WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Номенклатура речовин і стехіометрія - Реферат

Номенклатура речовин і стехіометрія - Реферат

Класифікаційна номенклатура IUPAC постійно вдосконалюється, що завжди необхідно враховувати. Органічні сполуки класифікують за структурою їхнього вуглецевого ланцюга. Виділяють чотири основні класи:

Аліфатичні — з ланцюгом міжатомного вуглець-вуглецевого зв'язку нерозгалуженої або розгалуженої (з боковими ланцюжками) структури, з вільними кінцями, не замкнутими в кільце (цикл). Інша назва таких сполук — ациклічні або сполуки жирного ряду.

Аліциклічні — із замкненими в кільце ланцюгами атомів вуглецю.

Ароматичні — специфічні сполуки, які містять у своїй структурі цикли із шести атомів вуглецю, кожний з яких має формально тільки три рівноцінні валентності міжатомних зв'язків. Типовий представник — бензол (С6Н6). Тут ми не обговорюватимемо структурно-хімічні концепції такої будови.

Гетероциклічні — вуглеводневі сполуки, в циклі яких, крім вуглецю, є гетероатоми: кисень, азот, сірка. Типовий представник — фуран, у циклі якого чотири атоми вуглецю і один кисню.

Крім класу ароматичних сполук, усі інші класи можуть мати в структурі вуглець-вуглецевого ланцюга прості (ординарні) зв'язки–С–С–, або кратні — подвійні –С = С–, чи потрійні –С  С–.

Сполуки з простими вуглець-вуглецевими зв'язками називаються насиченими сполуками або алканами (тривіальна назва — парафіни) загальної формули . Треба звернути увагу на правильну назву таких сполук — вуглеводневі і не плутати їх з вуглеводами, тобто з іншими сполуками, загальна формула яких

Назва індивідуальних насичених вуглеводневих сполук класу алканів складається з двох частин. Перша — коренева частина слова назви конкретного алкану залежить від кількості атомів вуглецю в сполуці (для одного — мет, двох — ет, трьох — проп, чотирьох — бут, п'яти — пент, шести — гекс і т. д. за грецькою назвою відповідної кількості атомів вуглецю).

Друга частина назви слова — суфікс — "ан" для всіх сполук цього класу, який вказує, що сполука є насиченою, тобто містить тільки прості –С–С– вуглецеві зв'язки. Якщо від таких сполук відняти один водень, то отримаємо їхні радикали, назви яких утворюють від назви вихідної сполуки заміною суфікса -ан на -ил (чи -іл). Наприклад, метан (СН4) — метил (–СН3), етан (С2Н6) — етил (–С2Н5), пропан (С3Н8) — пропіл (–С3Н7) і т. д.

Назви аліфатичних сполук, які містять у структурі подвійний–С = С– зв'язок, відрізняються від назв сполук з простими –С–С– зв'язками лише іншим суфіксом -ен. Такі сполуки мають узагальнену назву — алкени. Порівняйте назви алкенів і алканів: етен — етан, пропен — пропан, бутен — бутан і т. д.

Назви аліфатичних сполук, які містять потрійний вуглець-вуглецевий зв'язок, утворюються заміною суфікса відповідного алкану (-ан) на суфікс (-ін), наприклад, етан — етін, пропан — пропін і т. д.

Назви ізомерних сполук (які мають однаковий елементний склад, але різну хімічну структуру) утворюють за правилами, наведеними нижче.

Найпростішим аліфатичним вуглеводнем, який може мати структурні ізомери, є С4Н10:

а) з нерозгалуженим вуглецевим ланцюгом

б) з розгалуженим

Різниця між ними та, що в першому всі атоми вуглецю поєднано один з одним в одному ланцюжку, а в другому центральний атом вуглецю поєднаний одразу з трьома атомами вуглецю і лише з одним — водню.

Перші члени ряду алканів — метан, етан і пропан — існують кожен лише в одній структурній формі. Кількість можливих структурних ізомерів зростає зі збільшенням кількості атомів вуглецю в алканах. Так, С4Н10 може мати лише два структурні ізомери, а С5Н12 має вже три. Слід звернути увагу на те, що кожен ізомер має іншу структуру вуглецевого скелета, що визначає різні їх фізичні і хімічні властивості.

Згідно з номенклатурними правилами IUPAC, називаючи ізомери, слід розглядати їх як похідні від сполуки з найдовшим нерозгалуженим ланцюгом атомів вуглецю. Такий ланцюг називається основним, або кореневим. Він отримує кореневу назву відповідного алкану, алкену чи алкіну, який має таку саму кількість атомів вуглецю, і відповідний суфікс -ан, -ен, -ін. Наприклад, якщо основний ланцюг має три атоми вуглецю, він дістає кореневу назву проп-, якщо шість — то гекс- і т. д. Побічні ланцюги отримують назви за групами (радикалами), які заміщують атоми водню в основному ланцюгу. Назви радикалів наведено вище.

На місце, де радикал—замісник водню приєднується до основного ланцюга, указує порядковий номер атома вуглецю в основному ланцюгу. При цьому рахунок починається з того боку основного ланцюга, до якого замісник розміщений ближче. Цей порядковий номер має особливу назву — локант, оскільки локалізує місце приєднання побічного ланцюга до основного. Схему побудови назв ізомерів вуглеводневих сполук наведено в табл. 11.

Похідні органічних сполук утворюються заміщенням у вуглеводнях атома водню на так звані функціональні групи. За утворення спиртів такою функціональною групою є гідроксильна (–ОН), альдегідів — альдегідна (), кислот — карбоксильна (), кетонів — карбонільна ( ), амінів — аміногрупа (), амідів — амідогрупа (), нітросполук — нітрогрупа (– NO2), ефірів (простих) — етоксигрупа (– С – О – С –) та ін.

Властивості (фізичні й хімічні) похідних сполук у більшій мірі зумовлюються саме функціональною групою, ніж вуглеводнем, від якого вони походять. Назви похідних сполук утворюють від назв відповідного вуглеводню за допомогою спеціальних префіксів і суфіксів (табл. 12).

Зазначимо, що коренева частина назви похідних ароматичних сполук (—С6Н5) має системну назву бензол, але її також називають феніл (як похідну від фенолу).

Наведемо деякі відомості щодо природних сполук живих організмів.

Жири — складні ефіри, які утворюються за конденсації трьох-атомного спирту пропантріолу (гліцерину) і карбонових кислот, таких як октодеканова (стеаринова) і октодеценова (олеїнова).

Цукри — група природних сполук загальної формули . Представниками таких сполук є моносахариди: олігосахариди поєднуються в амілази і амінопектини (крохмаль).

Глюкоза і фруктоза мають загальну формулу С6Н12О6. Перша утворюється в процесі фотосинтезу.

Моносахариди об'єднуються в олігосахариди (від 2 до 10 моносахаридів), утворюючи мальтозу і сахарозу (С12Н22О11), які в кислому середовищі розщеплюються знову до моносахаридів.

За подальшої полімеризації утворюється одна з основних високомолекулярних складових рослин (деревина) — целюлоза (С6Н10О5)n, де n — ступінь полімеризації (до 40 тис.).

Структурна одиниця сахарози, мальтози, крохмалю і целюлози однакова.

Целюлоза може взаємодіяти з кислотами, утворюючи складні ефіри. З азотною — нітроцелюлозу (пластмаса, целулоїд, бездимні порохи), а з етановою (оцтовою) — ацетат целюлози (хімічні волокна).

Білки — найважливіша складова живої матерії. Будь-які прояви життя зв'язані з білками. Різні види білка побудовані з різних амінокислот. -Амінокислоти здатні утворювати в розчинах дві форми (таутомерія).

У лужних розчинах вони дисоціюють:

В іонному стані -амінокислоти можуть утворювати солі типу

а також брати участь у реакціях заміщення:

Ця реакція може тривати далі, формуючи ланцюжки пептидів,

З поліпептидів складаються молекули білка. Розрізняють три види структури білків: первинну, яка характеризує амінокислотний склад -амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюжку; вторинну — просторову форму ланцюжка; третинну — взаєморозміщення всіх поліпептидних ланцюжків у молекулі білка.

Стехіометрія, її закони і стехіометричні розрахунки

Термін "стехіометрія" ввійшов у науку на початку минулого сторіччя і походить від двох грецьких слів: στοιχειο — елемент і μετρεω — вимірюю. Сучасний зміст терміна "стехіометрія" можна сформулювати так: наука, що вивчає кількісний (елементний) склад речовин, їхній енергетичний стан та зміни, що відбуваються за їхнього перетворення як у природі, так і в промислових процесах. Базуючись на знаннях природничих законів, системи фізичних величин і номенклатури речовин, стехіометрія відіграє фундаментальну роль у пізнанні глибинних явищ природи і отриманні різноманітних матеріалів для сучасного виробництва. Стехіометричні методи уможливлюють дослідження метаболічних процесів (перетворень речовини та енергії), які відбуваються у живих організмах, і відтак прогнозування змін екологічного характеру, котрі можуть статися під впливом антропогенних факторів на навколишнє середовище. У сучасній економіці виробництво більшості продукції зв'язане з хімічним перетворенням вихідної сировини і без глибокого знання стехіометрії неможлива організація ефективного (з погляду економіки та екології) технологічного процесу. Скільки і якої треба сировини для отримання заданої кількості добрив, полімерів чи пестицидів певного хімічного складу і скільки при цьому утворюється різного складу небажаних токсичних відходів, визначають тільки за допомогою стехіометрії.

Loading...

 
 

Цікаве