Классификация элементов и соединений

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.