Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2019 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.
Af Ture Damhus
I den første artikel om grundstofnavnene i arbejdstøjet [1] så vi på den direkte anvendelse af dem, og simple afledninger af dem med endelser og garnering med ladningstal og oxidationstal, i navne af binær type, som direkte meddelte støkiometrien af forbindelsen.
I denne omgang skal vi se på nogle andre afledte betegnelser, nemlig stamhydridnavne, som anvendes for en del af forbindelserne af de vigtige grundstoffer i grupperne 13 til 17, altså ret præcist 25 grundstoffer. Disse stamhydrider (engelsk parent hydrides) er konkrete eller hypotetiske binære forbindelser af typen XmHn, hvis systematiske navne kan kombineres med et sekundært lag af præfikser og suffikser. Det kommer lige om lidt.
For generelle bemærkninger om Kemisk Forenings Nomenklaturudvalgs arbejde med en dansk version af IUPAC-nomenklaturen henvises til [1] og [2]. Se også figur 1.
Stamhydrider
Tabel 1 viser binære hydrider, der bruges som stamhydrider, og de karakteristiske stamhydridnavne med endelser ‘an’, ‘en’ og ‘yn’. Der er valgt en standardvalens for hvert grundstof (tre i gruppe 13 og 15, fire i gruppe 14, to i gruppe 16 og en i gruppe 17), som er underforstået i de simple navne som boran, phosphan, osv. Man kan imidlertid ved hjælp af den såkaldte -konvention tilføje stamhydrider med andre støkiometrier, for eksempel:
Som sagt er stamhydridnavnene ud fra et nomenklatursynspunkt bare byggeklodser til systematiske navne, men flere af stamhydriderne er, når det kommer til stykket, ganske velkendte kemiske forbindelser i deres egen ret. Se figur 2 og 3. Men nogle af navnene kræver en nøjere kommentar.
Navnene ‘azan’ for ammoniak og ‘oxidan’ for vand er absolut kun tænkt til brug for konstruktion af afledninger som eksemplificeret nedenfor, og der er endda nogle af afledningerne, der stadig har accepterede traditionelle navne.
Kollisionsfare
Nogle af stamhydridnavnene har måske en uventet form, som skyldes, at den mest oplagte form var optaget af navnet på en organisk forbindelse konstrueret ved hjælp af Hantzsch-Widman-systemet, som vi skal se nærmere på i en anden artikel (det gælder blandt andet aluminan, bisman, oxan, thian, selenan og telluran, som alle er navne på seksleddede mættede ringe med fem carbonatomer og ét heteroatom, faktisk også stamhydrider, men ikke binære mere om dem senere). AlH3 kunne man heller ikke kalde ‘alan’, som det ellers har været foreslået, da ‘alanyl’ så ville blive tvetydigt og både kunne betyde acylgruppen afledt af aminosyren alanin og den substituentgruppe, som altså nu kom til at hedde alumanyl.
Indigan har en historie for sig. Navnet indan var optaget af carbonhydridet vist i figur 4, som også er et binært stamhydrid, der optræder i den organiske nomenklatur. Grundstoffet indium er opkaldt efter den indigoblå spektrallinje, som førte til opdagelsen af dette grundstof i 1863. Fra ordet indigo saksede man så ‘indig’ og satte stamhydridendelsen ‘an’ på. I den sidste ende er det Indien, der ligger bag etymologien, da græsk indikon pharmakon betød ‘farvestof fra Indien’.
Alle stamhydriderne undtagen carbons kan tvangfrit også navngives med navne af binær type med enten hydrogen opfattet som den formelt negative komponent (aluminiumtrihydrid, siliciumtetrahydrid osv.) eller hydrogen opfattet som den formelt positive komponent (hydrogensulfid, hydrogenchlorid osv.), og der er intet i vejen med disse navne, andet end at de ikke kan bruges til at danne den slags systematiske afledninger, som vi ser på nedenfor.
Alle de her implicerede forbindelser kan også mere eller mindre tvangfrit navngives additivt, altså tetrahydridosilicium for silan osv. Det ser vi på igen i en senere artikel om additive navne.
Specialtilfældet bor
Bor danner et væld af hydrider, flerkernede boraner med en helt særegen struktur, som har nødvendiggjort en ligeså særegen nomenklatur. IUPAC har kæmpet med dette emne i mange år, men har netop nu en publikation på vej ud, som tager fat om en masse af problemerne. Det eneste hydrid, vi interesserer os for her, er imidlertid boran = bortrihydrid, som fungerer ligesom de andre énkernede stamhydrider.
Specialtilfældet carbon
Carbon er i særklasse, fordi det danner i hundredvis af hydrider, som alle igen kan substitueres til et væld af organiske forbindelser. Carbons hydrider har traditionelle navne, som man har valgt at beholde, også i den systematiske nomenklatur. Der findes altså ikke en nomenklatur med grundstofbaserede navne som carban, dicarban, tricarben osv. De simpleste stamhydrider er methan, CH4, og 2-methan, CH2. Et par stykker til er medtaget i tabellen, og generelt er der kæder, cykliske og polycykliske stamhydrider som førnævnte indan (figur 4). Vi håber på at vende tilbage til carbonhydriderne og de systematiske navne afledt af dem senere hen.
Afledninger af stamhydridnavnene
Nu kommer vi til den omfattende systematik, der knytter sig til stamhydridnavnene. En hel række suffikser og præfikser tilkendegiver systematiske operationer på stamhydriderne:
Fjernelse af hydron, suffikset ‘id’: phosphanid = PH2; phosphandiid = PH2; ethenid = H2CCH; dioxidanid = HO2. Bliver man ved på den måde, kommer man til de nøgne homoatomige anioner, som ifølge [1] også kan navngives direkte ud fra grundstofnavnet i dets ‘id’-form med det relevante ladningstal, altså phospantriid = phosphid(3); chloranid = chlorid(1), eller bare chlorid. I disse tilfælde vil man normalt klart foretrække det sidst anførte navn.
Fjernelse af hydrogenatom, suffikset ‘yl’: phosphanyl, PH2; sulfanyl, HS; silandiyl, >SiH2. Bemærk i tabellen de afkortede former, som anvendes lige netop i gruppe 14 (plumbyl i stedet for plumbanyl, methyl i stedet for methanyl osv.). Disse ‘yl’-navne bruges både om radikaler og substituentgrupper.
Fjernes to hydrogenatomer under dannelse af en dobbeltbinding, bruges systematisk endelsen ‘yliden’; sulfanyliden er således substituentgruppen S=.
Nogle af stamhydriderne spiller efter fjernelse af hydrogenatom(er) også rolle som karakteristiske grupper (funktionelle grupper), der kan angives ved suffiks, som for eksempel i methanamin = CH3NH2; methanol = CH3OH; methanthiol = CH3SH; methanselenol = CH3SeH. (Som det fremgår, er forbindelsen til grundstofnavnene dog ikke altid tydelig mere i disse suffikser).
Fjernelse af hydrid, suffikset ‘ylium’: stibanylium = SbH2+; dioxidanylium = HO2+. Bemærk i tabellen de afkortede former i gruppe 14 (methylium i stedet for methanylium osv.).
Tilføjelse af hydron, suffikset ‘ium’: phosphanium, PH4+; dioxidanium = H3O2+; sulfanium = H3S+. De traditionelle former ‘ammonium’ for azanium og ‘oxonium’ for oxidanium er stadigvæk acceptable.
Tilføjelse af hydrid, suffikset ‘uid’: boranuid = BH4 (vi giver senere denne ion et additivt navn).
Substitution af hydrogen med substituenter, ligesom det kendes i den sædvanlige organiske nomenklatur: triphenylphosphan = (C6H5)3P; dichlor-5-arsan, AsCl2H3 osv. osv.
Stamhydridnavnene kan hjælpe med at skelne strukturer, der ikke fremgår af simple navne af binær type. For eksempel er der to disvovldifluorider S2F2. Det ene er F2S=S med navnene 1,1-difluor-14-disulfen eller difluor(sulfanyliden)-14-sulfan; det andet er FSSF, 1,2-difluordisulfan.
Ture Damhus (turedamhus@outlook.dk) er formand for Kemisk Forenings Nomenklaturudvalg og medlem af IUPAC’s Division VIII, der udarbejder IUPAC’s nomenklaturanbefalinger.
Referencer
1. T. Damhus: Grundstofnavnene i arbejde for kemien. I. Dansk Kemi 100 #3 (2019) 20-22 (første del); 100 #4 (2019) 26-27 (anden del).
2. Dansk Kemisk Nomenklatur (www.kemisknomenklatur.dk).
3. C.T. Barfoed: Lærebog i den analytiske chemie – Prøvemidlerne og den uorganiske qvalitative analyse [2. udg., Gyldendal, Kjøbenhavn 1880].
Rettelse til [1], anden del
Forbindelsen trimangantetraoxid havde jeg af uvisse årsager gjort til dimangan(II)mangan(IV)oxid, men lærebøgerne er enige om, at det er mangan(II)dimangan(III)oxid. Et bedre eksempel på, at de simple binære navne kan dække over forskellige kombinationer af oxidationstrin, ville have været at sammenstille Fe3O4 med mønje, Pb3O4, som er dibly(II)bly(IV)oxid.
