Kemisk förening

Kemisk förening , vilket ämne som helst som består av identiska molekyler som består av atomer med två eller flera kemiska element.

metanmolekyl

metanmolekyl Metan, i vilken fyra väteatomer är bundna till en enda kolatom, är ett exempel på en basisk kemisk förening. Strukturen hos kemiska föreningar påverkas av komplexa faktorer, såsom bindningsvinklar och bindningslängd. Encyclopædia Britannica, Inc.



Alla frågor i universum består av atomerna i mer än 100 olika kemiska element, som finns både i ren form och kombinerade i kemiska ämnen föreningar . Ett urval av ett givet rent element består endast av de atomer som är karakteristiska för det elementet, och atomerna för varje element är unika. Till exempel de atomer som utgör kol skiljer sig från de som utgör järn, som i sin tur skiljer sig från dem guld- . Varje element betecknas med en unik symbol som består av en, två eller tre bokstäver som härrör från antingen det aktuella elementnamnet eller dess ursprungliga (ofta latinska) namn. Till exempel är symbolerna för kol, väte och syre helt enkelt C, H respektive O. Symbolen för järn är Fe, från dess ursprungliga latinska namn järn . Den grundläggande principen för vetenskapen om kemi är att atomerna i olika element kan kombineras med varandra för att bilda kemiska föreningar. Metan, till exempel, som bildas av grundämnena kol och väte i förhållandet fyra väteatomer för varje kolatom, är känt att innehålla distinkta CH4molekyler. Formeln för en förening - såsom CH4—Indikerar vilka typer av atomer som finns, med prenumerationer som representerar det relativa antalet atomer (även om siffran 1 aldrig skrivs).



vattenmolekyl

vattenmolekyl En vattenmolekyl består av två väteatomer och en syreatom. En enda syreatom innehåller sex elektroner i dess yttre skal, som kan rymma totalt åtta elektroner. När två väteatomer är bundna till en syreatom fylls det yttre elektronskalet av syre. Encyclopædia Britannica, Inc.

Vatten , som är en kemikalie förening av väte och syre i förhållandet två väteatomer för varje syreatom, innehåller HtvåO-molekyler. Natriumklorid är en kemisk förening bildad av natrium (Na) och klor (Cl) i förhållandet 1: 1. Även om formeln för natriumklorid är NaCl, innehåller föreningen inte faktiska NaCl-molekyler. Snarare innehåller den lika många natriumjoner med a avgift av en positiv (Na+och kloridjoner med en laddning av negativa (Cl-). ( Se nedan Trender i de kemiska egenskaperna hos elementen för en diskussion av förfarandet för att ändra oladdade atomer till joner [dvs arter med en positiv eller negativ nettoladdning].) De nämnda ämnena exemplifierar de två bastyperna av kemiska föreningar: molekylär (kovalent) och jonisk. Metan och vatten består av molekyler; det vill säga de är molekylära föreningar. Natriumklorid innehåller å andra sidan joner; det är en jonförening.

Atomerna i de olika kemiska elementen kan liknas vid bokstäverna i alfabetet: precis som bokstäverna i alfabetet kombineras för att bilda tusentals ord, kan elementens atomer kombineras på olika sätt för att bilda en myriad av föreningar. Faktum är att det finns miljontals kemiska föreningar kända, och många fler miljoner är möjliga men har ännu inte upptäckts eller syntetiserats. De flesta ämnen som finns i naturen - som trä, jord och stenar - är blandningar av kemiska föreningar. Dessa ämnen kan separeras i sina utgör föreningar med fysiska metoder, vilket är metoder som inte förändrar hur atomer är aggregerat inom föreningarna. Föreningar kan brytas ned i deras beståndsdelar genom kemiska förändringar. En kemisk förändring (det vill säga en kemisk reaktion) är en organisation där atomernas organisation förändras. Ett exempel på en kemisk reaktion är förbränning av metan i närvaro av molekylärt syre (Otvå) för att bilda koldioxid (COtvå) och vatten.CH4+ 2Otvå→ COtvå+ 2HtvåELLERI denna reaktion, som är ett exempel på en förbränningsreaktion förändringar inträffar i det sättet att kol-, väte- och syreatomerna binds samman i föreningarna.



Kemiska föreningar visar en förvirrande uppsättning egenskaper. Vid vanliga temperaturer och tryck är vissa fasta ämnen, andra är vätskor och andra är gaser. Färgerna på de olika föreningarna sträcker sig över regnbågens. Vissa föreningar är mycket giftiga för människor, medan andra är väsentliga för livet. Substitution av endast en enda atom i en förening kan vara ansvarig för att ändra färg, lukt eller toxicitet hos ett ämne. Så att någon mening kan göras av detta fantastiska mångfald har klassificeringssystem utvecklats. Ett ovan nämnt exempel klassificerar föreningar som molekylära eller joniska. Föreningar klassificeras också som organisk eller oorganisk. Organiska föreningar ( se nedan Organiska föreningar ), så kallade eftersom många av dem ursprungligen isolerades från levande organismer, innehåller vanligtvis kedjor eller ringar av kolatomer. På grund av det stora utbudet av sätt som kol kan binda med sig själv och andra element, finns det mer än nio miljoner organiska föreningar. Föreningarna som inte anses vara organiska kallas oorganiska föreningar ( se nedan Oorganiska föreningar ).

kvicksilver (Hg)

kvicksilver (Hg) Kvicksilver (kemisk symbol: Hg) är det enda metallelementet som är flytande vid rumstemperatur. marcel / Fotolia

Inom de breda klassificeringarna av organiskt och oorganiskt finns många underklasser, huvudsakligen baserade på de specifika elementen eller grupperna av element som finns. Bland de oorganiska föreningarna kan t.ex. oxider innehålla O2−joner eller syreatomer innehåller hydrider H-joner eller väteatomer, innehåller sulfider S2−joner och så vidare. Underklasser av organiska föreningar inkluderar alkoholer (som innehåller ―OH-gruppen), karboxylsyror (kännetecknad av ―COOH-gruppen), aminer (som har en ―NHtvågrupp) och så vidare.



Det periodiska systemet

De olika förmågan hos de olika atomerna att kombinera för att bilda föreningar kan bäst förstås i termer av det periodiska systemet. Det periodiska systemet konstruerades ursprungligen för att representera de mönster som observerats i de kemiska egenskaperna hos elementen ( ser kemisk bindning ). Det vill säga, när kemivetenskapen utvecklades observerades det att element kunde grupperas efter deras kemiska reaktivitet. Element med liknande egenskaper listas i vertikala kolumner i det periodiska systemet och kallas grupper. När detaljerna i atomstrukturen avslöjades blev det klart att ett elements läge i det periodiska systemet korrelerar med arrangemanget av de elektroner som har elementets atomer ( ser atom). I synnerhet observerades att elektronerna som bestämmer kemins beteende hos en atom är de i dess yttersta skal. Sådana elektroner kallas valenselektroner.

periodiska systemet

periodiskt system Det periodiska systemet för elementen. Encyclopædia Britannica, Inc.



Till exempel elementens atomer i Grupp 1 i det periodiska systemet har alla en valenselektron, atomerna hos elementen i grupp 2 har två valenselektroner, och så vidare, tills grupp 18, vars element innehåller åtta valenselektroner, nås. Den enklaste och viktigaste regeln för att förutsäga hur atomer bildar föreningar är att atomer tenderar att kombineras på ett sätt som gör att de antingen kan tömma sitt valensskal eller komplettera det (dvs. fylla upp det), i de flesta fall med totalt åtta elektroner . Element på vänster sida av det periodiska systemet tenderar att förlora sina valenselektroner i kemiska reaktioner. Natrium (i grupp 1) tenderar till exempel att förlora sin ensamma valenselektron för att bilda en jon med en laddning av +1. Varje natriumatom har 11 elektroner ( är -), var och en med en laddning på −1, för att bara balansera +11-laddningen på sin kärna. Att förlora en elektron lämnar den med 10 negativa laddningar och 11 positiva laddningar för att ge en nettoladdning +1: Na → Na++ är -. Kalium , beläget direkt under natrium i grupp 1, bildar också +1 joner (K+) i sina reaktioner, liksom de återstående medlemmarna i grupp 1: rubidium (Rb), cesium (Cs) och francium (Fr). Elementens atomer mot den högra änden av det periodiska systemet tenderar att genomgå reaktioner så att de får (eller delar) tillräckligt med elektroner för att slutföra sitt valensskal. Till exempel har syre i grupp 16 sex valenselektroner och behöver därför ytterligare två elektroner för att slutföra sitt yttersta skal. Syre uppnår detta arrangemang genom att reagera med element som kan förlora eller dela elektroner. En syreatom kan till exempel reagera med en magnesium (Mg) -atomen (i grupp 2) genom att ta magnesiumets två valenselektroner och producera Mg2+och O2−joner. (När en neutral magnesiumatom förlorar två elektroner bildar den Mg2+och, när en neutral syreatom får två elektroner, bildar den O2−Den resulterande Mg2+och O2−kombineras sedan i ett förhållande 1: 1 för att ge den joniska föreningen MgO ( magnesiumoxid ). (Även om föreningen magnesiumoxid innehåller laddade arter har den ingen nettoladdning eftersom den innehåller lika många Mg2+och O2−joner.) På samma sätt reagerar syre med kalcium (strax under magnesium i grupp 2) för att bilda CaO (kalciumoxid). Syre reagerar på liknande sätt med beryllium (Be), strontium (Sr), barium (Ba) och radium (Ra), de återstående elementen i grupp 2. Nyckelpunkten är att eftersom alla grundämnen i en given grupp har samma antal valenselektroner, bildar de liknande föreningar.

internationella enheter av energi uttrycks i

De kemiska elementen kan klassificeras på många olika sätt. Elementens mest grundläggande uppdelning är i metaller, som utgör majoriteten av grundämnena, och icke-metaller. De typiska fysikaliska egenskaperna hos metaller är glänsande utseende, smidbarhet (förmågan att krossas i ett tunt ark), duktilitet (förmågan att dras in i en tråd) och effektiv termisk och elektrisk ledningsförmåga. Den viktigaste kemiska egenskapen hos metaller är tendensen att ge upp elektroner för att bilda positiva joner. Koppar (Cu) är till exempel en typisk metall. Det är glänsande men lätt fläckar; det är en utmärkt ledare för elektricitet och används ofta för elektriska ledningar; och det formas lätt till produkter av olika former, såsom rör för vattensystem. Koppar finns i många jonföreningar i form av antingen Cu+eller Cu2+Jon.



De metalliska elementen finns på vänster sida och i mitten av det periodiska systemet. Metallerna i grupp 1 och 2 kallas representativa metaller; de i mitten av det periodiska systemet kallas övergångsmetaller . Lantanoiderna och aktinoiderna som visas under det periodiska systemet är speciella klasser av övergångsmetaller.

metalliska element i det periodiska systemet

metallelement i det periodiska systemet Metaller, icke-metall och metalloider representeras i olika regioner i det periodiska systemet. Encyclopædia Britannica, Inc.



Icke-metallerna, som är relativt få, finns i det övre högra hörnet av det periodiska systemet - med undantag för väte, den enda icke-metalliska medlemmen i grupp 1. De fysikaliska egenskaperna hos metaller saknas i icke-metaller. I kemiska reaktioner med metaller får icke-metaller elektroner för att bilda negativa joner. Icke-metalliska element reagerar också med andra icke-metaller och bildar i detta fall molekylära föreningar. Klor är en typisk icke-metall. Vid vanliga temperaturer innehåller elementärt klor Cltvåmolekyler och reagerar med andra icke-metaller för att bilda molekyler såsom HCl, CCl4och PCl3. Klor reagerar med metaller för att bilda jonföreningar innehållande Cl-joner.

Elementens uppdelning i metaller och icke-metaller är endast ungefärlig. Några element längs delningslinjen uppvisar både metalliska och icke-metalliska egenskaper och kallas metalloider eller halvmetaller.