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3.4:

원소와 화합물의 분류

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Chemistry
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Classification of Elements and Compounds

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자연에서 순수한 물질은 원소나 화합물로 존재합니다. 기본 단위에 따라 원소는 원자나 분자 형태로 존재하며, 화합물은 분자 또는 이온 화합물로 하위 분류될 수 있습니다. 원자 원소는 하나의 원자를 기본 단위로 가지고 있습니다.헬륨, 금, 철은 안정적인 개별 원자로 존재할 수 있는 단원자 원소의 예입니다. 반면에 분자 원소는 두 개 이상의 원자가 결합하여 기본 단위인 분자를 이룹니다. 수소 원자 두 개로 이루어진 이원자 수소와 유황 원자를 여덟 개로 이루어진 다원자 유황이 분자 원소의 예입니다.분자 원소에 비해 분자 화합물은 두 개 이상의 비금속 원소가 공유 결합을 통해 원자가 전자를 공유하여 결합할 때 형성됩니다. 이 결합은 계의 전체적인 위치 에너지를 낮추어 안정적인 분자 형성을 촉진합니다. 결국 분자 화합물의 기본 단위는 구성 원자로 구성된 개별 분자들입니다.에탄올은 분자 화합물이며, 이는 두 개의 탄소, 여섯 개의 수소, 한 개의 산소 원자로 구성된 개개의 에탄올 분자의 기본 단위로 이루어집니다. 이온 화합물은 금속 원소의 원자들이 하나 이상의 비금속 원소의 원자와 결합할 때 형성됩니다. 금속 원자는 원자가 전자를 쉽게 잃으면서 양전하로 하전된 양이온을 형성하는 반면에 비금속 원자는 전자를 얻어 음전하로 하전된 음이온를 형성합니다.강한 정전기적 인력 또는 이온 결합은 반대 전하로 충전된 이온 사이에 형성되어 계의 총 에너지를 낮추고 안정적이고 일정하게 배열된 3차원 이온 격자 구조를 만듭니다. 이온 화합물을 구성하는 전기적으로 중립적인 기본 단위를 형성하는 가장 작은 이온 배열을 화학식 단위라고 합니다. 식탁용 소금은 이온 화합물로 나트륨 이온과 염화 이온의 3차원 배열이 번갈아 있는 것을 의미하는 화학식 단위 NaCl로 나타냅니다.그러나 많은 이온화합물은 나트륨이나 염화물과 같이 단일하지 않은 이온으로 구성되기도 하며, 다원자이온이라고 불리우는 순 음전하 또는 양전하를 가진 다수의 공유 결합된 원자들로 구성되어 있습니다. 예를 들어 초산나트륨은 양전하를 띤 나트륨 이온과 순 음전하를 전달하는 다원자 아세테이트 이온으로 구성됩니다.

3.4:

원소와 화합물의 분류

순수 물질은 한 가지 유형의 물질로만 구성됩니다. 순수한 물질은 원소 또는 화합물일 수 있다. 원소는 원자의 한 종류로 만 구성되며 화합물은 화학 결합에 의해 함께 보유 된 두 가지 이상의 원자로 구성됩니다. 원소는 기본 단위의 특성에 따라 원자 또는 분자로 분류됩니다.

화합물은 고정된 명확한 비율로 두 개 이상의 원소로 구성된 순수 물질입니다. 화합물은 그(것)들에 존재하는 결합에 근거를 둔 이온 또는 분자 (covalent)로 분류됩니다.

분자 화합물

분자 화합물(또는 공유 화합물)은 두 개 이상의 상이한 비금속 원자가 전자를 공유하여 공유결합을 형성할 때 발생합니다. 분자 화합물의 기본 단위는 다른 구성 원자로 구성된 이산 중성 분자입니다. 예를 들어, 분자 화합물 일산화탄소는 공유 결합 탄소 및 산소 원자를 포함하는 CO 분자로 구성됩니다. 마찬가지로, 메탄올에는 CH3OH 분자를 기본 단위로 포함하며, 탄소 원자 1개, 산소 원자 1개, 수소 원자 4개를 구성하며, 이들 모두 공유적으로 연결됩니다.

분자 화합물은 그들의 물리적 특성에 따라 확인 될 수 있습니다. 정상적인 조건에서, 분자 화합물은 종종 가스로 존재, 낮은 끓는 액체, 그리고 낮은 용융 고형물, 예외가 존재하지만.

이온 화합물

전자(금속)를 쉽게 잃는 원자로 구성된 원소가 전자(비금속)를 쉽게 얻는 원자로 구성된 원소와 반응하면 일반적으로 전자의 전달이 발생하여 이온을 생성합니다. 이 이송에 의해 형성된 화합물은 화합물에 존재하는 반대 전하의 이온 사이의 정전기 어트랙션(이온 결합)에 의해 안정화된다. 예를 들어, 나트륨 금속 (그룹 1)의 샘플에서 각 나트륨 원자가 나트륨 양이온을 형성하기 위해 하나의 전자를 포기할 때, Na+,염소 가스 (그룹 17)의 샘플에서 각 염소 원자는 염화물 음이온을 형성하기 위해 하나의 전자를 받아 들인다, Cl생성 화합물, NaCl, 나트륨 이온과 염화 이온 각각의 하나 하나 –I의 비율로 구성된다.

이온을 포함하고 이온 결합에 의해 함께 개최되는 화합물은 이온 화합물이라고합니다. 이온 화합물은 일반적으로 고온에서 녹고 더 높은 온도에서 끓이는 고체입니다. 고체 형태로, 이온 화합물은 이온이 흐를 수 없기 때문에 전기전도성이 아닙니다. 그러나 용융되면 이온이 액체를 통해 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 전기를 전도 할 수 있습니다.

모든 이온 화합물에서, 양이온의 양전하의 총 수는 음전의 총 수와 같습니다. 따라서, 이온 화합물은 양성 및 음이온을 포함하더라도 전체적으로 전기적으로 중성됩니다.

많은 이온 화합물은 양이온, 음이온 또는 둘 다로서 다원자 이온을 함유한다. 간단한 이온 화합물과 마찬가지로, 이러한 화합물은 또한 전기적으로 중성되어야하므로 다원자 이온을 이산 단위로 처리하여 수식을 예측할 수 있습니다. 수식에 괄호를 사용하여 단위로 행동하는 원자 그룹을 나타냅니다. 예를 들어, 우리 뼈의 미네랄 중 하나인 칼슘 인산염의 포뮬러는 Ca3(PO4)2이다. 이 포뮬러는 2개의 인산염 (PO4)3− 단마다 3개의 칼슘 이온(Ca2+)이있다는 것을 나타냅니다. (PO4)3− 그룹은 각각 1개의 인 원자와 4개의 산소 원자로 이루어져 있고, 3-의 전반적인 충전을 갖는 이산 단위입니다. 화합물은 전기적으로 중성이며, 그 포뮬러는 3개의 Ca, 2개의 P 및 8O 원자의 총 수를 보여줍니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 2.6: 분자 및 이온 화합물에서 적용됩니다.