نام‌های شیمیایی گیج‌کننده: چرا بعضی‌ها اینقدر شبیه هم هستند؟

پایان ماه مارس است که من این را می نویسم و، حداقل در اینجا در بریتانیا، همه چیز کمی امیدوار کننده به نظر می رسد. ما اعتدال بهاری را پشت سر گذاشته‌ایم و ساعت‌ها تازه به جلو رفته‌اند. جدای از بحث در مورد حق و نادرستی آن، به معنای روشنایی روز تا اواخر روز است، که به معنای فرصت‌های بیشتری برای بیرون رفتن در عصرها است. به علاوه، البته، واکسن‌های کووید-19 در حال گسترش هستند و بسیاری از بزرگسالان حداقل اولین دوز خود را مصرف کرده‌اند.

آه، بله. صحبت از واکسن‌ها شد… چند هفته پیش، یک مورد نسبتاً عجیب را دیدم که در توییتر در حال تردد است. تیتر این بود: «بر اساس گزارش مجله ساینس و کارشناسان سلامت، برخی از واکسن‌های کووید-19 حاوی پلی اتیلن گلیکول (PEG) هستند، ماده ای بی خطر که در خمیردندان، ملین‌ها و سایر محصولات یافت می‌شود.

جدای از اینکه کمی لقمه‌ای بود، به نظر می‌رسید که این بی‌تیترترین خبری باشد. و همچنین، آیا این چیزی نیست که ممکن است در ذهن خاصی شک ایجاد کند؟ در پاسخ، “بله، و چرا آنها احساس می کنند نیاز دارند که این را به ما بگویند، نه”؟

چرا روی زمین اصلا وجود داشت؟

کمی کارآگاهی بعداً (منظورم این است که من در مورد آن توییت می کنم و دیگران با مهربانی وقت گذاشتند تا مرا روشن کنند) و من پاسخ خود را داشتم. الکس برنسون، مشکوک به COVID-19، در توییتی گفته بود که واکسن(ها) حاوی ضد یخ است. چند نفر بلافاصله پاسخ داده بودند که نه، هیچ یک از فرمول‌های واکسن حاوی ضد یخ نیستند. ضد یخ اتیلن گلیکول است که قطعاً مشابه پلی اتیلن گلیکول نیست.

من قصد ندارم خیلی بیشتر در مورد مواد تشکیل دهنده واکسن پیش بروم، زیرا سم شناسان واقعی روی آن تمرکز کرده اند، و من (نه یک سم شناس) واقعاً چیزی نمی توانم اضافه کنم. اما این باعث شد به نام‌های شیمیایی فکر کنم، شیمیدان‌ها چگونه ترکیبات را نام‌گذاری می‌کنند، و اینکه چرا برخی از نام‌های شیمیایی به‌طور وحشتناکی طولانی به نظر می‌رسند، در حالی که برخی دیگر، خوب، کمی احمقانه به نظر می‌رسند.

بسیاری از نام های شیمیایی که برای مدت طولانی وجود داشته اند فقط … نام هستند. یعنی به دلایل مختلفی به مواد داده می شود. آنها معمولاً با ترکیب شیمیایی ماده مورد نظر ارتباط دارند، اما ممکن است کمی مماس باشد.

اسید فرمیک، HCOOH، برای اولین بار از مورچه ها استخراج شد

به عنوان مثال، اسید فرمیک، HCOOH، نام خود را از کلمه لاتین مورچه، فرمیکا گرفته است، زیرا برای اولین بار توسط بدن مورچه ها تقطیر شد (با عرض پوزش، myrmecologists). از سوی دیگر سنگ آهک، CaCO3، آهک زنده، CaO و آب آهک، محلولی از Ca(OH)2 نام خود را از کلمه قدیمی انگلیسی lim گرفته اند که به معنای “ماده چسبنده” است که به لاتین limus نیز مرتبط است. ، که از آن کلمه مدرن لجن گرفته شده است – زیرا آهک (بیشتر CaO) ماده چسبنده ای است که برای ساخت ملات ساختمانی استفاده می شود.

مشکل این نوع سیستم، این است که از کنترل خارج می شود. تعداد ترکیبات آلی فهرست شده در فهرست انجمن شیمی آمریکا بیش از 30 میلیون است. علاوه بر این، شیمیدان ها عادت آزاردهنده ای به ساختن نمونه های جدید دارند. همانطور که برخی از مردم ممکن است فکر کنند مجبور کردن شیمیدانان نوپا به حفظ صدها هزار نام نامرتبط ایده خوبی است، این به سادگی چندان عملی نیست (hehe).

این شیمیدان فرانسوی، آگوست لوران است که معمولاً بیشترین اعتبار را برای تصمیم گیری در مورد اینکه شیمی آلی به یک سیستم نیاز دارد، می گیرد. او دانشمند قابل توجهی بود که برای اولین بار بسیاری از ترکیبات آلی را کشف و سنتز کرد، اما این پیشنهاد او بود که مولکول های آلی را بر اساس گروه های عملکردی خود نام گذاری کنند که برای دانشجویان شیمی برای نسل های آینده چیزها را تغییر دهد.

آگوست لوران (منبع تصویر)

در سال 1760 یا بیشتر، به خاطر سپردن نام مواد آنقدرها هم کار سختی نبود. نیم دوجین اسید، فقط یازده ماده فلزی و حدود سی نمک وجود داشت که به طور گسترده شناخته شده و مورد مطالعه قرار گرفتند. البته افراد دیگری هم بودند، اما با این حال، در مقایسه با امروز تعداد کمی بود. حتی اگر همه آنها بر اساس چیزی که مربوط به ماهیت آنها، یا کاشف، یا یک ویژگی معمولی است، نامگذاری شده باشند، نگه داشتن در بالای چیزها چندان دشوار نبود.

اما در طول بیست سال بعد، همه چیز… منفجر شد. گاهی اوقات به معنای واقعی کلمه، از آنجایی که در آن زمان سلامت و ایمنی واقعاً یک چیز نبود، بلکه از نظر تعداد ترکیبات گزارش شده نیز به صورت مجازی. به طرز وحشتناکی گیج کننده بود، مترادف های زیادی وجود داشت، و وضعیت واقعاً رضایت بخش نبود. چگونه می توانید آزمایش دانشمند دیگری را تکرار کنید اگر حتی از مواد اولیه آنها کاملاً مطمئن نیستید؟

در سال 1787 شیمیدان فرانسوی دیگری به نام Guyton de Morveau اولین نامگذاری عمومی – عمدتاً برای اسیدها، بازها و نمکها – را با چند اصل ساده پیشنهاد کرد:

هر ماده باید یک نام منحصر به فرد، تا حد امکان کوتاه و خاص داشته باشد
نام باید منعکس کننده چیزی باشد که ماده از آن تشکیل شده است، یعنی “قطعات تشکیل دهنده” آن را توصیف کند.
به مواد ناشناخته باید اسامی بدون معنی خاص نسبت داده شود، مطمئن شوید که چیزی نادرست در مورد ماده پیشنهاد نمی کنید (مثلاً اگر می دانید اسید نیست، نام آن را اسید نامی نگذارید)
نام های جدید باید بر اساس زبان های قدیمی مانند لاتین باشد

سلام

چرا روی زمین اصلا وجود داشت؟

اسید فرمیک، HCOOH، برای اولین بار از مورچه ها استخراج شد

آگوست لوران (منبع تصویر)

سلام

این ایده‌ها توسط اکثر شیمی‌دانان در آن زمان پذیرفته و پذیرفته شد، اگرچه تعداد کمی به آنها حمله کردند و ادعا کردند که آنها «بربر، نامفهوم و بدون ریشه‌شناسی» هستند (من را به یاد برخی از بحث‌هایی که درباره گوگرد داشتم). با این حال، پس از ارائه آن به آکادمی علوم، سرانجام طبقه بندی او رسمی شد.

شیمیدانان به یک سیستم نامگذاری نیاز داشتند که به آنها امکان شناسایی سریع ترکیبات شیمیایی را بدهد.

با این حال، در اواسط دهه 1800، تعداد ترکیبات آلی – یعنی ترکیبات حاوی کربن و هیدروژن – بسیار سریع در حال رشد بود و این به یک مشکل جدی تبدیل شد. روش‌های مختلفی برای مرتب‌سازی انباشت نامرتب و تا حدودی خودسرانه پیشنهاد شد.

آگوست لوران وارد شوید. ایده او ساده بود: نام ماده خود را بر اساس طولانی ترین زنجیره اتم های کربن موجود در آن نام ببرید. همانطور که او گفت، “تمام ترکیبات شیمیایی از یک هیدروکربن به دست می آیند.” مقداری بیشتر در آن وجود داشت و او پیشنهاداتی برای برخورد با مواد خاصی مانند آمین ها و آلدئیدها داشت و البته به زبان فرانسه بود، اما ایده اساسی این بود.

همانطور که ایده های خوب اغلب باعث دردسر می شد. اکثر شیمی دانان دیگر آن زمان احساس می کردند که نام های شیمیایی باید از منشأ این ماده گرفته شود. در واقع، برخی از موارد رایجی که امروزه اساتید شیمی به آنها چسبیده اند، هنوز هم وجود دارند. به عنوان مثال، کلمه لاتین سرکه acetum است که از آن اسید استیک می گیریم. اما، از آنجایی که شیمی آلی به طور فزاینده ای در مورد ساختن مواد بود، نامگذاری ترکیبات به نام چیزهایی که ممکن بود از آنها آمده باشند، کاملاً منطقی نبود، اگر از طبیعت آمده باشند – حتی زمانی که اینطور نبوده است.

بنابراین، امروز، ما سیستمی داریم که بر اساس ایده‌های لوران، و همچنین کار ژان باپتیست دوما و مهمتر از همه، مفهوم همسانی – که از چارلز گرهارت آمده است.

همسانی به معنای قرار دادن ترکیبات آلی در “خانواده ها” است. به عنوان مثال، ساده ترین خانواده آلکان ها هستند و چند مورد اول به این صورت نامگذاری شده اند:

مانند خانواده‌های انسانی، خانواده‌های شیمیایی نیز بخش‌هایی از نام و ویژگی‌های خاص خود را به اشتراک می‌گذارند.

نکته ای که در اینجا باید به آن توجه کرد این است که همه اعضای خانواده نام خانوادگی یکسانی دارند یا بهتر است بگوییم نام همه آنها به یک کلمه ختم می شود: “ane”. این چیزی است که به ما می گوید آنها آلکان هستند (قبلاً آنها را پارافین می نامیدند، اما این نامی با معانی دیگری است – ببینید چرا ما به یک سیستم نیاز داشتیم؟).

بنابراین انتهای نام خانواده را به ما می‌گوید، و قسمت اول نام تعداد کربن‌ها را به ما می‌گوید: چیزی که یک کربن در آن وجود دارد با “مت” شروع می‌شود. چیزی با پنج شروع می شود با “pent” و غیره. ما می توانیم به اعداد بسیار بزرگتر نیز ادامه دهیم. این کمی شبیه نامگذاری فرزندانتان بر اساس ترتیب تولدشان است، نه اینکه کسی چنین کاری را انجام دهد.

خانواده های شیمیایی زیادی وجود دارد. الکل ها همگی به “ol” ختم می شوند. اسیدهای کربوکسیلیک همگی به “اسید اوئیک” و کتونها به “یک” ختم می شوند (مثل استخوان، نه عدد). این پایان‌ها در مورد گروه‌های خاصی از اتم‌ها به ما می‌گویند که همه مولکول‌ها حاوی آن‌ها هستند – تقریباً شبیه همه افراد یک خانواده که چشم‌های همرنگ یا بینی هم‌شکل دارند.

شیمیدانی که سیستم را یاد گرفته می‌تواند به نامی مانند این نگاه کند و فقط از روی کلمات به شما بگوید که دقیقاً کدام اتم وجود دارد، از هر کدام چند عدد وجود دارد و چگونه به هم متصل شده‌اند. که وقتی به آن فکر می کنید، در واقع بسیار عالی است.

که مرا به شروع و سردرگمی گلیکول ها برمی گرداند. آه، ممکن است فکر کنید، پس اتیلن گلیکول و پلی اتیلن گلیکول بخشی از یک خانواده هستند؟ نام آنها به یک چیز ختم می شود، اما آنها متفاوت شروع می شوند؟

خب، هه، بله و نه. به یاد دارید لحظه ای پیش که گفتم هنوز برخی از نام های “متداول” در حال استفاده هستند که از منشأ گرفته شده اند – به عنوان مثال اسید استیک (که به درستی اسید اتانوئیک نامیده می شود)؟ خوب، این مواد کمی شبیه به آن هستند. پایان «گلیکول» از «گلیسیرین» سرچشمه می‌گیرد، زیرا اولین‌ها از گلیسیرین آمده‌اند – که وقتی چربی‌ها تجزیه می‌شوند دریافت می‌کنید.

پلی اتیلن گلیکول (PEG) یک پلیمر با خواص بسیار متفاوت با اتیلن گلیکول است (منبع تصویر)

چیزهایی که به گلیکول ختم می‌شوند در واقع دیول‌ها هستند، یعنی مولکول‌هایی که حاوی دو گروه -OH اتم هستند («di» به معنای دو، «ol» نشان‌دهنده الکل). اتیلن گلیکول به طور سیستماتیک اتان-1،2-دیول نامیده می شود، که از آن یک شیمیدان استنباط می کند که حاوی دو اتم کربن (“eth”) با گروه های الکل (“ol”) روی کربن های مختلف است (1،2).

از سوی دیگر، پلی اتیلن گلیکول توسط اتحادیه بین المللی شیمی خالص و کاربردی (IUPAC) پلی (اتیلن اکسید) نامیده می شود که در مورد این موارد حرف آخر را می زند. “پلی” به ما می گوید که این یک پلیمر است – یعنی یک مولکول بسیار طولانی که از به هم پیوستن تعداد زیادی و تعداد زیادی مولکول کوچکتر ساخته شده است. در تئوری، بیت «اتیلن اکسید» به ما می‌گوید که آن مولکول‌های کوچک‌تر چه بودند، قبل از اینکه همه به هم متصل شوند تا چیزهای جدیدی بسازند.

باشه، خوبه. پس اکسید اتیلن چیست؟ خوب، می بینید، این نیز یک نام کاملاً سیستماتیک نیست. اکسید اتیلن یک مولکول مثلثی شکل با یک اتم اکسیژن در آن است که به طور سیستماتیک اکسیران نامیده می شود. پس چرا پلی (اتیلن اکسید) و نه پلی (اکسیران)؟

دیدگاه‌ خود را بنویسید لغو پاسخ