3.4
W przyrodzie czyste substancje występują jako pierwiastki lub związki. W zależności od jednostki podstawowej pierwiastki występują w postaci atomowej lub molekularnej, podczas gdy związki można podzielić na podkategorie jako molekularne lub jonowe.
Pierwiastki atomowe mają pojedyncze atomy jako swoje podstawowe jednostki. Hel, neon i krypton to przykłady pierwiastków jednoatomowych, które mogą istnieć jako stabilne pojedyncze atomy.
Z drugiej strony elementy molekularne zawierają dwa lub więcej atomów połączonych ze sobą, tworząc cząsteczkę jako jednostkę podstawową. Przykładami pierwiastków molekularnych są dwuatomowy wodór z dwoma atomami wodoru i wieloatomowa siarka z ośmioma atomami siarki.
W porównaniu z pierwiastkami molekularnymi, związki molekularne powstają, gdy atomy dwóch lub więcej pierwiastków niemetalicznych łączą się, dzieląc elektrony walencyjne za pośrednictwem wiązań kowalencyjnych.
Połączenie to obniża całkowitą energię potencjalną układu, napędzając w ten sposób tworzenie stabilnej cząsteczki. Stąd podstawowymi jednostkami związku molekularnego są dyskretne cząsteczki złożone z atomów składowych.
Etanol jest związkiem molekularnym, który zawiera podstawowe jednostki odrębnych cząsteczek etanolu składających się z dwóch atomów węgla, sześciu atomów wodoru i jednego tlenu.
Związki jonowe powstają, gdy atomy pierwiastków metalicznych łączą się z atomami jednego lub więcej pierwiastków niemetalicznych. Atomy metalu łatwo tracą swoje elektrony walencyjne, tworząc dodatnio naładowane kationy, podczas gdy atomy niemetali zyskują elektrony, tworząc ujemnie naładowane aniony.
Silne przyciąganie elektrostatyczne lub wiązania jonowe powstają między przeciwnie naładowanymi jonami, obniżając w ten sposób całkowitą energię układu i napędzając montaż stabilnych, uporządkowanych, trójwymiarowych struktur sieci jonowej.
Najmniejszy układ jonów, które tworzą elektrycznie obojętne jednostki podstawowe związku jonowego, nazywany jest jednostką wzoru. Sól kuchenna jest związkiem jonowym o jednostce wzoru NaCl zawierającej naprzemienny trójwymiarowy układ jonów sodu i jonów chlorkowych.
Jednak wiele związków jonowych składa się z jonów, które nie są pojedyncze, jak sód lub chlorek, ale składają się z wielu kowalencyjnie związanych atomów o ładunku ujemnym lub dodatnim netto - zwanych jonami wieloatomowymi.
Na przykład octan sodu składa się z dodatnio naładowanych jonów sodu i wieloatomowych jonów octanu niosących ładunek ujemny netto.
Substancje czyste składają się z wyłącznie jednego rodzaju materii. Substancją czystą może być pierwiastek lub związek. Pierwiastek składa się z wyłącznie jednego rodzaju atomu, podczas gdy związek składa się z dwóch lub więcej rodzajów atomów połączonych wiązaniem chemicznym. Pierwiastki są klasyfikowane jako atomowe lub molekularne w oparciu o charakter ich podstawowych jednostek.
Związki to czyste substancje składające się z dwóch lub więcej pierwiastków w ustalonych, określonych proporcjach. Związki klasyfikuje się jako jonowe lub molekularne (kowalencyjne) na podstawie występujących w nich wiązań.
Związki molekularne (lub związki kowalencyjne) powstają, gdy dwa lub więcej różnych atomów niemetalu współdzieli elektrony, tworząc wiązania kowalencyjne. Podstawowymi jednostkami związków molekularnych są oddzielne, obojętne cząsteczki złożone z różnych atomów składowych. Na przykład, związek cząsteczkowy tlenek węgla składa się z cząsteczek CO zawierających kowalencyjnie związane atomy węgla i tlenu. Podobnie metanol zawiera cząsteczki CH3OH jako jednostki podstawowe, składające się z jednego atomu węgla, jednego atomu tlenu i czterech atomów wodoru, z których wszystkie są połączone kowalencyjnie.
Związki molekularne można zidentyfikować na podstawie ich właściwości fizycznych. W normalnych warunkach związki molekularne często występują w postaci gazów, niskowrzących cieczy i niskotopliwych substancji stałych, chociaż istnieją wyjątki.
Kiedy pierwiastek złożony z atomów, które łatwo tracą elektrony (metal), reaguje z pierwiastkiem złożonym z atomów, które łatwo przyjmują elektrony (niemetal), zwykle następuje przeniesienie elektronów. W wyniku tego powstają jony. Związek powstały w wyniku tego przeniesienia jest stabilizowany przez przyciąganie elektrostatyczne (wiązania jonowe) pomiędzy jonami o przeciwnym ładunku obecnymi w związku. Na przykład, gdy każdy atom sodu w próbce metalicznego sodu (grupa 1) oddaje jeden elektron, tworząc kation sodu (Na+), a każdy atom chloru w próbce gazowego chloru (grupa 17) przyjmuje jeden elektron, tworząc chlorek anion (Cl-), powstały związek NaCl składa się z jonów sodu i jonów chlorkowych w stosunku jednego jonu Na+ na każdy jon Cl-.
Związek zawierający jony i połączony wiązaniami jonowymi nazywa się związkiem jonowym. Związki jonowe to ciała stałe, które zazwyczaj topią się w wysokich temperaturach i wrzą w jeszcze wyższych temperaturach. W postaci stałej związek jonowy nie przewodzi prądu elektrycznego, ponieważ jego jony nie mogą przepływać. Stopiony związek może przewodzić prąd, ponieważ jego jony mogą swobodnie przemieszczać się w cieczy.
W każdym związku jonowym całkowita liczba ładunków dodatnich kationów jest równa całkowitej liczbie ładunków ujemnych anionów. Zatem związki jonowe są ogólnie elektrycznie obojętne, nawet jeśli zawierają jony dodatnie i ujemne.
Wiele związków jonowych zawiera jony wieloatomowe jako kation, anion lub oba rodzaje. Podobnie jak w przypadku prostych związków jonowych, związki te również muszą być elektrycznie obojętne, więc ich wzory można przewidzieć, traktując jony wieloatomowe jako odrębne jednostki. We wzorach używamy nawiasów, aby wskazać grupę atomów, które zachowują się jak jednostka. Na przykład wzór fosforanu wapnia, jednego z minerałów w naszych kościach, to Ca3(PO4)2. Wzór ten wskazuje, że na każde dwie grupy fosforanowe (PO4)3- przypadają trzy jony wapnia (Ca2+). Grupy (PO4)3− są odrębnymi jednostkami, z których każda składa się z jednego atomu fosforu i czterech atomów tlenu i ma całkowity ładunek 3−. Związek jest elektrycznie obojętny, a jego wzór pokazuje całkowitą liczbę trzech atomów Ca, dwóch atomów P i ośmiu atomów O.
W przyrodzie czyste substancje występują jako pierwiastki lub związki. W zależności od jednostki podstawowej pierwiastki występują w postaci atomowej lub molekularnej, podczas gdy związki można podzielić na podkategorie jako molekularne lub jonowe.
Pierwiastki atomowe mają pojedyncze atomy jako swoje podstawowe jednostki. Hel, neon i krypton to przykłady pierwiastków jednoatomowych, które mogą istnieć jako stabilne pojedyncze atomy.
Z drugiej strony elementy molekularne zawierają dwa lub więcej atomów połączonych ze sobą, tworząc cząsteczkę jako jednostkę podstawową. Przykładami pierwiastków molekularnych są dwuatomowy wodór z dwoma atomami wodoru i wieloatomowa siarka z ośmioma atomami siarki.
W porównaniu z pierwiastkami molekularnymi, związki molekularne powstają, gdy atomy dwóch lub więcej pierwiastków niemetalicznych łączą się, dzieląc elektrony walencyjne za pośrednictwem wiązań kowalencyjnych.
Połączenie to obniża całkowitą energię potencjalną układu, napędzając w ten sposób tworzenie stabilnej cząsteczki. Stąd podstawowymi jednostkami związku molekularnego są dyskretne cząsteczki złożone z atomów składowych.
Etanol jest związkiem molekularnym, który zawiera podstawowe jednostki odrębnych cząsteczek etanolu składających się z dwóch atomów węgla, sześciu atomów wodoru i jednego tlenu.
Związki jonowe powstają, gdy atomy pierwiastków metalicznych łączą się z atomami jednego lub więcej pierwiastków niemetalicznych. Atomy metalu łatwo tracą swoje elektrony walencyjne, tworząc dodatnio naładowane kationy, podczas gdy atomy niemetali zyskują elektrony, tworząc ujemnie naładowane aniony.
Silne przyciąganie elektrostatyczne lub wiązania jonowe powstają między przeciwnie naładowanymi jonami, obniżając w ten sposób całkowitą energię układu i napędzając montaż stabilnych, uporządkowanych, trójwymiarowych struktur sieci jonowej.
Najmniejszy układ jonów, które tworzą elektrycznie obojętne jednostki podstawowe związku jonowego, nazywany jest jednostką wzoru. Sól kuchenna jest związkiem jonowym o jednostce wzoru NaCl zawierającej naprzemienny trójwymiarowy układ jonów sodu i jonów chlorkowych.
Jednak wiele związków jonowych składa się z jonów, które nie są pojedyncze, jak sód lub chlorek, ale składają się z wielu kowalencyjnie związanych atomów o ładunku ujemnym lub dodatnim netto - zwanych jonami wieloatomowymi.
Na przykład octan sodu składa się z dodatnio naładowanych jonów sodu i wieloatomowych jonów octanu niosących ładunek ujemny netto.
From Chapter 3:
Now Playing
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
69.9K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
61.3K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
53.4K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
38.1K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
67.5K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
46.9K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
46.6K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
68.7K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
36.3K Views
Molecules, Compounds, and Chemical Equations
68.2K Views