화합물

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순수한 물 (H 2 O)은 화합물의 한 예입니다. 분자 의 볼-앤-스틱 모델 은 두 부분의 수소 (흰색)와 한 부분(들)의 산소 (빨간색) 의 공간적 연관성을 보여줍니다.

화합물 은 화학 결합 에 의해 함께 고정된 하나 이상의 원소 의 원자로 구성된 많은 동일한 분자 (또는 분자 개체 )로 구성된 화학 물질 입니다. 따라서 한 원소의 원자로만 구성된 분자 는 화합물이 아닙니다.

구성 원자가 함께 유지되는 방식에 따라 네 가지 유형의 화합물이 있습니다.

화학식 은 화학 원소에 대한 표준 약어와 숫자 아래 첨자 를 사용하여 화합물 분자에 있는 각 원소의 원자 수를 지정합니다 . 예를 들어, 물 분자는 하나의 산소 원자에 결합된 두 개의 수소 원자 를 나타내는 화학식 H2O 를 갖 습니다. 많은 화합물 에는 Chemical Abstracts Service 에서 할당한 고유 CAS 번호 식별자가 있습니다. 전 세계적으로 350,000개 이상의 화합물(화학물질 혼합물 포함)이 생산 및 사용을 위해 등록되었습니다. [1]

화합물은 화학 반응 을 통해 두 번째 물질과 상호 작용하여 다른 화학 물질로 전환될 수 있습니다 . 이 과정에서 원자 사이의 결합은 상호 작용하는 물질 중 하나 또는 둘 다에서 끊어지고 새로운 결합이 형성됩니다.

정의

고정된 화학량론적 비율 로 두 가지 이상의 다른 유형의 원자 ( 화학 원소 )로 구성된 모든 물질을 화합물 이라고 할 수 있습니다 . 이 개념은 순수한 화학 물질 을 고려할 때 가장 쉽게 이해됩니다 . [2] : 15  [3] [4] 두 가지 이상의 유형의 원자가 고정된 비율로 구성되어 있기 때문에 화학 반응 을 통해 각각의 원자가 더 적은 화합물 또는 물질로 전환될 수 있습니다. [5] 화합물에서 각 원소의 비율은 화학식의 비율로 표시된다. [6] 에이 화학식 은 화학 원소에 대한 표준 약어를 사용하고 관련 원자의 수를 나타내는 첨자 를 사용하여 특정 화합물을 구성하는 원자의 비율에 대한 정보를 표현하는 방법입니다 . 예를 들어, 물 은 1개의 산소 원자 에 결합된 2개의 수소 원자로 구성됩니다 . 화학식은 H 2 O입니다. 비화학량론적 화합물 의 경우 , 그 비율은 제조와 관련하여 재현 가능하고 이들의 고정된 비율을 제공합니다. 구성 요소이지만 정수가 아닌 비율 [예: 수소화 팔라듐 , PdH x (0.02 < x < 0.58)].[7]

화합물은 화학 결합 에 의해 정의된 공간적 배열로 함께 유지 되는 고유하고 정의된 화학 구조 를 가지고 있습니다 . 화학 화합물은 공유 결합 에 의해 함께 유지되는 분자 화합물 , 이온 결합 에 의해 함께 유지되는 염 , 금속 결합 에 의해 함께 유지되는 금속 간 화합물 또는 배위 공유 결합 에 의해 함께 유지되는 화학 착물 의 하위 집합일 수 있습니다. [8] 순수 화학 원소일반적으로 두 개 이상의 원자 요구 사항을 충족하지 못하는 화학 화합물로 간주되지 않지만 종종 여러 원자로 구성된 분자로 구성됩니다(예: 이원자 분자 H 2 또는 다원자 분자 S 8 등). [8] 많은 화합물 에는 CAS( Chemical Abstracts Service ) 에서 할당한 고유한 숫자 식별자인 CAS 번호 가 있습니다.

비화학량론적 예를 포함하여 고정된 비율을 요구하는 화합물과 물질을 구별하는 물질은 다양하고 때로는 일관성이 없습니다. 많은 고체 화학 물질(예: 많은 규산염 광물 )은 화학 물질이지만 원소가 서로 고정된 비율로 화학적으로 결합하는 것을 반영하는 간단한 공식을 갖고 있지 않습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 결정질 물질은 종종 " 비화학량론적 화합물 "이라고 합니다. 조성의 변동성이 알려진 실제 화합물 의 결정 구조 내에 갇혀 있는 외래 원소의 존재로 인한 경우가 많다, 또는 구조의 위치에서 구성 요소의 과잉 결핍으로 인해 발생하는 알려진 화합물에 대한 구조의 섭동으로 인해; 이러한 비화학량론적 물질 은 지구의 지각 과 맨틀 의 대부분을 형성합니다. 화학적으로 동일한 것으로 간주되는 다른 화합물은 구성 요소의 무거운 동위 원소 또는 가벼운 동위 원소 의 양이 다양할 수 있으며 , 이는 질량 기준 원소의 비율을 약간 변경합니다.

유형

분자

분자는 화학 결합에 의해 함께 연결된 두 개 이상의 원자가 전기적 으로 중성인 그룹입니다. [9] [10] [11] [12] [13] 분자는 동핵일 수 있습니다. 즉, 산소 분자(O 2 ) 의 두 원자와 마찬가지로 한 화학 원소의 원자로 구성됩니다 . 또는 물 (수소 원자 2개와 산소 원자 1개, H 2 O) 과 같이 하나 이상의 원소로 구성된 화학 화합물인 이종핵일 수 있습니다.

이온 화합물

이온성 화합물은 이온 결합 이라고 하는 정전기력에 의해 함께 유지되는 이온 으로 구성된 화합물입니다 . 이 화합물은 전체적으로 중성이지만 양이온 이라고 하는 양으로 하전된 이온 과 음이온 이라고 하는 음으로 하전된 이온으로 구성됩니다 . 이들은 염화나트륨 의 나트륨 (Na + ) 및 염화물 (Cl - ) 과 같은 단순 이온 이거나 암모늄 ( NH )과 같은 다원자 종일 수 있습니다.+
4) 및 탄산염 ( CO2−
3) 탄산 암모늄 의 이온 . 이온성 화합물 내의 개별 이온은 일반적으로 가장 가까운 이웃이 여러 개 있으므로 분자의 일부로 간주되지 않고 대신 일반적으로 결정 구조 에서 연속적인 3차원 네트워크의 일부로 간주됩니다 .

염기성 이온 수산화물 (OH - ) 또는 산화물 (O 2 - )을 포함하는 이온 화합물 은 염기로 분류됩니다. 이러한 이온이 없는 이온 화합물은 염 이라고도 하며 산-염기 반응 에 의해 형성될 수 있습니다 . 이온성 화합물은 또한 용매 증발 , 침전 , 동결 , 고체 상태 반응 또는 할로겐 가스 와 같은 반응성 비금속과 반응성 금속의 전자 전달 반응의 증발 에 의해 구성 이온으로부터 생성될 수 있습니다 .

이온성 화합물은 일반적으로 녹는 점 과 끓는점 이 높으며 단단 하고 부서지기 쉽습니다 . 고체로서 그것들은 거의 항상 전기적으로 절연 되어 있지만, 녹 거나 용해 되면 이온이 동원되기 때문에 전도성 이 높아 집니다.

금속간 화합물

금속간 화합물은 두 개 이상의 금속 원소 사이에 규칙적인 고체 상태 화합물을 형성하는 금속 합금 의 한 유형입니다 . 금속간 화합물은 일반적으로 단단하고 부서지기 쉬우며 고온 기계적 특성이 좋습니다. [14] [15] [16] 화학량론적 또는 비화학량론적 금속간 화합물로 분류할 수 있습니다. [14]

단지

배위 착물은 일반적으로 금속성 이며 배위 중심 이라고 하는 중심 원자 또는 이온과 리간드 또는 착화제로 알려진 결합된 분자 또는 이온의 주변 배열로 구성됩니다 . [17] [18] [19] 많은 금속 함유 화합물, 특히 전이 금속 의 화합물 은 배위 착물입니다. 금속 원자를 중심으로 하는 배위 착체를 d 블록 원소의 금속 착체라고 한다.

결속과 힘

화합물은 다양한 유형의 결합 및 힘을 통해 함께 유지됩니다. 화합물의 결합 유형의 차이는 화합물에 존재하는 원소의 유형에 따라 다릅니다.

런던 분산력 은 모든 분자간 힘 중 가장 약한 힘입니다 . 그것들은 인접한 두 원자의 전자 가 위치하여 일시적인 쌍극자 를 생성 할 때 형성되는 일시적인 인력입니다 . 또한 런던 분산력은 비극성 물질을 액체로 응축하고 환경의 온도가 얼마나 낮은지에 따라 고체 상태로 추가로 동결하는 역할을 합니다. [21]

분자 결합이라고도 알려진 공유 결합은 두 원자 사이의 전자 공유를 포함 합니다 . 주로 이러한 유형의 결합은 원소 주기율표 에서 서로 가까운 원소 사이에서 발생 하지만 일부 금속과 비금속 사이에서 관찰됩니다. 이것은 이러한 유형의 결합 메커니즘 때문입니다. 주기율표에서 서로 가까이 있는 원소는 전기 음성도가 비슷한 경향이 있습니다 . 즉, 전자 에 대한 친화도가 비슷합니다. 어떤 원소도 전자를 주거나 얻는 데 더 강한 친화력을 갖지 않기 때문에 원소가 전자를 공유하게 하여 두 원소가 더 안정적인 옥텟 을 갖게 됩니다.

이온 결합 은 원자가 전자 가 원소 사이에 완전히 전달 될 때 발생합니다 . 공유 결합과 반대로, 이 화학 결합은 두 개의 반대 전하를 띤 이온을 생성합니다. 이온 결합의 금속은 일반적으로 원자가 전자를 잃어 양전하를 띤 양이온 이 됩니다. 비금속은 금속에서 전자를 얻어 비금속을 음전하를 띤 음이온 으로 만듭니다. 설명된 바와 같이 이온 결합은 일반적으로 금속인 전자 공여체와 비금속 경향이 있는 전자 수용체 사이에 발생합니다. [22]

수소 결합 은 전기 음성 원자에 결합된 수소 원자가 쌍극자 또는 전하의 상호 작용을 통해 다른 전기 음성 원자와 정전기적 연결을 형성 할 때 발생합니다 . [23] [24] [25] [26]

반응

화합물은 화학 반응 을 통해 두 번째 화합물과 상호 작용하여 다른 화학 조성으로 전환될 수 있습니다 . 이 과정에서 상호 작용하는 두 화합물 모두에서 원자 간의 결합이 끊어지고 결합이 다시 형성되어 원자 사이에 새로운 결합이 만들어집니다. 도식적으로, 이 반응은 AB + CD → AD + CB 로 설명될 수 있습니다 . 여기서 A, B, C 및 D는 각각 고유한 원자입니다. AB, AD, CD 및 CB는 각각 고유한 화합물입니다.

또한보십시오

참고문헌

  1. ^ 왕, Zhanyun; Walker, Glen W.; 뮤어, 데릭 CG; 나가타니 요시다 카쿠코 (2020-01-22). "화학 오염에 대한 세계적인 이해를 향하여: 국가 및 지역 화학 인벤토리에 대한 최초의 종합 분석" . 환경 과학 및 기술 . 54 (5): 2575–2584. Bibcode : 2020EnST...54.2575W . 도이 : 10.1021/acs.est.9b06379 . PMID  31968937 .
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  5. ↑ 윌브라함, 안토니; 마타, 마이클; 스탈리, 데니스; Waterman, Edward (2002), Chemistry (1st ed.), Upper Saddle River, NJ: Pearson/Prentice Hall, p. 36 , ISBN 978-0-13-251210-7
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추가 읽기

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  • Robert Siegfried(2002), 원소에서 원자로: 화학 조성의 역사 , 미국철학학회, ISBN 978-0-87169-924-4
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