Михайлов О.В. Основы систематики и номенклатуры химических веществ Изд. 3

Оглавление

Введение

В любой отрасли интеллектуальной деятельности, претендующей на то, чтобы именоваться наукой, в настоящее время сложился свой, в той или иной степени совершенный понятийный аппарат, который совершенно необходим хотя бы уже для того, чтобы работающие в данной отрасли исследователи понимали друг друга – проще говоря, общались бы друг с другом на одном языке. Особенно важным это становится в том случае, когда речь идет о наименовании изучаемых наукой объектов. Значимость подобного понятийного аппарата интуитивно ощущали уже философы-мыслители античности, когда наука как таковая вообще и химия в частности фактически находилась еще в зачаточном состоянии; так, великому китайскому мыслителю Конфуцию приписывается фраза: «Правильно назвать – значит и правильно понять». Живший на другом конце земного шара и в другую эпоху один из столпов древнегреческой философии Аристотель говорил: «Прежде чем начать обсуждение, необходимо договориться о понятиях». Ну а фраза, с которой мы начали наше повествование, в особых комментариях не нуждается – в истории кораблестроения известно немало случаев, когда название, данное судну при спуске его «на воду», и впрямь оказывало некое магическое влияние на всю дальнейшую его судьбу. Более того, среди некоторой части нашего народа издавна существует даже такое мнение, что и судьба человека едва ли не в решающей степени зависит от того, каким именем нарекли его при рождении его родители…

Как бы то ни было, ситуация в химической науке на протяжении двух последних столетий, однако, была такова, что в процессе общения исследователей, работающих в данной области знания, «письменной» форме химического языка (т.е. языку химических формул) придавалась заметно большая роль по сравнению с формой «устной» (т.е. языком названий химических соединений). Заметим в связи с этим, что химия – это фактически единственная из всех наук об окружающей нас Природе, где имеет место такое своеобразное соотношение: во всех же других науках, как правило, «словесным» наименованиям изучаемых объектов придается все-таки большее значение, нежели «формульным». Именно с этим обстоятельством в первую очередь и следует, наверное, связывать тот парадоксальный факт, что еще никогда, похоже, химическая номенклатура как отдельная дисциплина в рамках химического образования не преподавалась ни в одном из высших учебных заведений России – как советской, так и до- и постсоветской. И появилась она впервые – причем в немалой степени случайно – на кафедре аналитической химии, сертификации и менеджмента качества Казанского государственного технологического университета (ныне – Казанского национального исследовательского технологического университета) и, что по-своему символично, на рубеже двух десятилетий, столетий и тысячелетий – в 2000-м году, когда автор данной книги начал читать соответствующий лекционный курс, который продолжается и в настоящее время.

Как бы там ни было, химическая номенклатура, или способ наименования химических веществ, является сложной, информационно емкой и в целом, несомненно, одной из важнейших составляющих частей современной химической науки. Именно она является основным отличием языка химии (равно как и языка других естественных наук) от «традиционных» языков, используемых человеческой цивилизацией для повседневного общения. При этом современная химическая номенклатура представляет собой весьма пеструю и неоднородную смесь старых (подчас архаичных) и новых названий; она весьма разнообразна вследствие колоссального числа тех химических объектов, с которыми ныне имеет дело химическая наука. А имеет она дело прежде всего с химическими соединениями. Последним, однако, до сих пор не дано однозначной и четкой дефиниции; на взгляд автора этих строк, наиболее удачным является определение, сформулированное профессором О.С. Сироткиным (Казань) в его очень интересной, полезной и по-своему даже поучительной книге Начала единой химии (Казань, «Фэн», 2003), а именно: ХИМИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ (ХИМИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО) – это индивидуальная вещественная форма существования материи, построенная из совокупности не менее чем двух атомных остовов (ядер), связанных обобществленными (валентными) электронами (С. 250). Автор данного определения, судя по всему, не делает различия между понятиями «химическое соединение» и «химическое вещество», хотя, если быть строгим, это не синонимы: второе понятие шире первого, ибо может включать в себя как одно-единственное химическое соединение, так и большее их количество. Тем не менее именно этим определением мы и будем руководствоваться в дальнейшем, когда будем перечислять разновидности химических объектов и их номенклатурные названия, но будем в основном использовать термин «химическое соединение». Соответственно указанному определению каждый подпадающий под него объект обладает своей специфической и неповторимой структурной формулой. И тем не менее нередко одному и тому же химическому соединению (веществу) может быть дано не одно, а два, а подчас и еще большее число различных названий, причем как по разным системам номенклатур, так и в рамках какой-либо одной из этих номенклатурных систем.

Хотя в целом русскоязычной литературы по химической номенклатуре, прямо скажем, немного, все же можно назвать несколько прекрасных книг, посвященных изложению деталей СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ номенклатуры. Таковы, например, книги Р. Кан, О. Дермер, Введение в химическую номенклатуру (Москва, «Химия», 1983); Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева, А.А. Цветков, Основы номенклатуры неорганических веществ (Москва, «Химия», 1983); Г.Б. Бокий, Н.А. Голубкова, Введение в номенклатуру ИЮПАК (Москва, «Наука», 1989). Особо хотелось бы отметить книгу М.Б. Газизов, Р.Ф. Каримова, К.С. Газизова, Р.А. Хайруллин, Номенклатуры химических соединений (Москва, «Альфа-М», 2006), рассчитанная именно на студентов-химиков, где очень подробно и детально рассмотрена номенклатура IUPAC для неорганических, органических и координационных соединений, а также на многочисленных примерах показана последовательность действий при составлении названия по заданной химической формуле и где в отличие от трех перечисленных ранее книг (равно как и других по данной проблеме) рассмотрена и методология решения обратной задачи – определения химической формулы по заданному названию. Однако и в этой книге, к сожалению, опять-таки рассматривается в основном СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ номенклатура и соответственно принципы составления лишь систематических названий. До сих пор нет ни одной книги, в которой бы детально излагались все три существующие ныне ее основные разновидности, а именно тривиальная, полусистематическая и систематическая. С другой стороны, нельзя не отметить, что с момента выхода в свет вышеуказанной книги (более 10 лет, что по нынешним меркам – довольно большой период времени), насколько известно автору этих строк, не появилось более ни одного научного издания, посвященного «азам» химической номенклатуры. В связи с этим становится актуальной задача написания специальной монографии по классификации химических соединений и вариантам их номенклатуры, в которой в деталях рассматривались бы особенности всех трех вышеуказанных разновидностей номенклатуры применительно к самым разным категориям химических объектов. Кроме того, перед обсуждением сугубо номенклатурных вопросов представляется целесообразным дать вначале хотя бы простейшую систематику химических веществ и в рамках именно этой систематики осуществить рассмотрение номенклатуры тех химических веществ, которые в существующих на сегодняшний день книгах (и в частности, в указанной выше книге М.Б. Газизова, Р.Ф. Каримовой, К.С. Газизовой и Р.А. Хайруллина) «остались за кадром», например элементоорганических и природных соединений, а также т.н. специфических химических объектов и композиций. Решение этих двух весьма непростых задач автор и постарался предложить в настоящей книге.

Перед написанием любой книги по химической номенклатуре следует решить еще один принципиальный вопрос, а именно о системе и последовательности изложения материала. В принципе здесь возможно два альтернативных подхода. В рамках первого из них вначале осуществляется ознакомление с различными вариантами химической номенклатуры и принципами составления названий в их рамках, а потом – наглядная иллюстрация этих самых принципов на конкретных примерах соединений самых разнообразных классов; при подобном изложении материала четкая дифференциация химических соединений не является обязательной. Такой подход, однако, еще ни разу не был реализован на практике. В рамках же второго подхода вначале осуществляется та или иная систематика химических веществ, после чего для каждого из выделенных в ее рамках разновидностей проводится рассмотрение тех вариантов химической номенклатуры, которые в принципе могут быть использованы для составления названий веществ данной разновидности. Подобный подход был реализован в упомянутых выше книге Р. Кана и О. Дермера и книге Р.А. Лидина, В.А. Молочко, Л.Л. Андреевой и А.А. Цветкова. Возможен и некий «гибридный» вариант, при котором во главу угла, равно как и в первом варианте, ставится именно ознакомление с различными вариантами химической номенклатуры и принципами составления названий химических соединений в рамках каждой из них, но изложение ведется исходя из наиболее простого из всех возможных подразделений химических соединений, а именно на две основные категории – неорганические и органические. Этот подход был воплощен в жизнь в указанных выше книге Г.Б. Бокия и Н.А. Голубковой и книге М.Б. Газизова, Р.Ф. Каримовой, К.С. Газизовой и Р.А. Хайруллина. После долгих сомнений и колебаний автор данной книги тоже склонился к «гибридному» варианту, но с более детальной дифференциацией химических соединений (прежде всего – органических), при котором для каждой из выделенных им категорий проводится рассмотрение возможностей использования для составления названий принадлежащих к ней объектов всех трех ключевых разновидностей химической номенклатуры – тривиальной, полусистематической и систематической. Наряду с изложением приемов решения задач (химическая формула → название) в книге осуществлено также (пусть и в значительно меньшей степени) рассмотрение приемов решения задач (название → химическая формула). Насколько хорошо это получилось в данном случае, предоставляется судить будущему ее читателю. В конце каждой из глав приведены отдельные вопросы для самопроверки, которые могут представить интерес для студентов, так или иначе изучающих химическую номенклатуру в учебном процессе в системе высшего образования.

Об авторе

Михайлов Олег Васильевич

Доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии, сертификации и менеджмента качества Казанского национального исследовательского технологического университета (КНИТУ), заслуженный деятель науки Республики Татарстан, академик Российской академии естествознания. Автор более 1300 публикаций по различным проблемам науки, техники и социологии науки (около 400 из которых — в зарубежных научных изданиях 15 стран мира на девяти языках), в том числе 18 книг, более 50 обзорных статей и 125 патентов на изобретения, а также свыше 60 научно-популярных статей и заметок в журналах «Наука и жизнь», «Химия и жизнь», «Техника — молодежи», «Природа», «Квант». Пятикратный лауреат конкурса Российского фонда фундаментальных исследований на лучшую научно-популярную статью (1999, 2000, 2006, 2012, 2015).