化合物
化合物的基本特性
化合物有以下的基本特性:
化合物中的元素有一定的比例關(guān)系(定比定律) :像水中的氫和氧的原子數(shù)比恒為2:1。
化合物有一定的性質(zhì):化合物的性質(zhì)可能和組成的元素不同,像由可助燃的氧和可燃燒的氫組成的水,既不會(huì)燃燒也不會(huì)助燃。
有機(jī)化合物與無機(jī)化合物
化合物主要分為有機(jī)化合物和無機(jī)化合物:
有機(jī)化合物大多數(shù)含有碳和氫等元素,且二元素形成碳?xì)滏I ,如甲烷(CH 4 )、葡萄糖(C 6 H 12 O 6 )等。
無機(jī)化合物是所有不含碳的化合物及少數(shù)含碳的簡單化合物(碳元素、碳硅化物、碳的氧化物、碳酸及碳酸鹽、氰氣及其衍生物) ,無機(jī)化合物組成元素的種類很多,已知的無機(jī)化合物約有四十萬種,如硫酸鉛(PbSO 4 )、二氧化碳(CO 2 )等。
分子化合物與離子化合物
化合物主要也可分為分子化合物和離子化合物,兩者的物理性質(zhì)有較大的差異 :
分子化合物是由分子形成的化合物,分子內(nèi)各原子以共價(jià)鍵相連接,分子之間存在分子間作用力。大部分分子化合物不是導(dǎo)體,其沸點(diǎn)較低,常溫下可能是液體、固體或是氣體。像水、二氧化碳、甲烷、葡萄糖都是分子化合物。
離子化合物是由金屬原子及非金屬原子所形成的,金屬元素為陽離子,提供電子給非金屬元素形成的陰離子(或包括非金屬元素的酸根),氯化鈉即為離子化合物,離子化合物的特性也很類似氯化鈉,包括沒有展性、固體時(shí)會(huì)形成晶體、高沸點(diǎn)及熔點(diǎn)、只有在液態(tài)或水溶液中才會(huì)導(dǎo)電等特性等。
化合物和混合物的比較
化合物和混合物不同?;衔锏奈锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì)和組成的元素不同,而混合物物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)和組成的成分有關(guān) ,這是化合物和混合物的主要差異。例如氯為黃綠色有毒的氣體,鈉為有金屬光澤的固體,二者都很容易反應(yīng),但組成的氯化鈉(食鹽)為無色或白色晶體,是很穩(wěn)定的化合物。
另一個(gè)區(qū)分化合物和混合物的方式是混合物的成分可以用較簡單的物理方式分離,例如過濾、蒸發(fā)、使用磁力或其他方式分離,但化合物的組合成分只能用化學(xué)反應(yīng)才能分離 。相對的,混合物用物理的方式即可產(chǎn)生,但要制備化合物,需要用組成元素進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),或是將其他化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)才能制備。
除了金屬互化物之外的合金都是混合物 ,但有時(shí)會(huì)被誤認(rèn)為化合物。合金是利用物理方式產(chǎn)生,一般是將組成的金屬加熱到液態(tài),混合后再冷卻而得。另外類似化合物的混合物包括堿金屬的液氨溶液。
相態(tài)
所有化合物都可以固態(tài)存在,以分子存在的化合物大多存在液態(tài)、氣態(tài)形式,有些甚至可以等離子體存在,超臨界流體的物質(zhì)也可以存在,如超臨界態(tài)的二氧化碳,它較常態(tài)的二氧化碳有更強(qiáng)的溶解性。
只要加熱的溫度足夠高,所有化合物都會(huì)分解,生成更簡單的化合物甚至相應(yīng)的單質(zhì)。如:
NH 4 Cl→NH 3 ↑+HCl↑
2H 2 O→2H 2 +O 2
化學(xué)鍵
所謂化學(xué)鍵,即是一化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí),原子之間彼此鍵結(jié)的型式,一般常見的有共價(jià)鍵、離子鍵、金屬鍵。
共價(jià)鍵:共價(jià)鍵為二個(gè)原子分享電子對,原子間的吸引力及排斥力平衡后所成之鍵結(jié)形式 ,例如溴化氫、氯化鋁。
離子鍵:當(dāng)共價(jià)鍵鍵結(jié)形成之分子,原子間若電負(fù)性差在1.7以上時(shí)(電負(fù)性為原子吸引電子的能力),造成空間中電荷密度分布不均,電子會(huì)被吸引到電負(fù)性較大的原子那一方,由于吸引電子,故電負(fù)性大的原子表現(xiàn)出類似帶負(fù)電的特性,反之,電負(fù)性小的原子表現(xiàn)出類似正電荷的性質(zhì)。含有離子鍵的化合物如:氧化鋁、氯化錳。
綜合上述,若化合物中的原子電負(fù)性差小于1.7,則為共價(jià)鍵,若電負(fù)性差大于1.7,則為離子鍵 。
金屬鍵:金屬原子大部分電負(fù)性小,故沒有將價(jià)電子保留在自己原子核周圍的能力,造成電子四處游離,當(dāng)大量金屬原子聚集,大量游離的電子會(huì)在規(guī)則排列的金屬原子核間四處移動(dòng)不受限制,這種大量電子游離的樣貌被稱為電子海,借由電子海及金屬原子核彼此之間的作用力,即稱為金屬鍵。金屬互化物中的原子就是因金屬鍵而結(jié)合。
范德華力:一般被認(rèn)為是原子間交互作用的結(jié)果,但實(shí)際上并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng),該鍵有多種型式,鍵結(jié)力量弱,其中之一為氫鍵,顧名思義,即氫原子在空間中與其他原子彼此交互作用而形成的范德華鍵。由于其能量較低,一般會(huì)歸類為分子作用力,不屬于化學(xué)鍵 。
氧化態(tài)
氧化態(tài)為化合物中某個(gè)原子氧化程度的量度。一般氧化態(tài)與另一個(gè)概念氧化數(shù)混用,但這二者之間仍有區(qū)別。化合物中原子氧化態(tài)的主要計(jì)算方法為:
大多數(shù)化合物中,氫的氧化態(tài)為1,氧的氧化態(tài)為-2。(例外有:活潑金屬氫化物中,氫的氧化態(tài)為-1;過氧化物中,氧的氧化態(tài)為-1;)
中性分子中,各原子氧化態(tài)的代數(shù)和為零;離子中,各原子氧化態(tài)代數(shù)和與離子的電荷相等。
化學(xué)式
化學(xué)式表示化合物的最基本組成。只有純物質(zhì)才有化學(xué)式,混合物則沒有。根據(jù)不同的形式差異,廣義的化學(xué)式又可分為分子式、化學(xué)式、電子式、結(jié)構(gòu)式、實(shí)驗(yàn)式(又稱最簡式)、鍵線式(又稱骨架式)等等。
若是化合物以分子的形式存在,一般會(huì)用分子式為其化學(xué)式,若是礦物、金屬氧化物或是鹽類,一般會(huì)用實(shí)驗(yàn)式為其化學(xué)式。
化學(xué)式中元素的順序一般會(huì)依 希爾體系 ( 英語 : Hill system ) 排列。其體系中一般碳原子會(huì)放在化學(xué)式的最前面,后面是氫原子,其他元素則依照字母順序排列。若化合物中沒有碳,則包括氫在內(nèi)的所有元素都依照字母順序排列。不過仍有一些化合物不依照此原則,例如離子化合物的陽離子一定放在前面,后面是陰離子,而氧化物的氧通常都放在后面。
有機(jī)酸的化學(xué)式一般也會(huì)依照希爾體系,碳和氫原子放在前面,例如三氟乙酸的化學(xué)式為C 2 HF 3 O 2 。不過三氟乙酸的結(jié)構(gòu)簡式CF 3 CO 2 H可以表示較多的資訊。
一般無機(jī)化合物不會(huì)以結(jié)構(gòu)式來表示,像硫酸的化學(xué)式為H 2 SO 4 ,但其中沒有氫-硫鍵,若用類似結(jié)構(gòu)式的方式,可以表示為O 2 S(OH) 2 ,其中可以表達(dá)更多的資訊,但幾乎沒有人用這様?shù)姆绞綄懥蛩岬幕瘜W(xué)式。
CAS號
每一種出現(xiàn)在文獻(xiàn)中的物質(zhì),包括化合物,都會(huì)有一個(gè)唯一的數(shù)字的數(shù)字識別號碼,稱為CAS號。不過CAS編號中也有對應(yīng)單質(zhì)、高分子材料、及合金的編號。因此有CAS號的不一定是化合物 。
參見
化學(xué)物質(zhì)
化學(xué)元素
化學(xué)革命
IUPAC命名法
化學(xué)結(jié)構(gòu) ( 英語 : Chemical structure )
有機(jī)化合物列表
無機(jī)化合物列表
CAS號
延伸閱讀
Robert Siegfried, From elements to atoms: a history of chemical composition, American Philosophical Society, 2002, ISBN 978-0-87169-924-4
外部鏈接
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