Сложные эфиры — получение, примеры и формула
Поможем понять и полюбить химию
Начать учитьсяЗапах банана и вкус грушевого лимонада — дело рук сложных эфиров. Жаль, что на контрольных по химии не просят определить сложный эфир по вкусу. 🍌 Зато обязательно спросят про названия, свойства и образование этого класса соединений — так что давайте разбираться.
Для начала дадим определение и разберемся, почему эти эфиры — сложные.
Сложные эфиры или эсте́ры (от древнегреческого αἰθήρ — «эфир») — это класс соединений на основе неорганических (минеральных) или органических (карбоновых) одно- или многоосновных кислот, у которых атом водорода в гидроксогруппе замещен на радикал. Эпитет «сложные» они получили для того, чтобы их не путали с простыми эфирами — производными спиртов.
Общая формула сложных эфиров выглядит так:
Однако представители сложных эфиров муравьиной кислоты выглядят иначе.
Для них общая формула приобретает такой вид:
Номенклатура сложных эфиров
Теперь поговорим о том, как называть представителей данного класса. Различают два способа, позволяющие назвать сложные эфиры: по систематической номенклатуре (ИЮПАК) или по рациональной номенклатуре. Рассмотрим оба варианта.
По номенклатуре ИЮПАК название строится следующим образом:
Например:
По рациональной номенклатуре название строится так:
Например:
По этой же номенклатуре эфиры можно называть, используя четыре слова: радикал спирта + слово «эфир» + название кислоты + слово «кислота». Например, муравьинометиловый эфир можно иначе назвать метиловый эфир муравьиной кислоты:
Узнай, какие профессии будущего тебе подойдут
Пройди тест — и мы покажем, кем ты можешь стать, а ещё пришлём подробный гайд, как реализовать себя уже сейчас
Изомерия сложных эфиров
Возможна ли изомерия для сложных эфиров? Давайте разбираться.
Возможна изомерия углеродного скелета у радикала кислоты и радикала спирта при наличии трех и более углеродных атомов.
Изомерия положения функциональной группы:
Межклассовая изомерия также определяется общей формулой органических соединений. Например:
Физические свойства сложных эфиров
Агрегатное состояние сложного эфира напрямую зависит от молекулярной массы образующих его кислоты и спирта. Так, например, сложные эфиры низших и средних гомологов являются летучими жидкостями с характерным запахом. Чаще всего у них фруктовые или плодовые ароматы. Сложные эфиры хуже растворяются в воде, чем образующие их кислоты и спирты. Чем больше атомов углерода в составе сложного эфира, тем хуже его растворимость в воде.
Эфиры высших карбоновых кислот и высших одноатомных первичных спиртов — основа природного воска. Например, известный пчелиный воск — это сложный эфир пальмитиновой кислоты (C15H31COOH) и мирицилового спирта (С31H63OH).
Химические свойства сложных эфиров
Сложные эфиры подвергаются гидролизу (разложению под действием воды), который бывает двух видов: в кислой среде и в щелочной. Рассмотрим каждый из этих видов.
В кислой среде реакция протекает следующим образом:
Эта реакция обратима, так как образующиеся в процессе кислота и спирт подвергаются взаимодействию с образованием этого же сложного эфира. Обратная реакция имеет название реакция этерификации.
Щелочной гидролиз или реакция омыления:
Этот вид гидролиза протекает необратимо, так как образовавшаяся в ходе реакции соль не может реагировать со спиртом.
Сложные эфиры можно восстановить водородом в присутствии катализатора до двух спиртов. Причем один из спиртов будет иметь в составе столько атомов углерода, сколько было в кислоте, а во втором спирте количество углерода будет соответствовать исходному спирту. Рассмотрим на примере:
Эфиры подвергаются полному окислению, то есть горят с образованием углекислого газа и воды:
Следующее химическое свойство относится только к тем сложным эфирам, которые образованы непредельной карбоновой кислотой. Сложные эфиры таких кислот могут подвергаться галогенированию. Посмотрим, как происходит эта реакция:
Способы получения сложных эфиров
Реакция этерификации.
Реакция обратимая, поэтому требуется либо избыток одного из реагентов, либо отгонка образующегося сложного эфира, чтобы предотвратить обратную реакцию гидролиза.
Взаимодействие ангидрида карбоновой кислоты со спиртом с образованием сложного эфира и карбоновой кислоты.
Взаимодействие солей карбоновых кислот с галогеналканами.
Нахождение сложных эфиров в природе и применение
Сложные эфиры широко представлены в природе, но их количество минимально. Они участвуют в процессах, которые протекают в живых организмах, а также являются компонентами аромата ряда растений.
Некоторые эфиры получают искусственным способом. Например, за грушевый вкус в лимонаде отвечает уксусноизоамиловый эфир, а за яблочный — изовалерианоэтиловый эфир.
Помимо пищевой промышленности, сложные эфиры применяют в качестве растворителей для приготовления лаков, а также как пластификаторы для приготовления пластических масс.
Сложные эфиры на основе ароматических спиртов нашли применение в парфюмерной промышленности.
Ксения Боброва
К предыдущей статье
Химические свойства кислот
К следующей статье
177.2KМолярная масса
Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию
На вводном уроке с методистом
Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению
Расскажем, как проходят занятия
Подберём курс
2.2. Ненасыщенные углеводороды (алкены,
алкины)
Гомологические
ряды этиленовых и ацетиленовых
углеводородов: строение, изомерия,
номенклатура. Химические свойства
ненасыщенных углеводородов: реакция
присоединения, окисления, полимеризации.
Механизм реакции присоединения по
двойной и тройной связи. Правило В. В.
Марковникова. Получение и полимеризация
винильных мономеров.
Таблица 4
Характеристика ненасыщенных углеводородов (состав, строение, номенклатура, характерные реакции)
Характеристика | Ряд этилена (алкены) | Ряд ацетилена (алкины) | |
Общая формула гомологического ряда | Сn H2n | Cn H2n-2 | CnH2n-2 |
Первые члены ряда | С2H4 | С4 H6 | С |
Систематическая номенклатура | -ен | -диен | -ин |
Структура | С = С | С = С – С =С | С ≡ С |
Состояние гибридизации | sp2 π – связь локализована | sp2 π – связь (сопряженная связь) | sp π – связь |
Геометрическая форма молекулы, угол связи между ядрами атомов | 120o | 120o | 180o |
Характерные реакции | Присоединения, окисления, полимеризации | ||
замещения, конденсации | |||
Литература /1, с.
61- 89; 2, с. 62-99/
Контрольные задания
41. Приведите уравнения реакций, подтверждающих сходство и различие в химических свойствах этилена и ацетилена. Ответ мотивируйте электронным строением двойной и тройной связи.
42. Приведите уравнения реакций, лежащих в основе промышленных методов получения пропена из сырьевых источников. Охарактеризуйте химические свойства пропена.
Дайте сравнительную энергетическую характеристику углерод — углеродных π- и σ- связей. Приведите уравнения реакций галогенирования, гидрирования, гидрогалогенирования 1 – бутена. Рассмотрите механизм реакций присоединения по двойной связи.
Напишите уравнения реакций присоединения брома и хлористого водорода к пропену, укажите механизм реакций, сформулируйте правило Марковникова.
Какие реакции называются реакциями полимеризации? Приведите уравнения реакций полимеризации этилена и 1,3 — бутадиена.
Укажите области применения
продуктов полимеризации в технике и
строительной практике.
Укажите области применения
продуктов полимеризации в технике и
строительной практике.Напишите уравнения реакций окисления пропена в различных условиях. Назовите продукты окисления. Объясните причину достаточно легкого окисления алкенов на основании электронного строения двойной связи.
Дайте сравнительную характеристику химических свойств бутена и бутана. В чем причина высокой реакционной способности одного из них? Приведите уравнения реакций, укажите их механизм.
Рассмотрите процесс получения 1,3 – бутадиена из этилового спирта (по С. В. Лебедеву) и схему полимеризации указанного алкадиена. Назовите полученный полимер и укажите области его применения.
Напишите уравнения реакций присоединения серной кислоты к 1- бутену и 1,3 – бутадиену. Какой из названных углеводородов является более активным в реакциях электрофильного присоединения? Ответ поясните на основе эффекта сопряжения.
Приведите уравнения реакций, лежащих в основе промышленного получения 1,3 — бутадиена, 2-метил-1,3 – бутадиена и полимеризации этих алкадиенов. Укажите основную область использования полимеров.
Напишите уравнения реакций, лежащих в основе получения ацетилена из природного сырья (газа, нефти) и из карбида кальция. Охарактеризуйте физические свойства ацетилена. Приведите уравнение реакции окисления ацетилена и обоснуйте использование этой реакции в сварке.
Что общего в строении этиленовых и ацетиленовых углеводородов, и как это отражается на их свойствах? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
На основании электронного строения тройной связи объясните возможность протекания реакции нуклеофильного присоединения для алкинов. Приведите уравнения реакций присоединения к ацетилену воды, синильной кислоты (НСN), бутанола.
Укажите нуклеофильные
атакующие группы. Назовите класс
образующихся соединений и основные
направления их использования.
Укажите нуклеофильные
атакующие группы. Назовите класс
образующихся соединений и основные
направления их использования.С помощью каких химических реакций можно отличить этан, этилен, ацетилен? Ответ проиллюстрируйте уравнениями соответствующих реакций.
Объясните особое отношение алкинов к реакциям полимеризации. Приведите уравнения реакций образования ди-, три- и тетрамеров ацетилена и укажите условия их проведения.
Какие особенности строения ацетилена способствуют появлению кислотных свойств? Ответ подтвердите, написав уравнения реакций образования ацетиленидов различных металлов.
Для какого из трех углеводородов — этана, этилена или ацетилена – характерны реакции конденсации? Ответ обоснуйте электронным строением простой, двойной и тройной связи. Приведите уравнения конденсации соответствующего углеводорода с формальдегидом и ацетоном, укажите области использования полученных продуктов реакции.
Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно отличить 3-метил–1-гексин от 3-метил–1–гексена. Ответ мотивируйте строением двойной и тройной связи.
Напишите уравнения химических реакций, лежащих в основе промышленного использования этилена, пропилена, бутадиена, ацетилена, винилацетилена.
Напишите уравнения реакций бромирования, окисления ацетилена, образование ацетиленида. Сравните поведение ацетилена с этиленовыми углеводородами и объясните их различие особенностями электронного строения тройной связи.
ионных соединений | manoa.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth
Электронные оболочки
Электроны находятся в постоянном движении вне ядра атома. Электронная оболочка — это область, в которой перемещаются электроны (см. рис. 2.21). Электронные оболочки обозначены цифрами от 1 до 7.
Каждая оболочка содержит все большее число электронов, начиная с электронной оболочки 1, которая содержит максимум два электрона (см. Таблицу 2.6).
| Электронная оболочка | Количество электронов на оболочку |
|---|---|
| 1 | 2 |
| 2 | 8 |
| 3 | 18 |
| 4 | 32 |
| 5 | 50 |
| 6 | 50 |
| 7 | 50 |
Теоретически электронные оболочки 6 и 7 могут содержать больше электронов, но в известных элементах 50 — это максимальное число электронов в этих оболочках.
Когда одна оболочка заполняется до предела, к следующей оболочке присоединяются электроны.
В нейтральном атоме количество отрицательно заряженных электронов равно количеству положительно заряженных протонов.
- Водород (Н) с атомным номером один имеет один электрон на оболочке 1 (рис. 2.21 А).
- Кислород (O) с атомным номером восемь имеет в общей сложности восемь электронов, два на оболочке 1 и шесть на оболочке 2 (рис. 2.21 B).
- Натрий (Na) с атомным номером одиннадцать имеет два электрона на оболочке 1, восемь электронов на оболочке 2 и один электрон на оболочке 3 (рис. 2.21 C).
Изображение
Подпись к изображению
Рис. 2.21. ( A ) Атом водорода (атомный номер 1, 1 протон, 1 электрон) ( B ) Атом кислорода (атомный номер 8, 8 протонов, 8 электронов). Обратите внимание, что не все протоны и нейтроны видны. ( C ) Атом натрия (атомный номер 11, 11 протонов, 11 электронов) Обратите внимание, что не все протоны и нейтроны видны.
Правообладатель иллюстрации и источник
Изображение Byron Inouye
По мере того, как количество электронных оболочек увеличивается с 1 до 7, они увеличиваются в размере и средней энергии. Другими словами, чем дальше оболочка от ядра, тем она больше и тем выше ее средняя энергия. валентная оболочка — это самая внешняя электронная оболочка атома. Как правило, электроны в валентных оболочках определяют поведение атома в химических реакциях. Например, атомы с полными валентными оболочками, благородные газы, наименее химически активны. С другой стороны, электроны, у которых есть только один электрон в их валентных оболочках (элементы группы 1), или элементы, которым не хватает всего одного электрона до полной оболочки (группа 17), являются наиболее реактивными.
Ионы
В то время как атомный номер, число протонов в ядре, никогда не меняется, некоторые электроны легко теряются или приобретаются атомом.
Когда атом приобретает или теряет электрон, атом больше не имеет сбалансированного заряда. Следовательно, атом больше не является нейтральным. Ион — это заряженный атом. Атом, получивший отрицательно заряженные электроны, становится отрицательным. Отрицательный ион или анион — это атом, получивший электроны. Атом, потерявший отрицательно заряженные электроны, становится положительным. А положительный ион или катион — это атом, потерявший электроны.
Неметаллы склонны приобретать электроны и превращаться в анионы. Например, на рис. 2.22 А нейтральный атом кислорода (О) с восемью протонами и восемью электронами получает два электрона. Это дает ему на два отрицательных заряда больше, чем положительных, и общий заряд равен 2–. Металлические элементы имеют тенденцию терять электроны и превращаться в катионы. Например, на рис. 2.22 Б нейтральный атом натрия (Na) с 11 протонами и 11 электронами теряет один электрон.
Это дает ему на один отрицательный заряд меньше, чем положительных зарядов, и общий заряд 1+.
Изображение
Подпись к изображению
Рис. 2.22. ( A ) Неметаллические элементы, такие как кислород (O), склонны приобретать электроны и превращаться в анионы. Обратите внимание, что не все протоны и нейтроны видны. ( B ) Металлические элементы, такие как натрий (Na), имеют тенденцию терять электроны и превращаться в катионы. Обратите внимание, что не все протоны и нейтроны видны.
Правообладатель иллюстрации и источник
Изображение Byron Inouye
Элементы группы 18, благородные газы, очень стабильны (нереактивны). Это связано с тем, что они имеют полностью заполненные валентные электронные оболочки. Правило октета гласит, что независимо от того, сколько электронов потенциально может содержать оболочка, валентная оболочка может содержать только восемь электронов.
Благородные газы имеют восемь электронов на валентных оболочках. Другие элементы будут приобретать или терять электроны, чтобы достичь полностью полных валентных оболочек, восемь электронов в валентной оболочке, так что они также будут стабильными. На рис. 2.22 А атом кислорода получил два электрона, так что у него было восемь электронов на оболочке 2, его валентной оболочке. На рис. 2.22 Б натрий потерял один электрон, так что у него осталось восемь электронов на оболочке 2, которая становится его валентной оболочкой.
Периодическая таблица может помочь в предсказании типа иона, который образует элемент, исходя из того, сколько электронов необходимо получить или потерять, чтобы он стал стабильным. Элементы будут приобретать или терять электроны, чтобы иметь ту же конфигурацию, что и благородный газ, другими словами, чтобы иметь полный октет. Атомы имеют тенденцию приобретать или терять наименьшее количество электронов для достижения полного октета. Другими словами, если атом может потерять один электрон или получить семь, чтобы получить полный октет, он потеряет один.
Набор вопросов
Схемы образования ионов
В целом атомы образуют ионы по следующей схеме:
- Металлы группы 1 имеют только один электрон в своей валентная оболочка. Они могут отказаться от этого одного электрона и стать 1+. Элементы группы 2 отдают два электрона, чтобы стать 2+, а элементы группы 3 отдают три электрона, чтобы стать 3+.
- Неметаллам группы 17 требуется всего один электрон, чтобы завершить свою валентную оболочку. Они могут получить один электрон и стать 1–. Элементы группы 16 получают два электрона, чтобы стать 2–, а элементы группы 15 получают три электрона, чтобы стать 3–.
- Все остальные металлические элементы производят как минимум один ион с зарядом 2+.
Некоторые элементы могут образовывать ионы с двумя или более различными зарядами. Железо (Fe), например, может образовывать как ион железа с 2+ (Fe 2+ ), так и ион железа с 3+ (Fe 3+ ).
Наименование ионов
Нейтральный атом натрия (Na) теряет один электрон с образованием иона натрия (Na + ) с зарядом 1+ (см. Таблицу 2.8). Положительный ион или катион имеет то же имя, что и элемент. Таким образом, есть натрий (Na + ), а также ионы калия (K + ), кальция (Ca 2+ ) и алюминия (Al 3+ ). Обратите внимание, что если заряд иона равен 1+, символ представляет собой верхний индекс плюс ( + ) без цифры 1 (например, Na + ).
| Элемент | Имя элемента | Протоны в нейтральном атоме | Электроны в нейтральном атоме | Получено или потеряно электронов для достижения октета | Ион сформировал | Имя Иона |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Нет данных | Натрий | 11 | 11 | 1 потерял | Na + (катион) | Ион натрия |
| Класс | Хлор | 17 | 17 | 1 получил | Cl- (анион) | Хлор ide ион |
Нейтральный атом хлора (Cl), получивший один электрон, превращается в ион хлорида (Cl — ) с зарядом 1– (см.
табл. 2.8). Чтобы назвать отрицательный ион или анион, последняя часть названия атома опускается и заменяется на -ide. Таким образом, существуют хлорид-ионы (Cl —), фторид-ионы (F —), сульфид-ионы (S 2-) и нитрид-ионы (N 3-). Обратите внимание, что если заряд иона равен 1–, символ представляет собой верхний индекс минус ( —), без номера 1 (например, Cl —).
Набор вопросов
Ионные соединения
Ионное соединение представляет собой соединение, образованное ионной связью. Ионная связь происходит посредством процесса, называемого переносом электрона , когда один атом отдает электроны другому. Представьте двух щенков. У одного из щенков есть кость (рис. 2.23 А). Щенки представляют собой атомы. Кость представляет собой электрон. Щенки оба нейтральны. Один щенок вор и крадет кость у другого щенка. Кость теперь у похитителя щенков (рис.
2.23 B). Щенок, у которого нет кости, который потерял свой электрон и теперь заряжен положительно, будет следовать за щенком-вором, у которого отрицательный заряд, чтобы сформировать пару щенков. Пара щенков представляет собой ионное соединение (рис. 2.23 C).
Изображение
Рис. 2.23. ( A ) Два щенка представляют собой атомы, а кость представляет один из их электронов.
Изображение Байрона Иноуэ
Изображение
Рис. 2.23. ( B ) Один щенок крадет кость другого щенка.
Изображение Байрона Иноуэ
Изображение
Рис. 2.23. ( C ) Щенок без костей следует за щенком-вором.
Изображение Байрона Иноуэ
При переносе электрона атом одного элемента теряет один или несколько электронов, а атом другого элемента приобретает эти электроны.
Оба атома, участвующие в переносе электрона, становятся ионами. Атом, получивший электроны, становится отрицательно измененным анионом, атом, потерявший электроны, становится положительно заряженным катионом. Противоположные заряды ионов заставляют ионы связываться или удерживаться вместе электростатическими силами. 9Ионная связь 0005 представляет собой связь между ионами, при которой противоположно заряженные атомы притягиваются друг к другу и нейтрализуют свои заряды с образованием нейтральных соединений.
Информация об электронных оболочках и образовании ионов может быть использована для предсказания того, как элементы будут взаимодействовать с образованием ионных соединений. Например, каждый элемент в группе 1 отдает один электрон, чтобы стать катионом 1+. Каждый элемент в группе 17 может получить один электрон, чтобы стать анионом 1-. Элементы из групп 1 и 17 могут объединяться, образуя ионные соединения в соотношении один к одному. Следовательно, один катион лития (Li) связывается с одним анионом фтора (F) в виде фторида лития (LiF).
Другими примерами ионных соединений, которые сочетаются в соотношении один катион к одному аниону, являются хлорид натрия (NaCl) и йодид калия (KI). Для сравнения, катионы группы 1 (1+) объединяются с анионами группы 16 (2–) в соотношении два к одному. Таким образом, на каждый анион кислорода приходится два катиона лития, когда они связываются с образованием оксида лития (Li 2 О). Связи между другими элементами в группах 1 и 16 также образуют соотношения два к одному. Их примеры включают оксид калия (K 2 O), сульфид лития (Li 2 S) и сульфид натрия (Na 2 S).
Пример ионной связи с отношением один к одному показан на рис. 2.24. Атом натрия передает электрон атому хлора (рис. 2.24, А). Во время этого процесса натрий потерял электрон, чтобы стать положительным катионом Na + , а хлор получил электрон, чтобы стать Cl – анион (рис. 2.24 Б). Затем ион Na + связывается с ионом Cl – электростатическими силами.
Заряд 1+ натрия уравновешивается зарядом 1– хлора. Полученное соединение хлорида натрия (NaCl) имеет нейтральный заряд (рис. 2.24 C).
Изображение
Рис. 2.24. ( А ) Электронный перенос
Изображение Байрона Иноуэ
Изображение
Рис. 2.24. ( B ) Притяжение электростатической силой
Изображение Байрона Иноуэ
Изображение
Рис. 2.24. ( C ) Ионная связь
Изображение Байрона Иноуэ
Пример ионной связи с отношением два к одному показан на рис. 2.25 для магния и хлора. Поскольку каждый атом магния может потерять два электрона, а каждый атом хлора может получить только один электрон, магний должен передать два своих электрона двум атомам хлора.
Катион магния (Mg 2+ ), затем связывается с двумя хлорид-анионами (Cl — ).
Изображение
Рис. 2.25. ( А ) Электронный перенос
Изображение Байрона Иноуэ
Изображение
Рис. 2.25. ( B ) Притяжение электростатической силой
Изображение Байрона Иноуэ
Изображение
Рис. 2.25. ( C ) Ионная связь
Изображение Байрона Иноуэ
Набор вопросов
Соли являются ионными соединениями
Когда большинство людей используют слово соль, они имеют в виду определенный вид соли, хлорид натрия (NaCl). Хлорид натрия — это обычная поваренная соль, которую мы добавляем в пищу.
Однако термин соль имеет более общее значение в химии; 9Соли 0005 представляют собой ионные соединения, образованные катионами и анионами, удерживаемыми вместе за счет ионной связи.
В кристалле поваренной соли ионы натрия и хлорида расположены очень близко друг к другу. Один крошечный кристалл поваренной соли может состоять из миллиарда триллионов ионов. Ионы натрия и хлорида в поваренной соли расположены очень близко друг к другу, их расположение образует кристалл в форме куба. В других солях ионы могут располагаться иначе, образуя кристаллы различной формы (рис. 2.26).
Рис. 2.26. ( A ) кристаллы соли сульфата меди
Изображение предоставлено Райке из Википедии
Рис. 2.26. ( B ) кристаллы соли хлорида магния
Изображение предоставлено Роменом Бехаром из Википедии
Набор вопросов
Странная наука
Compare-Contrast-Connect
Набор вопросов
Дальнейшие исследования
Химическое соединение | Определение, примеры и типы
молекула метана
Посмотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Антуан Лавуазье Луи Бернар Гайтон де Морво Карл Вильгельм Шееле Мартин Генрих Клапрот Николя-Луи Воклен
- Похожие темы:
- химическая связь химический анализ координационное соединение металлоорганическое соединение химическая реакция
Просмотреть весь связанный контент →
химическое соединение , любое вещество, состоящее из идентичных молекул, состоящих из атомов двух или более химических элементов.
Вся материя во Вселенной состоит из атомов более 100 различных химических элементов, которые встречаются как в чистом виде, так и в виде химических соединений. Образец любого данного чистого элемента состоит только из атомов, характерных для этого элемента, и атомы каждого элемента уникальны. Например, атомы, составляющие углерод, отличаются от атомов, составляющих железо, которые, в свою очередь, отличаются от атомов золота. Каждый элемент обозначается уникальным символом, состоящим из одной, двух или трех букв, возникающих либо из текущего имени элемента, либо из его исходного (часто латинского) имени. Например, символы углерода, водорода и кислорода — это просто C, H и O соответственно. Символом железа является Fe, от его первоначального латинского названия 9.0274 железо . Фундаментальный принцип науки химии состоит в том, что атомы различных элементов могут соединяться друг с другом, образуя химические соединения. Метан, например, который образуется из элементов углерода и водорода в соотношении четыре атома водорода на каждый атом углерода, как известно, содержит различные молекулы CH 4 .
Формула соединения, такая как CH 4 , указывает типы присутствующих атомов, а нижние индексы представляют относительное количество атомов (хотя цифра 1 никогда не пишется).
Изучите магнитоподобную ионную связь, образующуюся при переносе электронов от одного атома к другому
Просмотреть все видео к этой статьеПосмотрите молекулярные связи в действии, когда два атома водорода соединяются с атомом серы, образуя сероводород
Просмотреть все видео к этой статье Вода , представляющий собой химическое соединение водорода и кислорода в соотношении два атома водорода на каждый атом кислорода, содержит молекулы H 2 O. Хлорид натрия представляет собой химическое соединение, образованное из натрия (Na) и хлора (Cl) в соотношении 1:1. Хотя формула хлорида натрия — NaCl, соединение не содержит реальных молекул NaCl. Скорее, он содержит равное количество ионов натрия с положительным зарядом (Na + ) и ионы хлора с отрицательным зарядом единицы (Cl — ).
( См. ниже Тенденции химических свойств элементов для обсуждения процесса превращения незаряженных атомов в ионы [т. соединения: молекулярные (ковалентные) и ионные. Метан и вода состоят из молекул; то есть они являются молекулярными соединениями. Хлорид натрия, с другой стороны, содержит ионы; это ионное соединение.
Атомы различных химических элементов можно сравнить с буквами алфавита: так же, как буквы алфавита объединяются, образуя тысячи слов, атомы элементов могут комбинироваться различными способами, образуя множество соединений. . На самом деле известны миллионы химических соединений, и возможно еще много миллионов, но еще не открытых и не синтезированных. Большинство встречающихся в природе веществ, таких как древесина, почва и камни, представляют собой смеси химических соединений. Эти вещества можно разделить на составляющие их соединения физическими методами, то есть методами, которые не изменяют способ агрегации атомов внутри соединений. Соединения можно разложить на составляющие их элементы путем химических превращений.
Химическое изменение (то есть химическая реакция) — это изменение организации атомов. Примером химической реакции является горение метана в присутствии молекулярного кислорода (O 2 ) с образованием диоксида углерода (CO 2 ) и воды. CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O В этой реакции, которая является примером реакции горения, происходят изменения в том, как атомы углерода, водорода и кислорода связаны друг с другом. в соединениях.
Викторина «Британника»
Факты, которые вы должны знать: Викторина по периодической таблице
Химические соединения обладают ошеломляющим набором характеристик. При обычных температурах и давлениях некоторые из них являются твердыми, некоторые — жидкими, а некоторые — газообразными. Цвета различных соединений охватывают цвета радуги. Некоторые соединения очень токсичны для человека, тогда как другие необходимы для жизни. Замена только одного атома в соединении может быть причиной изменения цвета, запаха или токсичности вещества.
Для того чтобы из этого большого разнообразия можно было извлечь некоторый смысл, были разработаны системы классификации. В приведенном выше примере соединения классифицируются как молекулярные или ионные. Соединения также классифицируются как органические или неорганические. Органические соединения ( см. ниже Органические соединения), названные так потому, что многие из них были первоначально выделены из живых организмов, обычно содержат цепочки или кольца атомов углерода. Из-за большого разнообразия способов, которыми углерод может связываться с самим собой и другими элементами, существует более девяти миллионов органических соединений. Соединения, которые не считаются органическими, называются неорганическими соединениями ( см. ниже Неорганические соединения).
В широких классификациях органических и неорганических веществ существует множество подклассов, в основном основанных на конкретных элементах или группах присутствующих элементов. Например, среди неорганических соединений оксиды содержат O 2- ионов или атомов кислорода, гидриды содержат ионы H — или атомы водорода, сульфиды содержат ионы S 2- и так далее.
К подклассам органических соединений относятся спирты (содержащие группу «ОН»), карбоновые кислоты (содержащие группу «СООН»), амины (содержащие группу «NH 2 ») и т. д.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас Различные способности различных атомов объединяться в соединения лучше всего можно понять с точки зрения периодической таблицы. Периодическая таблица была первоначально построена для представления закономерностей, наблюдаемых в химических свойствах элементов ( см. химическая связь). Другими словами, по мере развития науки химии было замечено, что элементы можно группировать в соответствии с их химической реакционной способностью. Элементы со схожими свойствами перечислены в вертикальных столбцах периодической таблицы и называются группами. По мере раскрытия деталей строения атома стало ясно, что положение элемента в периодической таблице коррелирует с расположением электронов, которыми обладают атомы этого элемента (9).
0274 см. атом ). В частности, было замечено, что электроны, определяющие химическое поведение атома, находятся в его самой внешней оболочке. Такие электроны называются валентными электронами.
Например, атомы элементов 1-й группы периодической таблицы имеют один валентный электрон, атомы элементов 2-й группы имеют два валентных электрона и так далее до 18-й группы, элементы которой содержат восемь валентных электронов. , достигается. Самое простое и наиболее важное правило для предсказания того, как атомы образуют соединения, состоит в том, что атомы склонны объединяться таким образом, что позволяют им либо опустошить свою валентную оболочку, либо заполнить ее (т. е. заполнить ее), в большинстве случаев имея в общей сложности восемь электронов. . Элементы в левой части периодической таблицы имеют тенденцию терять свои валентные электроны в химических реакциях. Например, натрий (в группе 1) имеет тенденцию терять свой единственный валентный электрон, образуя ион с зарядом +1.
Каждый атом натрия имеет 11 электронов ( e — ), каждый из которых имеет заряд -1, чтобы просто сбалансировать заряд +11 на его ядре. Потеря одного электрона оставляет у него 10 отрицательных зарядов и 11 положительных зарядов, что дает суммарный заряд +1: Na → Na + + e — . Калий, расположенный непосредственно под натрием в группе 1, также образует в своих реакциях ионы +1 (K + ), как и остальные члены группы 1: рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Атомы элементов в правом конце периодической таблицы, как правило, вступают в реакции, в результате которых они получают (или делят) достаточное количество электронов, чтобы завершить свою валентную оболочку. Например, кислород в 16-й группе имеет шесть валентных электронов и, следовательно, нуждается в еще двух электронах, чтобы завершить свою внешнюю оболочку. Кислород достигает такого расположения, реагируя с элементами, которые могут терять или делиться электронами.
Атом кислорода, например, может реагировать с атомом магния (Mg) (в группе 2), принимая два валентных электрона магния, образуя Mg 9ионы 0185 2+ и О 2– . (Когда нейтральный атом магния теряет два электрона, он образует ион Mg 2+ , а когда нейтральный атом кислорода получает два электрона, он образует ион O 2– .) В результате получается Mg 2+ и O 2- затем объединяют в соотношении 1:1, чтобы получить ионное соединение MgO (оксид магния). (Хотя составной оксид магния содержит заряженные частицы, он не имеет суммарного заряда, поскольку содержит равные количества Mg 2+ и O 2− ионов.) Аналогичным образом кислород реагирует с кальцием (чуть ниже магния в группе 2) с образованием CaO (оксида кальция). Кислород аналогичным образом реагирует с бериллием (Be), стронцием (Sr), барием (Ba) и радием (Ra), остальными элементами группы 2. Ключевым моментом является то, что, поскольку все элементы данной группы имеют одинаковое количество валентных электронов, они образуют аналогичные соединения.
Химические элементы можно классифицировать по-разному. Наиболее фундаментальное деление элементов на металлы, составляющие большинство элементов, и неметаллы. Типичными физическими свойствами металлов являются блестящий внешний вид, ковкость (способность превращаться в тонкий лист), пластичность (способность вытягиваться в проволоку) и эффективная тепло- и электропроводность. Важнейшим химическим свойством металлов является склонность отдавать электроны с образованием положительных ионов. Медь (Cu), например, является типичным металлом. Он блестящий, но легко тускнеет; это отличный проводник электричества и обычно используется для электрических проводов; и из него легко формуются изделия различной формы, такие как трубы для водопроводных систем. Медь содержится во многих ионных соединениях в виде Cu + или ион Cu 2+ .
Металлические элементы находятся слева и в центре таблицы Менделеева. Металлы групп 1 и 2 называются репрезентативными металлами; те, что находятся в центре периодической таблицы, называются переходными металлами.
