3.4: 元素和化合物的分类

纯物质仅由一种物质组成。纯物质可以是元素或化合物。元素仅由一种原子组成，而化合物由通过化学键结合在一起的两种或更多种原子组成。元素根据其基本单元的性质分为原子或分子。

化合物是由两种或多种元素以固定的确定比例组成的纯净物质。根据化合物中存在的键将其分为离子性或分子性（共价）。

分子化合物

离子化合物

当由容易失去电子的原子组成的元素（一种金属）与由容易获得电子的原子组成的元素（一种非金属）发生反应时，通常会发生电子转移，产生离子。通过该转移形成的化合物通过化合物中存在的相反电荷的离子之间的静电引力（离子键）稳定。例如，当钠金属样品（第1组）中的每个钠原子释放一个电子以形成钠阳离子时，Na ⁺ 和氯气样品中的每个氯原子（第17组） ）接受一个电子以形成氯阴离子Cl ^＆负; ，所得化合物NaCl由钠离子和氯离子组成，其比例为一个Na ⁺ 离子对于每个Cl ^＆minus; 离子。 包含离子并通过离子键结合在一起的化合物称为离子化合物。离子化合物是通常在高温下熔化并在更高温度下沸腾的固体。固体形式的离子化合物不导电，因为其离子无法流动。但是，当熔融时，它可以导电，因为其离子可以在液体中自由移动。

在每种离子化合物中，阳离子的正电荷总数等于阴离子的负电荷总数。因此，即使离子化合物包含正离子和负离子，它们总体上还是电中性的。

许多离子化合物包含多原子离子作为阳离子，阴离子或两者兼有。与简单的离子化合物一样，这些化合物也必须是电中性的，因此可以通过将多原子离子视为离散单元来预测其分子式。我们在公式中使用括号来表示一组作为一个单元运行的原子。例如，我们骨骼中的一种矿物质磷酸钙的公式为Ca ₃ （PO ₄ ） ₂ 。该公式表明每两个磷酸根（PO ₄ ） ^3＆减有三个钙离子（Ca ^{2 +} ）。 （PO ₄ ） ^{3＆amp ;;} ＆nbsp;基团是离散的单元，每个单元由一个磷原子和四个氧原子组成，总电荷为3 +-。该化合物是电中性的，其分子式总共显示为三个Ca，两个P和八个O原子。

本文改编自 Openstax 化学2e，第2.6节：分子和离子化合物。

在自然界中，纯物质以元素或化 合物形式存在。取决于其基础单位，元素通常以原子或分子的形式存在，化合物则可以再细分 为分子或离子。原子元素具有单个原子作为其基本单位。氦、金和铁即可作为以单个原子稳定存在的 单原子元素之实例。另一方面，分子元素 则由两个或以上的原子 形成分子作为基本单位。例如具有两个氢原子 的双原子氢和具有八个 硫原子的多原子硫便是分子元素。相较于分子元素，当两个或多个非金属元 素的原子透过共价键共 享价电子而结合时，就会形成分子化合物。此结合降低了系统的总位能，进而推动了稳定分 子的形成。因此，分子化合物的基本单位 为构成原子组成的独立分子。乙醇是一种包含了不同 乙醇分子之基本单位的分子 化合物，其分子包含两个碳、六个氢和一个氧原子。当金属元素的原子与一种或多种非金属元 素的原子结合时便会形成离子化合物。金属原子容易失去其价电 子来形成带正电的阳离子，而非金属原子则获得电子 而形成带负电的阴离子。在带相反电荷的离子 之间会形成强力的静电吸引或离子键，进而降低系统的总能量，并驱动稳定有序的三 维离子晶格结构的装配。形成离子化合物之电中 性基本单位的最小 离子阵列称为化学式单位。食盐是分子式为NaCl的离 子化合物，其中包含了 由钠离子和氯离子交替的三维阵列。然而，许多离子化 合物不是由钠或氯等单离子组成，而是由多个带有淨负电荷或正电荷的共价键结原子组成，称为多原子离子。例如，乙酸钠即由带正电荷的 钠离子和带有淨负电荷的多原子 乙酸根离子组成。