Химическое соединение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Стереоизображение[1] химического соединения
Структура молекулы метанола
Структура карбоната натрия в твёрдом состоянии

Хими́ческое соедине́ние — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или более элементов (гетероядерные молекулы). Некоторые простые вещества также могут рассматриваться как химические соединения, если их молекулы состоят из атомов, соединённых ковалентной связью (азот, кислород, иод, бром, хлор, фтор, предположительно астат)[2].

атомарный водород
нельзя считать химическими соединениями.

История

Для формулирования понятия про химическое соединение важное значение имел

Джон Дальтон сформулировал закон кратных отношений, согласно которому в случае, когда из определённых элементов могут образовываться два соединения, с определённой массой первого из них сочетаются такие массы другого, что отношение их тоже даёт целое число[4][5][6]
. Эти два утверждения подготовили путь к пониманию атомного строения вещества.

Понятие структурной формулы ввёл в 1850-тые годы немецкий химик Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц[7][8].

Качественный и количественный состав

Состав химического соединения записывается в виде химических формул, а строение часто изображается структурными формулами. Систематическое название (номенклатура ИЮПАК) также указывает состав соединения.

В подавляющем большинстве случаев химические соединения подчиняются закону постоянства состава и закону кратных отношений. Однако известны довольно многочисленные соединения переменного состава (бертоллиды), например:

PaO2,18—PaO2,21.

Для установления качественного и количественного состава химического соединения, используются различные методы

химического анализа (например, колориметрия, хроматография). Эти методы являются предметом изучения аналитической химии
.

Физические и химические свойства соединений отличаются от свойств смеси

простых веществ
 — это один из главных критериев отличия соединения от смесей простых или сложных веществ, так как свойства смеси обычно тесным образом связаны со свойствами компонентов. Другим критерием отличия является то, что смесь обычно может быть разделена на составляющие нехимическими процессами, такими, как просеивание, фильтрация, выпаривание, использование магнитов, тогда как компоненты химического соединения могут быть разделены только при помощи химической реакции. И наоборот, смеси могут быть созданы без использования химической реакции, а соединения — нет.

Некоторые смеси так тесно связаны, что некоторые их свойства сходны со свойствами химических соединений, и их легко спутать. Наиболее частым примером таких смесей являются сплавы. Сплавы изготавливаются при помощи физических процессов, обычно — путём расплавления и смешивания компонентов с последующим остыванием.

Примером химических соединений, похожих по свойствам, но не являющихся ни сплавами, ни смесями являются интерметаллиды.

Химические реакции

Химические соединения получают в результате

органические. Известно более 100 тыс. неорганических и более 3 млн органических соединений. Каждое химическое соединение, которое описано в литературе, имеет уникальный идентификатор — CAS-номер
.

Классы химических соединений

Химические соединения делят на классы:

и др.

Некоторые виды сложных неорганических соединений:

Органические вещества

органическое соединение
Структурная формула серной кислоты

Органические соединения, органические вещества — класс химических соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов)[9].

Неорганические вещества

Неорганическое вещество или неорганическое соединение — это химическое соединение, которое не является

неорганическим
). Неорганические соединения не имеют характерного для органических углеродного скелета.

Описание основных групп органических соединений

Углеводороды

ароматические
.

Спирты

sp²-гибридным) атомом углерода, рекомендуются названия «енолы» (гидроксил связан с винильной C=C-связью)[11] и «фенолы» (гидроксил связан с бензольным или другим ароматическим циклом)[12]. Спирты представляют собой обширный и разнообразный класс соединений: они весьма распространены в природе и часто выполняют важные функции в живых организмах. Спирты являются важными соединениями с точки зрения органического синтеза
, не только представляя интерес как целевые продукты, но и как промежуточные вещества, имеющие ряд уникальных химических свойств. Кроме того, спирты являются промышленно важными продуктами и находят широчайшее применение как в промышленности, так и в повседневных приложениях.

Эфиры

Простые эфиры —

органические вещества, имеющие формулу R-O-R1, где R и R1 — углеводородные радикалы. Следует однако учитывать, что такая группа может входить в состав других функциональных групп соединений, не являющихся простыми эфирами (см. Кислородсодержащие органические соединения
).

Сложные эфиры — производные

минеральных) RkE(=O)l(OH)m, (l ≠ 0), формально являющиеся продуктами замещения атомов водорода гидроксилов —OH кислотной функции на углеводородный остаток (алифатический, алкенильный, ароматический или гетероароматический); рассматриваются также как ацилпроизводные спиртов. В номенклатуре IUPAC к сложным эфирам относят также ацилпроизводные халькогенидных аналогов спиртов (тиолов, селенолов и теллуролов)[13]. Отличаются от простых эфиров, в которых два углеводородных радикала
соединены атомом кислорода (R1—O—R2).

Альдегиды

Класс

арильным заместителем. Альдегиды и кетоны весьма схожи, различие заключается в том, что последние имеют при карбонильной группе два заместителя. Поляризация двойной связи «углерод-кислород» по принципу мезомерного сопряжения позволяет записать следующие резонансные структуры
:. Подобное разделение зарядов подтверждается физическими методами исследования и во многом определяет реакционную способность альдегидов, как выраженных электрофилов. В общем случае химические свойства альдегидов аналогичны кетонам, однако альдегиды проявляют бо́льшую активность, что связано с большей поляризацией связи. Кроме того, для альдегидов характерны реакции, не характерные для кетонов, например гидратация в водном растворе: у метаналя в связи с ещё большей поляризацией связи — полная, а у других альдегидов — частичная:. Простейшие альдегиды имеют резкий характерный запах (например,
бензальдегид — запах миндаля). Под действием гидроксиламина превращаются в оксимы
: .

Кетоны

Органические вещества, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами. Общая формула кетонов: R1-CO-R2. Среди других карбонильных соединений наличие в кетонах именно двух атомов углерода, непосредственно связанных с карбонильной группой, отличает их от карбоновых кислот и их производных, а также альдегидов.

Карбоновые кислоты

Класс органических соединений, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных

константа кислотности
равна 1,75⋅10−5. Ди- и трикарбоновые кислоты более сильные, чем монокарбоновые.

Амиды

Производные

сульфамидами. Аналоги амидов, формально являющиеся продуктами замещения кислорода на халькоген, называются тиоамидами, селеноамидами и теллуроамидами[14]
.

Амины

NH2-групп
в молекуле амины делят на моноамины, диамины, триамины и так далее.

Регистрационный номер CAS

Всем химическим веществам, а также всем химическим соединениям, описанным в научной литературе, присваивается номер CAS, химической реферативной службы, по которому вещество можно идентифицировать в базах данных, например в PubChem.

Литература

  • Robert Siegfried. From elements to atoms: a history of chemical composition (англ.). — American Philosophical Society, 2002. — ISBN 978-0-87169-924-4.
  • Silberberg, Martin. Chemistry: The Molecular Nature Of Matter and Change. New York: McGraw-Hill Companies, 2004. ISBN 0-07-310169-9
  1. Спирты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  2. Высшие жирные спирты (области применения, методы производства, физико-химические свойства) / Под редакцией С. М. Локтева. — М.: «Химия», 1970. — 329 с.
  3. Курц А. Л., Брусова Г. П., Демьянович В. М. Одно- и двухатомные спирты, простые эфиры и их сернистые аналоги. Учебные материалы. Органическая химия. ChemNet. Химический факультет МГУ (1999). Дата обращения: 10 июля 2010.
  4. Маркизова Н. Ф., Гребенюк А. Н., Башарин В. А., Бонитенко Е. Ю. Спирты. — СПб.: «Фолиант», 2004. — 112 с. — (Токсикология для врачей). — ISBN 5-93929-089-2.
  5. Реутов О. А., Курц А. Л., Бутин К. П. Органическая химия. — 3-е изд.. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. — Т. 2. — ISBN 978-5-94774-614-9.
  6. Спирты. Энциклопедия по охране и безопасности труда. Том IV. Раздел XVIII. Справочники. Обзор химических соединений. Институт промышленной безопасности, охраны труда и социального партнерства. Дата обращения: 27 декабря 2010.
  • Химия. Справочное руководство. Пер. с нем. Л., Химия 1975, сс. 240—242.
  • Химическая Энциклопедия в 5 томах. ред. И. Л. Кнунянц. 5 том.
  • Альдегид // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Кнунянц И. Л. и др. т.1 А-Дарзана // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 623 с. — 100 000 экз.
  • Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. М.: Химия. 1991
  • Дж. Роберт, М.Касерио "Основы органической химии" т. 1 Издание 2-е, дополненное. 1978
  • Амиды // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Кнунянц И. Л. и др. т.1 А-Дарзана // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 623 с. — 100 000 экз.

См. также

Примечания

  1. см. Метод параллельного взгляда
  2. Соединение химическое — статья из Большой советской энциклопедии
  3. Proust, J.-L. (1799). Researches on copper, Ann. chim., 32:26-54. Excerpt Архивная копия от 4 июня 2016 на Wayback Machine, in Henry M. Leicester and Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry, 1400—1900, Cambridge, MA: Harvard, 1952. Accessed 2008-05-08.
  4. Helmenstine, Anne. [chemistry.about.com/od/workedchemistryproblems/a/law-of-multiple-proportions-problem.htm Law of Multiple Proportions Problem]. 1. Дата обращения: 31 января 2012. Архивировано 7 декабря 2012 года.
  5. law of multiple proportions definition. Дата обращения: 7 декабря 2012. Архивировано 24 августа 2012 года.
  6. law of multiple proportions (chemistry) (англ.). Encyclopædia Britannica.
  7. .
  8. .
  9. Хомченко Г. П. Пособие по химии для поступающих в вузы. — 3-е изд. испр. и доп. — М.: ООО «Издательство Новая Волна», ЗАО «Издательский Дом ОНИКС», 2000. с. 334. ISBN 5-7864-0103-0, ISBN 5-249-00264-1
  10. doi:10.1351/goldbook.A00204. Дата обращения: 2 сентября 2010. Архивировано
    21 августа 2011 года.
  11. doi:10.1351/goldbook.E02124. Дата обращения: 2 сентября 2010. Архивировано
    21 августа 2011 года.
  12. doi:10.1351/goldbook.P04539. Дата обращения: 2 сентября 2010. Архивировано
    21 августа 2011 года.
  13. esters // IUPAG Gold Book. Дата обращения: 29 мая 2013. Архивировано 21 октября 2012 года.
  14. amides // IUPAC Gold Book. Дата обращения: 29 мая 2013. Архивировано 21 июля 2007 года.

Ссылки