Хімічна сполука

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Структура молекули метанолу
Структура карбонату натрію у твердотільному стані

Хімі́чна сполу́ка — речовина, молекули якої складаються з атомів двох або більше різних хімічних елементів, сполучених між собою тим чи іншим типом хімічного зв'язку. Хімічні сполуки відрізняються від простих речовин тим, що до їхнього складу входять атоми різних хімічних елементів. На відміну від сумішей хімічних елементів, хімічна сполука має якісно нові властивості, які не зводяться до властивостей хімічних елементів, що входять до її складу.

Поняття хімічна сполука — ідеалізоване, на відміну від реальних хімічних речовин, більшість з яких є сумішами різних хімічних сполук. Хімічні речовини, що мають у своєму складі практично тільки одну хімічну сполуку називають чистими.

Зазвичай, структурною одиницею хімічної сполуки є молекула, хімічний склад та будова якої може визначатися певною хімічною формулою. Однак, існують також сполуки немолекулярної будови. Більше того, існують сполуки змінного складу.

Оскільки до складу сполуки входять різні хімічні елементи, відповідні речовини називають складними. Складних речовин незрівнянно більше, ніж простих. Якщо простих речовин тепер відомо понад 400, то складних речовин в неорганічній хімії — понад 50 тисяч, а в органічній хімії — близько 3 млн.

До складних речовин належать, наприклад, вода — H2O, молекули якої складаються з двох атомів Гідрогену і одного атома Оксигену, сульфатна кислота — H2SO4, молекули якої складаються з двох атомів Гідрогену, одного атома Сульфуру і чотирьох атомів Оксигену тощо.

Сполука може бути такою, як вода, коли зв'язок утримується завдяки спільній парі електронів (ковалентний зв'язок), або іонною, коли зв'язок утворюється завдяки притяганню протилежних зарядів (іонний зв'язок), як наприклад хлорид натрію.

Сполуки можуть мати різні фази існування. Всі сполуки можуть існувати у твердому стані. Речовини можуть бути рідиною, газом або плазмою. Вони можуть розпадатися до менших сполук або до атомів при певних температурах (температура розкладу).

Характеристики[ред.ред. код]

Структурна формула сірчаної кислоти

З певного набору хімічних елементів можуть утворюватися різні хімічні сполуки, в залежності від того, яким чином з'єднані між собою атоми. Наприклад, Карбон та Оксиген можуть утворити чадний газ CO або вуглекислий газ CO2.

Часто хімічну сполуку можна однозначно ідентифікувати за її хімічною формулою, яка вказує скільки атомів якого сорту входять до складу сполуки, наприклад: аміак: NH3. Більше інформації дає структурна формула, в якій вказані не тільки типи атомів, а й те, як вони з'єднані між собою. Сполуки з однаковим атомним складом, але із різною структурною формулою, а, отже, хімічними властивостями, називаються ізомерами.

Важливою загальною характеристикою хімічних сполук є їхня молекулярна маса — сума атомних мас усіх атомів, що входять до складу структурної одиниці хімічної сполуки.

Історія[ред.ред. код]

Для формулювання поняття про хімічну сполуку важливе значення мав закон сталості складу, відкритий Жозефом Прустом у 1799[1]. Цей закон стверджує, що незалежно від того, яким чином утворилася певна хімічна речовина, вона завжди містить одні й ті ж хімічні елементи, при чому відношення мас цих елементів виражаються малими цілими числами. Через кілька років, у 1803 Джон Дальтон сформулював закон кратних співвідношень, який стверджував, що у разі, коли з певних елементів можуть утворюватися дві сполуки, з певною масою першого з них сполучаються такі маси другого, відношення яких теж дає мале ціле число[2][3][4]. Ці два відкриття проторували шлях до розуміння атомної будови речовин.

Поняття структурної формули запровадив у 1850-тих німецький хімік Фрідріх Авґуст Кекуле фон Страдоніц[5][6].

Класифікація[ред.ред. код]

Усі хімічні сполуки, яких нараховується близько 17 мільйонів, діляться на два великі класи: органічні сполуки (більше ніж 16 мільйонів) й неорганічні сполуки. Відповідно до цього поділу в хімії існують два розділи: органічна хімія та неорганічна хімія. До органічних сполук входять майже всі сполуки, які містять Карбон, крім найпростіших. Назва органічні пов'язана з ранніми уявленнями, що такі сполуки утворюються й існують лише в живих організмах.

Інший тип поділу хімічних сполук пов'язаний із їхніми хімічними властивостями, зумовленими певними хімічними елементами та функціональними групами, що входять до їхнього складу. В залежності від типів електролітів, які хімічні сполуки утворюють, розчиняючись у воді, хімічні сполуки поділяються на кислоти, основи та солі. Для кислот, як органічних, так і неорганічних, характерне відщеплення протона H+, тоді як від основ при дисоціації відокремлюється функціональна група, гідроксид, OH-.

Залежно від присутності в складі хімічної сполуки певних хімічних елементів виділяються окремі групи: гідриди, оксиди, сульфіди, та інші.

Органічні сполуки мають свою власну класифікацію. До найбільших груп органічних речовин належать вуглеводні, вуглеводи, спирти, альдегіди, ліпіди, цукри тощо. Окремий клас складають ароматичні сполуки — сполуки з циклічними групами. Завдяки властивостям Карбону утворювати хімічні зв'язки різної конфігурації, органічні речовини можуть мати вигляд довгих ланцюжків, які називають полімерами. Такі полімери як білки, ДНК та РНК є біохімічною основою життя.

Класифікація за типом хімічного зв'язку[ред.ред. код]

Виходячи із типу зв'язку між елементами у сполуці можна також виділити чотири типи хімічних сполук:

Звісно, існують і перехідні форми між цими чотирма типами.

Бінарні, тернарні і квартернарні сполуки[ред.ред. код]

Хімічні сполуки можна класифікувати і залежно від присутності в їх складі певної кількості хімічних елементів. Так бінарні сполуки складаються із двох елементів та мають загальну формулу AxBy. Так, наприклад, хлороводень (HCl), флуорид натрію (NaF) чи вода (H2O) складаються із двох елементів і є бінарними хімічними сполуками. Аналогічно до бінарних, класифікуються і тернарні сполуки, що складаються із трьох елементів. Наприклад, карбонат натрію (Na2CO3), у склад якого входять елементи Натрій, Карбон і Оксиген. Квартернарні (почетвірні) сполуки складаються відповідно із чотирьох елементів. Як приклад — гідрокарбонат натрію NaHCO3, у склад якого входять елементи Натрій, Карбон, Оксиген і четвертий елемент Гідроген.

Найменування[ред.ред. код]

Багато хімічних сполук мають традиційні назви, що склалися історично, наприклад: вода, вуглекислий газ, сірчана кислота тощо. Однак, більшість хімічних сполук не мають таких назв. Як наслідок, виникла необхідність розробки хімічної номенклатури — правил найменування хімічних сполук, які були б міжнародними й якомога краще відображали б структуру речовини. Створенням і підтримкою такої номенклатури опікується Міжнародний союз чистої та прикладної хімії (IUPAC).

В Україні номенклатура хімічних сполук затверджується державними стандартами[7].

Номер CAS[ред.ред. код]

Усім хімічним речовинам, а, отже, всім хімічним сполукам, описаним у науковій літературі, присвоюється номер CAS, хімічної реферативної служби, за яким речовину можна ідентифікувати в базах даних, наприклад у PubChem.

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]


  • Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Інстит-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • М. Л. Глінка (1982). Загальна хімія (Підручник) (вид. 2-ге, перероб. і доп.). Київ: «Вища школа». с. 608. 
  • Ф. А. Деркач, Хімія — Л., 1968 р.

Виноски[ред.ред. код]

  1. Proust, J.-L. (1799). Researches on copper, Ann. chim., 32:26-54. Excerpt, in Henry M. Leicester and Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry, 1400 — 1900, Cambridge, MA: Harvard, 1952. Accessed 2008-05-08.
  2. Helmenstine, Anne. «Law of Multiple Proportions Problem». 1. Архів оригіналу за 2012-12-08. Процитовано 2012-01-31. 
  3. http://groups.molbiosci.northwestern.edu/holmgren/Glossary/Definitions/Def-L/law_multiple_proportions.html
  4. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/397165/law-of-multiple-proportions
  5. Aug. Kekulé Über die s. g. gepaarten Verbindungen und die Theorie der mehratomigen Radicale // Annalen der Chemie und Pharmacie. — 104 (1857) (2) С. 129–150. DOI:10.1002/jlac.18571040202.
  6. Aug. Kekulé Ueber die Constitution und die Metamorphosen der chemischen Verbindungen und über die chemische Natur des Kohlenstoffs // Annalen der Chemie und Pharmacie. — 106 (1858) (2) С. 129–159. DOI:10.1002/jlac.18581060202.
  7. Фармацевтична енциклопедія про номенклатуру деяких хімічних сполук