Chapter 3: Molecules, Compounds, and Chemical Equations

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3.4:

Classificazione di elementi e composti

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Química

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Classification of Elements and Compounds

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In natura, le sostanze pure esistono sia come elementi che come composti. A seconda dell’unità di base, gli elementi esistono in forma atomica o molecolare, mentre i composti possono essere sottoclassificati come molecolari o ionici. Gli elementi atomici hanno singoli atomi come unità di base.Elio, oro e ferro sono esempi di elementi monoatomici che possono esistere come singoli atomi stabili. Gli elementi molecolari, d’altra parte, contengono due o più atomi legati insieme, formando una molecola come unità di base. L’idrogeno biatomico con due atomi di idrogeno e lo zolfo poliatomico con otto atomi di zolfo sono esempi di elementi molecolari.Rispetto agli elementi molecolari, i composti molecolari si formano quando gli atomi di due o più elementi non metallici si combinano, condividendo elettroni di valenza attraverso legami covalenti. La combinazione abbassa l’energia potenziale complessiva del sistema, guidando così la formazione di una molecola stabile. Pertanto, le unità di base di un composto molecolare sono molecole discrete composte da atomi costituenti.L’etanolo è un composto molecolare, che contiene unità di base di molecole di etanolo distinte, comprendenti due atomi di carbonio, sei di idrogeno e uno di ossigeno. I composti ionici si formano quando atomi di elementi metallici si combinano con atomi di uno o più elementi non metallici. Gli atomi di metallo perdono prontamente i loro elettroni di valenza per formare cationi carichi positivamente, mentre gli atomi non metallici guadagnano elettroni formando anioni carichi negativamente.Forti attrazioni elettrostatiche o legami ionici si formano tra ioni carichi in modo opposto, abbassando così l’energia totale del sistema e guidando l’assemblaggio di strutture reticolari ioniche tridimensionali stabili e ordinate. La più piccola matrice di ioni, i quali formano unità di base elettricamente neutre di un composto ionico, è chiamata unità di formula. Il sale da cucina è un composto ionico con un’unità di formula, NaCl, contenente una matrice tridimensionale alternata di ioni sodio e ioni cloruro.Tuttavia, molti composti ionici sono composti da ioni che non sono singoli, come sodio o cloruro, ma formati da più atomi legati in modo covalente, con una carica netta negativa o positiva, e sono chiamati ioni poliatomici. Per esempio, l’acetato di sodio è composto da ioni sodio caricati positivamente e ioni di acetato poliatomico che trasportano una carica netta negativa.

3.4:

Classificazione di elementi e composti

Le sostanze pure consistono in un solo tipo di materia. Una sostanza pura può essere un elemento o un composto. Un elemento è costituito da un solo tipo di atomo, mentre un composto è costituito da due o più tipi di atomi tenuti insieme da un legame chimico. Gli elementi sono classificati come atomici o molecolari in base alla natura delle loro unità di base.

I composti sono sostanze pure composte da due o più elementi in proporzioni fisse e definite. I composti sono classificati come ionici o molecolari (covalenti) in base ai legami presenti in essi.

Composti molecolari

I composti molecolari (o composti covalenti) si traducono quando due o più atomi non metallici diversi condividono elettroni per formare legami covalenti. Le unità di base dei composti molecolari sono molecole neutre discrete composte da diversi atomi costituenti. Ad esempio, il monossido di carbonio composto molecolare è composto da molecole di CO contenenti atomi di carbonio e ossigeno legati covalentemente. Allo stesso modo, il metanolo_{contiene molecole}di CH 3 OH come unità di base, costituendo un atomo di carbonio, un atomo di ossigeno e quattro atomi di idrogeno, tutti collegati covalentemente.

I composti molecolari possono essere identificati in base alle loro proprietà fisiche. In condizioni normali, i composti molecolari esistono spesso come gas, liquidi a bassa ebollizione e solidi a bassa fusione, sebbene esistano eccezioni.

Composti ionici

Quando un elemento composto da atomi che perdono facilmente elettroni (un metallo) reagisce con un elemento composto da atomi che guadagnano facilmente elettroni (un non metallico), di solito si verifica un trasferimento di elettroni, producendo ioni. Il composto formato da questo trasferimento è stabilizzato dalle attrattive elettrostatiche (legami ionici) tra gli ioni di carica opposta presenti nel composto. Ad esempio, quando ogni atomo di sodio in un campione di metallo di sodio (gruppo 1) rinuncia a un elettrone per formare un catione di sodio, Na⁺, e ogni atomo di cloro in un campione di gas cloro (gruppo 17) accetta un elettrone per formare un anione cloruro, Cl⁻, il composto risultante, NaCl, è composto da ioni di sodio e ioni cloruro nel rapporto di un Na⁺ ione per ogni Cl⁻ ione.

Un composto che contiene ioni ed è tenuto insieme da legami ionici è chiamato composto ionico. I composti ionici sono solidi che tipicamente si sciolgono ad alte temperature e bollono a temperature ancora più elevate. In forma solida, un composto ionico non è elettricamente conduttivo perché i suoi ioni non sono in grado di fluire. Quando fusa, tuttavia, può condurre elettricità perché i suoi ioni possono muoversi liberamente attraverso il liquido.

In ogni composto ionico, il numero totale di cariche positive dei formazioni è uguale al numero totale di cariche negative degli anioni. Pertanto, i composti ionici sono elettricamente neutri nel complesso, anche se contengono ioni positivi e negativi.

Molti composti ionici contengono ioni poliatomici come il catione, l’anione o entrambi. Come per i composti ionici semplici, questi composti devono anche essere elettricamente neutri, quindi le loro formule possono essere previste trattando gli ioni poliatomici come unità discrete. Usiamo le parentesi in una formula per indicare un gruppo di atomi che si comportano come un’unità. Ad esempio, la formula per il fosfato di calcio, uno dei minerali nelle nostre ossa, è Ca₃(PO₄)₂. Questa formula indica che ci sono tre ioni di calcio (Ca²⁺) per ogni due gruppi fosfato (PO₄₎^3−. I gruppi (PO₄)^{3− sono} unità discrete, ognuna costituita da un atomo di fosforo e quattro atomi di ossigeno, e con una carica complessiva di 3−. Il composto è elettricamente neutro, e la sua formula mostra un conteggio totale di tre atomi Ca, due P e otto O.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 2.6: Composti Molecolari e Ionici.