Классификация элементов и соединений

Чистые вещества состоят только из одного типа вещества. Чистым веществом может быть элемент или соединение. Элемент состоит только из одного типа атома, в то время как соединение состоит из двух или более типов атомов, удерживаемых вместе химической связью. Элементы классифицируются как атомные или молекулярные на основе примоль их основных единиц.

Соединения представляют собой чистые вещества, состоящие из двух или более элементов в фиксированных, определенных пропорциях. Соединения классифицируются как ионные или молекулярные (ковалентные) на основе присутствующих в них связей.

Молекулярные соединения

Молекулярные соединения (или ковалентные соединения) приводят к тому, что два или более разных атомов неметалла совместно используют электроны, образуя ковалентные связи. Основными единицами молекулярных соединений являются дискретные нейтральные молекулы, состоящие из различных составляющих атомов. Например, молекулярное соединение окиси углерода состоит из молекул CO, содержащих ковалентно связанные атомы углерода и кислорода. Точно так же метанол содержит молекулы CH₃OH в качестве базовых единиц, образующих один атом углерода, один атом кислорода и четыре атома водорода, и все они ковалентно связаны.  

Молекулярные соединения могут быть определены на основе их физических свойств. В нормальных условиях молекулярные соединения часто существуют как газы, низкокипящие жидкости и низкоплавильные твердые вещества, хотя существуют исключения.  

Ионные соединения

Когда элемент, состоящий из атомов, которые с готовностью теряют электроны (металл), реагирует на элемент, состоящий из атомов, которые с готовностью приобретают электроны (неметаллические), обычно происходит перенос электронов, образующих ионы. Соединение, образованное этим переносом, стабилизируется электростатическими притяжениями (ионными связями) между ионами противоположного заряда, присутствующими в соединении. Например, когда каждый атом натрия в образце металла натрия (группа 1) дает один электрон для образования катиона натрия, Na⁺, И каждый атом хлора в образце хлора (группа 17) принимает один электрон для образования хлористого аниона, CL^–, образующееся соединение, NaCl, состоит из ионов натрия и ионов хлора в соотношении один Na⁺ ион для каждого Cl^– иона.  

Соединение, содержащее ионы и удерживаемое вместе ионными связями, называется ионным соединением. Ионные соединения — это твердые вещества, которые обычно расплавляются при высоких температурах и кипят при еще более высоких температурах. В твердой форме ионное соединение не является электропроводящим, так как его ионы не могут течь. Однако при расплавлении оно может проводить электричество, потому что его ионы могут свободно перемещаться в жидкости.  

В каждом ионном соединении общее количество положительных зарядов катионов равно общему количеству отрицательных зарядов анионов. Таким образом, ионные соединения электрически нейтральны в целом, хотя они содержат положительные и отрицательные ионы.  

Многие ионные соединения содержат полиатомные ионы, как катион, анион или и то, и другое. Как и в случае простых ионных соединений, эти соединения также должны быть электрически нейтральными, поэтому их формулы можно предсказать, обрабатывая полиатомные ионы как дискретные единицы. Мы используем скобки в формуле, чтобы указать группу атомов, которые ведут себя как единица. Например, формула для фосфата кальция, одного из минералов в костях, — Ca₃(PO₄)₂. Эта формула показывает, что на каждые две группы фосфата (PO₄)³⁻ имеется три иона кальция (Ca²⁺). (PO₄)³⁻   группы являются дискретными единицами, каждая из которых состоит из одного атома фосфора и четырех атомов кислорода и имеет общий заряд 3−. Соединение электрически нейтрально, и его формула показывает общее количество трех атомов Ca, двух P и восьми O.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 2.6: Молекулярные и ионные соединения.