaatomi laeng või oksüdatsiooniaste lisatakse kompleksi nimetuse lõppu sulgudes. Anioonide aditiivsel nimetamisel lisatakse tsentraalsele aatomile lõppliide „-aat“, sarnaselt homoaatomilistele anioonidele, kus kasutatakse „-iid“ lõppu. Traditsiooniliselt lisatakse teatud juhtudel „-aat“ lõpp ka mõne elemendi ladinakeelse nimetuse tüvele: näiteks ferraat (Fe), kupraat (Cu), argentaat (Ag), auraat (Au) ning plumbaat (Pb) [3]. Ühendi kogunimetuse saamiseks kasutatakse kompositsioonilise nomenklatuuri reegleid, mille abil kombineeritakse ioonsete või neutraalsete komponentide aditiivsed nimetused teiste ühendis sisalduvate komponentide aditiivsete nimetustega.

Ühenduste täpsustamine[muuda]

Dikloriidobis(trifenüülfosfaan-κP)plaatinum(II) struktuurvalem

κ-konventsioon Mõned ligandid võivad olla seotud tsentraalaatomiga läbi teiste aatomite. Täpsustamaks tsentraalaatomiga seotud ligande kasutatakse κ-liikmeid, mis lisatakse ligandi nimele. κ-termin koosneb kreeka tähest kappa (κ) ning sellele järgnevast ligandeerivast aatomist (esitatakse kaldkirjas). Keerulisemate komplekside korral lisatakse κ-liige tihti ligandi nime sisse selle grupi järele, mille kohta see kehtib. Kui ühendis on mitu identset ühendust tsentraalaatomiga, siis tähistatakse erinevad ligandid ühenduste arvule vastava astendaja lisamisega κ ja elemendi nime vahele. Lähemalt räägitakse sellest „Punases raamatus“ [3]. κ-liige on vajalik nende ligandide jaoks, mille puhul on võimalik rohkem kui üks koordinatsioon tsentraalaatomi suhtes. Tüüpiliseks näiteks on tiotsünaat, mis võib olla seotud tsentraalaatomiga läbi väävli- (tiotsünaato-κS) või lämmastiku aatomi (tiotsünaato-κN). Joonisel on toodud dikloriidobis(trifenüülfosfaan-κP)plaatinum(II) struktuurvalem.

η-konventsioon Kui ligandi ühenduseks olevad aatomid on ka üksteisega otseselt seotud, siis võetakse kasutusele ka η-liige. Näiteks võib tuua mitmed organometallilised ühendid.

μ-konventsioon Selliseid ligande, mis on seotud rohkem kui ühe tsentraalaatomiga nimetatakse sildu moodustavateks ligandideks. Nende eristamiseks kasutatakse lisades eesliidet µ (ligandi nimetus ning eesliide µ on üksteisest eraldatud sidekriipsuga). Mitmeaatomiliste ligandide korral on tarvis täpsustada ka see ligandi aatom, mis on seotud tsentraalaatomiga - selleks kasutatakse κ-liikmeid (vt. κ-konventsioon).


Viited[muuda]

  1. http://www.degruyter.com/pac
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Principles of Chemical Nomenclature – A Guide to IUPAC Recommendations, 2011 Edition, G. J. Leigh (Ed.), Royal Society of Chemistry, Cambridge, U.K., ISBN 978-1-84973-007-5.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Nomenclature of Inorganic Chemistry – IUPAC Recommendations 2005, N. G. Connelly, T. Damhus, R. M. Hartshorn, A. T. Hutton (Eds.), Royal Society of Chemistry, Cambridge, U.K., ISBN 0-85404-438-8.
  4. 4,0 4,1 Nomenclature of Organic Chemistry – IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013, H. A. Favre, W. H. Powell (Eds.), Royal Society of Chemistry, Cambridge, U.K., ISBN 978-0-85404-182-4.
  5. Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature – IUPAC Recommendations 2008, R. G. Jones, J. Kahovec, R. Stepto, E. S. Wilks, M. Hess, T. Kitayama, W. V. Metanomski (Eds.), Royal Society of Chemistry, Cambridge, U.K., ISBN 978-0-85404-491-7.
  6. K.-H. Hellwich, R. M. Hartshorn, A. Yerin, T. Damhus, A. T. Hutton, Brief Guide to the Nomenclature of Organic Chemistry, Pure Appl. Chem.