Back to chapter

3.4:

Classificatie van Chemische Elementen en Verbindingen

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Classification of Elements and Compounds

Languages

Share

In de natuur bestaan zuivere stoffen als elementen of verbindingen. Afhankelijk van de basiseenheid bestaan elementen in atomaire of moleculaire vorm, terwijl verbindingen kunnen worden onderverdeeld als moleculair of ionisch. Atoomelementen hebben enkele atomen als hun basiseenheden.Helium, goud en ijzer zijn voorbeelden van enkelvoudige atomaire elementen die als stabiele individuele atomen kunnen bestaan. Moleculaire elementen bevatten daarentegen twee of meer atomen die aan elkaar zijn gebonden en een molecuul vormen als de basiseenheid. Diatomische waterstof met twee waterstofatomen en polyatomische zwavel met acht zwavelatomen zijn voorbeelden van moleculaire elementen.In vergelijking met moleculaire elementen worden moleculaire verbindingen gevormd wanneer atomen van twee of meer niet-metalen elementen worden gecombineerd door valentie-elektronen te delen via covalente bindingen. De combinatie verlaagt de totale potentiële energie van het systeem, waardoor de vorming van een stabiel molecuul wordt gestimuleerd. Daarom zijn de basiseenheden van een moleculaire verbinding afzonderlijke moleculen die zijn samengesteld uit samenstellende atomen.Ethanol is een moleculaire verbinding die basiseenheden van verschillende ethanolmoleculen bevat die twee koolstofatomen, zes waterstofatomen en één zuurstofatoom bevatten. Ionische verbindingen worden gevormd wanneer atomen van metalen elementen worden gecombineerd met atomen van een of meer niet-metalen elementen. De metaalatomen verliezen gemakkelijk hun valentie-elektronen om positief geladen kationen te vormen, terwijl de niet-metalen atomen elektronen krijgen en negatief geladen anionen vormen.Sterke elektrostatische aantrekkingskracht of ionische bindingen worden gevormd tussen de tegengesteld geladen ionen, waardoor de totale energie van het systeem wordt verlaagd en de assemblage van stabiele, geordende, driedimensionale ionische roosterstructuren wordt aangedreven. De kleinste reeks ionen die elektrisch neutrale basiseenheden van een ionische verbinding vormen, wordt de formule-eenheid genoemd. Tafelzout is een ionische verbinding met een formule-eenheid NaCl die een afwisselende driedimensionale reeks natriumionen en chloride-ionen bevat.Veel ionische verbindingen zijn echter samengesteld uit ionen die niet enkelvoudig zijn, zoals natrium of chloride, maar gemaakt zijn van meerdere covalent gebonden atomen met een netto negatieve of positieve lading de zogenaamde polyatomische ionen. Natriumacetaat is bijvoorbeeld samengesteld uit positief geladen natriumionen en polyatomische acetaationen met een netto negatieve lading.

3.4:

Classificatie van Chemische Elementen en Verbindingen

Pure substances consist of only one type of matter. A pure substance can be an element or a compound. An element consists of only one type of atom, while a compound consists of two or more types of atoms held together by a chemical bond. Elements are classified as atomic or molecular based on the nature of their basic units.

Compounds are pure substances composed of two or more elements in fixed, definite proportions. Compounds are classified as ionic or molecular (covalent) based on the bonds present in them.

Molecular Compounds

Molecular compounds (or covalent compounds) result when two or more different nonmetal atoms share electrons to form covalent bonds. The basic units of molecular compounds are discrete neutral molecules composed of different constituent atoms. For example, the molecular compound carbon monoxide is composed of CO molecules containing covalently bonded carbon and oxygen atoms. Similarly, methanol contains CH3OH molecules as base units, constituting one carbon atom, one oxygen atom, and four hydrogen atoms, all of which are covalently connected. 

Molecular compounds can be identified based on their physical properties. Under normal conditions, molecular compounds often exist as gases, low-boiling liquids, and low-melting solids, although exceptions exist. 

Ionic Compounds

When an element composed of atoms that readily lose electrons (a metal) reacts with an element composed of atoms that readily gain electrons (a nonmetal), a transfer of electrons usually occurs, producing ions. The compound formed by this transfer is stabilized by the electrostatic attractions (ionic bonds) between the ions of opposite charge present in the compound. For example, when each sodium atom in a sample of sodium metal (group 1) gives up one electron to form a sodium cation, Na+, and each chlorine atom in a sample of chlorine gas (group 17) accepts one electron to form a chloride anion, Cl, the resulting compound, NaCl, is composed of sodium ions and chloride ions in the ratio of one Na+ ion for each Cl ion. 

A compound that contains ions and is held together by ionic bonds is called an ionic compound. Ionic compounds are solids that typically melt at high temperatures and boil at even higher temperatures. In solid form, an ionic compound is not electrically conductive because its ions are unable to flow. When molten, however, it can conduct electricity because its ions can move freely through the liquid. 

In every ionic compound, the total number of positive charges of the cations equals the total number of negative charges of the anions. Thus, ionic compounds are electrically neutral overall, even though they contain positive and negative ions. 

Many ionic compounds contain polyatomic ions as the cation, the anion, or both. As with simple ionic compounds, these compounds must also be electrically neutral, so their formulas can be predicted by treating the polyatomic ions as discrete units. We use parentheses in a formula to indicate a group of atoms that behave as a unit. For example, the formula for calcium phosphate, one of the minerals in our bones, is Ca3(PO4)2. This formula indicates that there are three calcium ions (Ca2+) for every two phosphate (PO4)3− groups. The (PO4)3−  groups are discrete units, each consisting of one phosphorus atom and four oxygen atoms, and having an overall charge of 3−. The compound is electrically neutral, and its formula shows a total count of three Ca, two P, and eight O atoms.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 2.6: Molecular and Ionic Compounds.