Chapter 3: Molecules, Compounds, and Chemical Equations

Back to chapter

3.4:

Классификация элементов и соединений

JoVE Core
Química

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

JoVE Core Química

Classification of Elements and Compounds

Vídeo Anterior
3.3: Molecular Models

Próximo Vídeo
3.5: Ionic Compounds: Formulas and Nomenclature

Idiomas

COMPARTILHAR

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

В природе чистые вещества существуют в виде элементов или соединений. В зависимости от базовой частицы элементы существуют либо в атомарной, либо в молекулярной форме, а соединения можно подразделить на молекулярные и ионные. Атомные элементы имеют в качестве основных единиц отдельные атомы.Гелий, золото и железо являются примерами одноатомных элементов, которые могут существовать как стабильные отдельные атомы. С другой стороны, молекулярные элементы содержат два или более атомов, связанных вместе, образующих молекулу в качестве основной частицы. Двухатомный водород с двумя атомами водорода и многоатомная сера с восемью атомами серы являются примерами молекулярных элементов.По сравнению с молекулярными элементами, молекулярные соединения образуются, когда атомы двух или более неметаллических элементов объединяются путем обмена валентными электронами через ковалентные связи. Соединение снижает общую потенциальную энергию системы, тем самым стимулируя образование стабильной молекулы. Следовательно, основные частицы молекулярного соединения это отдельные молекулы, состоящие из атомов.Этанол это молекулярное соединение, которое содержит основные частицы различных молекул этанола, включающие два атома углерода, шесть атомов водорода и один атом кислорода. Ионные соединения образуются, когда атомы металлических элементов соединяются с атомами одного или нескольких неметаллических элементов. Атомы металлов легко отдают свои валентные электроны с образованием положительно заряженных катионов, в то время как атомы неметаллов принимают электроны, образуя отрицательно заряженные анионы.Между противоположно заряженными ионами образуются сильные электростатические связи или ионные связи, тем самым снижая общую энергию системы, и способствуют формированию стабильных, упорядоченных, трехмерных структур ионной решетки. Наименьшее количество ионов, которые образуют электрически нейтральные основные частицы ионного соединения, называются формульной единицей. Поваренная соль представляет собой ионное соединение с формульной единицей NaCl, содержащее чередующийся трехмерный массив ионов натрия и ионов хлора.Однако многие ионные соединения состоят из ионов, которые не являются единственными, как натрий или хлорид, а состоят из множества ковалентно связанных атомов с чисто отрицательным или положительным зарядом называемые многоатомными ионами. Например, ацетат натрия состоит из положительно заряженных ионов натрия и многоатомных ионов ацетата, несущих суммарный отрицательный заряд.

3.4:

Классификация элементов и соединений

Чистые вещества состоят только из одного типа вещества. Чистым веществом может быть элемент или соединение. Элемент состоит только из одного типа атома, в то время как соединение состоит из двух или более типов атомов, удерживаемых вместе химической связью. Элементы классифицируются как атомные или молекулярные на основе примоль их основных единиц.

Соединения представляют собой чистые вещества, состоящие из двух или более элементов в фиксированных, определенных пропорциях. Соединения классифицируются как ионные или молекулярные (ковалентные) на основе присутствующих в них связей.

Молекулярные соединения

Молекулярные соединения (или ковалентные соединения) приводят к тому, что два или более разных атомов неметалла совместно используют электроны, образуя ковалентные связи. Основными единицами молекулярных соединений являются дискретные нейтральные молекулы, состоящие из различных составляющих атомов. Например, молекулярное соединение окиси углерода состоит из молекул CO, содержащих ковалентно связанные атомы углерода и кислорода. Точно так же метанол содержит молекулы CH₃OH в качестве базовых единиц, образующих один атом углерода, один атом кислорода и четыре атома водорода, и все они ковалентно связаны.

Молекулярные соединения могут быть определены на основе их физических свойств. В нормальных условиях молекулярные соединения часто существуют как газы, низкокипящие жидкости и низкоплавильные твердые вещества, хотя существуют исключения.

Ионные соединения

Когда элемент, состоящий из атомов, которые с готовностью теряют электроны (металл), реагирует на элемент, состоящий из атомов, которые с готовностью приобретают электроны (неметаллические), обычно происходит перенос электронов, образующих ионы. Соединение, образованное этим переносом, стабилизируется электростатическими притяжениями (ионными связями) между ионами противоположного заряда, присутствующими в соединении. Например, когда каждый атом натрия в образце металла натрия (группа 1) дает один электрон для образования катиона натрия, Na⁺, И каждый атом хлора в образце хлора (группа 17) принимает один электрон для образования хлористого аниона, CL^–, образующееся соединение, NaCl, состоит из ионов натрия и ионов хлора в соотношении один Na⁺ ион для каждого Cl^– иона.

Соединение, содержащее ионы и удерживаемое вместе ионными связями, называется ионным соединением. Ионные соединения — это твердые вещества, которые обычно расплавляются при высоких температурах и кипят при еще более высоких температурах. В твердой форме ионное соединение не является электропроводящим, так как его ионы не могут течь. Однако при расплавлении оно может проводить электричество, потому что его ионы могут свободно перемещаться в жидкости.

В каждом ионном соединении общее количество положительных зарядов катионов равно общему количеству отрицательных зарядов анионов. Таким образом, ионные соединения электрически нейтральны в целом, хотя они содержат положительные и отрицательные ионы.

Многие ионные соединения содержат полиатомные ионы, как катион, анион или и то, и другое. Как и в случае простых ионных соединений, эти соединения также должны быть электрически нейтральными, поэтому их формулы можно предсказать, обрабатывая полиатомные ионы как дискретные единицы. Мы используем скобки в формуле, чтобы указать группу атомов, которые ведут себя как единица. Например, формула для фосфата кальция, одного из минералов в костях, — Ca₃(PO₄)₂. Эта формула показывает, что на каждые две группы фосфата (PO₄)³⁻ имеется три иона кальция (Ca²⁺). (PO₄)³⁻ группы являются дискретными единицами, каждая из которых состоит из одного атома фосфора и четырех атомов кислорода и имеет общий заряд 3−. Соединение электрически нейтрально, и его формула показывает общее количество трех атомов Ca, двух P и восьми O.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 2.6: Молекулярные и ионные соединения.

“