Kemisk forbindelse

En kemisk forbindelse  er et komplekst stof, der består af kemisk bundne atomer af to eller flere grundstoffer (heteronukleære molekyler). Nogle simple stoffer kan også betragtes som kemiske forbindelser, hvis deres molekyler består af atomer forbundet med en kovalent binding ( nitrogen , oxygen , jod , brom , klor , fluor , formentlig astatin ) [2] . Inerte (ædle) gasser og atomart brint kan ikke betragtes som kemiske forbindelser.

Historie

For at formulere begrebet en kemisk forbindelse var loven om sammensætningskonstans , opdaget af Joseph Proust i 1799 [3] , vigtig . Denne lov siger, at uanset hvordan en bestemt forbindelse blev opnået, består den altid af de samme kemiske grundstoffer, og forholdet mellem disse grundstoffers masser er udtrykt i små heltal. Et par år senere, i 1803 , formulerede John Dalton loven om multiple forhold , ifølge hvilken, i det tilfælde, hvor to forbindelser kan dannes af visse grundstoffer, kombineres sådanne masser af den anden med en vis masse af den første af dem. , at deres forhold også giver et heltal [4] [5] [6] . Disse to udsagn banede vejen for forståelsen af ​​stoffets atomare struktur.

Konceptet med en strukturformel blev introduceret i 1850'erne af den tyske kemiker Friedrich August Kekule von Stradonitz [7] [8] .

Kvalitativ og kvantitativ sammensætning

Sammensætningen af ​​en kemisk forbindelse er skrevet i form af kemiske formler , og strukturen er ofte repræsenteret af strukturformler . Det systematiske navn ( IUPAC nomenklatur ) angiver også forbindelsens sammensætning.

I langt de fleste tilfælde overholder kemiske forbindelser loven om sammensætningens konstanthed og loven om multiple forhold . Imidlertid kendes ret mange forbindelser med variabel sammensætning ( berthollider ), f.eks.

PaO 2,18 - PaO 2,21 _

For at etablere den kvalitative og kvantitative sammensætning af en kemisk forbindelse anvendes forskellige metoder til kemisk analyse (for eksempel kolorimetri , kromatografi ). Disse metoder er genstand for undersøgelse i analytisk kemi .

Forskelle mellem forbindelser og blandinger

De fysiske og kemiske egenskaber af forbindelser adskiller sig fra egenskaberne af en blanding af simple stoffer  - dette er et af hovedkriterierne for at skelne en forbindelse fra blandinger af simple eller komplekse stoffer, da egenskaberne af en blanding normalt er tæt forbundet med egenskaberne af komponenterne. Et andet kriterium for skelnen er, at blandingen normalt kan adskilles i dens bestanddele ved ikke-kemiske processer såsom sigtning, filtrering, fordampning, ved hjælp af magneter, mens komponenterne i en kemisk forbindelse kun kan adskilles ved en kemisk reaktion. Omvendt kan blandinger skabes uden brug af en kemisk reaktion, men forbindelser kan ikke.

Nogle blandinger er så tæt beslægtede, at nogle af deres egenskaber ligner kemiske forbindelsers, og det er let at forveksle dem. Det mest almindelige eksempel på sådanne blandinger er legeringer . Legeringer fremstilles ved hjælp af fysiske processer, normalt ved at smelte og blande komponenter, efterfulgt af afkøling.

Et eksempel på kemiske forbindelser, der har ens egenskaber, men som hverken er legeringer eller blandinger, er intermetalliske forbindelser .

Kemiske reaktioner

Kemiske forbindelser opnås som et resultat af kemiske reaktioner . Sammensatte stoffer kan nedbrydes og danne flere andre stoffer. Dannelsen af ​​kemiske forbindelser ledsages af frigivelse ( eksoterm reaktion ) eller absorption ( endoterm reaktion ) af energi. De fysiske og kemiske egenskaber af kemiske forbindelser adskiller sig fra egenskaberne af de stoffer, som de er afledt af. Kemiske forbindelser opdeles i uorganiske og organiske . Mere end 100 tusind uorganiske og mere end 3 millioner organiske forbindelser er kendt. Hver kemisk forbindelse, der er beskrevet i litteraturen, har en unik identifikator - CAS-nummer .

Klasser af kemiske forbindelser

Kemiske forbindelser er opdelt i klasser: uorganiske og organiske . Sidstnævnte omfatter i bred forstand organoelementforbindelser : organobor , organosilicium , organophosphor , etc.

Nogle typer komplekse uorganiske forbindelser:

Organisk stof

Organiske forbindelser, organiske stoffer - en klasse af kemiske forbindelser, der omfatter kulstof (med undtagelse af carbider , kulsyre , carbonater , kuloxider og cyanider ). [9]

Uorganiske stoffer

Et uorganisk stof eller en uorganisk forbindelse er en kemisk forbindelse, der ikke er organisk , det vil sige, at den ikke indeholder kulstof (bortset fra carbider , cyanider , carbonater , kuloxider og nogle andre forbindelser, der traditionelt er klassificeret som uorganiske ). Uorganiske forbindelser har ikke det typiske organiske kulstofskelet.

Beskrivelse af hovedgrupperne af organiske forbindelser

Kulbrinter

Organiske forbindelser, der udelukkende består af kulstof- og brintatomer . Kulbrinter betragtes som de grundlæggende forbindelser i organisk kemi, alle andre organiske forbindelser betragtes som deres derivater. Da kulstof har fire valenselektroner , og brint har  én, er det enkleste kulbrinte metan (CH 4 ). Ved systematisering af kulbrinter tages der hensyn til kulstofskelettets struktur og typen af ​​bindinger, der forbinder kulstofatomer. Afhængigt af topologien af ​​strukturen af ​​kulstofskelettet opdeles kulbrinter i acykliske og carbocykliske . Afhængigt af mangfoldigheden af ​​carbon-carbon-bindinger opdeles carbonhydrider i mættede ( alkaner ) og umættede ( alkener , alkyner , diener ). Cykliske kulbrinter opdeles i alicykliske og aromatiske .

Alkoholer

organiske forbindelser indeholdende en eller flere hydroxylgrupper (hydroxyl, -OH ) direkte forbundet til et mættet (der er i tilstanden sp 3 -hybridisering ) carbonatom [10] . Alkoholer kan betragtes som derivater af vand ( H−O−H ) , hvor et brintatom er erstattet af en organisk funktionel gruppe : R−O−H . I IUPAC-nomenklaturen for forbindelser, hvor hydroxylgruppen er bundet til et umættet ( sp² - hybrid ) carbonatom, er navnene " enoler " (hydroxyl er bundet til en vinyl C=C-binding) [11] og " phenoler " (hydroxyl ). er bundet til benzen eller en anden aromatisk ring) [12] . Alkoholer er en omfattende og forskelligartet klasse af forbindelser: de er meget almindelige i naturen og udfører ofte vigtige funktioner i levende organismer. Alkoholer er vigtige forbindelser med hensyn til organisk syntese , ikke kun af interesse som slutprodukter, men også som mellemprodukter, der har en række unikke kemiske egenskaber. Derudover er alkoholer industrielt vigtige produkter og finder den bredest mulige anvendelse både i industrien og i hverdagen.

Ethers

Ethere er organiske stoffer med formlen R - O - R1 , hvor R og R1  er carbonhydridradikaler . Man skal dog huske på, at en sådan gruppe kan være en del af andre funktionelle grupper af forbindelser, der ikke er simple ethere (se Iltholdige organiske forbindelser ).

Estere er derivater af oxosyrer (både carboxylsyrer og mineralske ) R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), som formelt er produkterne af substitution af hydrogenatomer af hydroxyl -OH i syrefunktionen for en carbonhydridrest (alifatisk, alkenyl, aromatisk eller heteroaromatisk); betragtes også som acylderivater af alkoholer . I IUPAC-nomenklaturen inkluderer estere også acylderivater af chalcogenid - analoger af alkoholer ( thioler , selenoler og telluroler) [13] . De adskiller sig fra ethere , hvor to carbonhydridradikaler er forbundet med et oxygenatom (R 1 —O—R 2 ).

Aldehyder

En klasse af organiske forbindelser indeholdende en carbonylgruppe (C=O) med en alkyl- eller arylsubstituent . Aldehyder og ketoner er meget ens, forskellen ligger i, at sidstnævnte har to substituenter ved carbonylgruppen . Polarisering af "carbon-oxygen" dobbeltbindingen ifølge princippet om mesomerisk konjugation gør det muligt at nedskrive følgende resonansstrukturer : . En sådan adskillelse af ladninger bekræftes af fysiske forskningsmetoder og bestemmer i høj grad reaktiviteten af ​​aldehyder som udtalte elektrofiler . Generelt svarer de kemiske egenskaber af aldehyder til ketoner , men aldehyder er mere aktive, hvilket er forbundet med større bindingspolarisering. Derudover er aldehyder kendetegnet ved reaktioner, der ikke er karakteristiske for ketoner, for eksempel hydrering i en vandig opløsning: for methanal er den på grund af endnu større bindingspolarisering fuldstændig, og for andre aldehyder er den delvis: . De enkleste aldehyder har en skarp karakteristisk lugt (for eksempel benzaldehyd  - lugten af ​​mandler ). Under virkningen af ​​hydroxylamin omdannes de til oximer :

Ketoner

Organiske stoffer, i hvis molekyler carbonylgruppen er bundet til to carbonhydridradikaler. Den generelle formel for ketoner: R1 - CO- R2 . Blandt andre carbonylforbindelser adskiller tilstedeværelsen i ketoner af præcis to carbonatomer direkte bundet til carbonylgruppen dem fra carboxylsyrer og deres derivater samt aldehyder .

Carboxylsyrer

En klasse af organiske forbindelser, hvis molekyler indeholder en eller flere funktionelle carboxylgrupper -COOH. De sure egenskaber forklares ved, at denne gruppe relativt let kan spalte en proton fra . Med sjældne undtagelser er carboxylsyrer svage. For eksempel har eddikesyre CH 3 COOH en surhedskonstant på 1,75⋅10 −5 . Di- og tricarboxylsyrer er stærkere end monocarboxylsyrer.

Amides

Derivater af oxosyrer (både carboxylsyrer og mineralske ) R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), som formelt er produkter af substitution af hydroxylgrupper -OH af syrefunktionen for en aminogruppe (usubstitueret) og substitueret); betragtes også som acylderivater af aminer . Forbindelser med en, to eller tre acylsubstituenter på nitrogenatomet kaldes primære, sekundære og tertiære amider, sekundære amider kaldes også imider . Amider af carboxylsyrer - carboxamider RCO–NR 1 R 2 (hvor R 1 og R 2 er hydrogen, acyl eller alkyl, aryl eller en anden carbonhydridgruppe) omtales sædvanligvis som amider, i tilfælde af andre syrer i overensstemmelse med IUPAC anbefalinger ved navngivning af et amid som et præfiks navnet på syreresten er angivet, for eksempel amider af sulfonsyrer RS ​​(= O 2 NH 2 kaldes sulfamider . Analoger af amider, som formelt er produkter af substitution af ilt til chalcogen , kaldes thioamider , selenoamider og telluroamider [14] .

Aminer

Organiske forbindelser , der er derivater af ammoniak , i hvis molekyle et, to eller tre brintatomer er erstattet af kulbrinteradikaler . Efter antallet af substituerede hydrogenatomer skelnes henholdsvis primære (et brintatom udskiftes), sekundære (to ud af tre hydrogenatomer udskiftes) og tertiære (tre ud af tre hydrogenatomer udskiftes) aminer. En kvaternær ammoniumforbindelse af formen [ R4N ] + Cl- er en organisk analog af ammoniumsaltet . Ved arten af ​​den organiske gruppe, der er forbundet med nitrogen, skelnes alifatiske CH 3 - N <, aromatiske C 6 H 5 - N < og fedt-aromatiske (indeholder aromatiske og alifatiske radikaler) aminer. Ifølge antallet af NH2 - grupper i molekylet opdeles aminer i monoaminer , diaminer , tre aminer og så videre.

CAS registreringsnummer

Alle kemikalier, og dermed alle kemiske forbindelser beskrevet i den videnskabelige litteratur, tildeles et CAS-nummer , en kemisk abstrakt service, hvorved stoffet kan identificeres i databaser som PubChem .

Litteratur

  1. Alkoholer // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  2. Højere fedtalkoholer (anvendelsesområder, produktionsmetoder, fysiske og kemiske egenskaber) / Redigeret af S. M. Loktev. - M . : "Kemi", 1970. - 329 s.
  3. Kurts A. L., Brusova G. P., Demyanovich V. M. Mono- og divalente alkoholer, ethere og deres svovlanaloger . Undervisningsmateriale. Organisk kemi . Chemnet. Det kemiske fakultet, Moscow State University (1999). Hentet: 10. juli 2010.
  4. Markizova N. F., Grebenyuk A. N., Basharin V. A., Bonitenko E. Yu. Alkoholer. - Sankt Petersborg. : "Foliant", 2004. - 112 s. — (Toksikologi for læger). - ISBN 5-93929-089-2 .
  5. Reutov O. A., Kurts A. L., Butin K. P. Organisk kemi. - 3. udg. - M . : Binom. Knowledge Laboratory, 2010. - Vol. 2. - ISBN 978-5-94774-614-9 .
  6. Alkoholer . Encyklopædi af arbejdsbeskyttelse og sikkerhed. Bind IV. Afsnit XVIII. Opslagsbøger. Oversigt over kemiske forbindelser . Institut for industriel sikkerhed, arbejdsbeskyttelse og socialt partnerskab. Hentet: 27. december 2010.

Se også

Noter

  1. ↑ se Parallel Gaze Method
  2. ↑ Kemisk forbindelse - artikel fra Great Soviet Encyclopedia . 
  3. ↑ Proust, J.-L. (1799). Forsker i kobber, Ann. chim. 32 :26-54 . Uddrag , i Henry M. Leicester og Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry, 1400-1900 , Cambridge, MA: Harvard, 1952. Tilgået 2008-05-08.
  4. ↑ Helmenstine, Anne Law of Multiple Proportions Problem . 1 . Dato for adgang: 31. januar 2012. Arkiveret fra originalen 7. december 2012.
  5. ↑ definition af lov om flere proportioner
  6. ↑ lov om flere proportioner (kemi  ) . — artikel fra Encyclopædia Britannica Online .
  7. ↑ Aug. Kekule. Über die sg gepaart Verbindungen und die Theorie der mehratomigen Radicale  (tysk)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : butik. - 1857. - Bd. 104 , nr. 2 . - S. 129-150 . - doi : 10.1002/jlac.18571040202 .
  8. ↑ Aug. Kekule. Ueber die Constitution und die Metamorphosen der chemischen Verbindungen og über die chemische Natur des Kohlenstoffs  (tysk)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : butik. - 1858. - Bd. 106 , nr. 2 . - S. 129-159 . - doi : 10.1002/jlac.18581060202 .
  9. ↑ Khomchenko G.P. En manual om kemi for ansøgere til universiteter. - 3. udg. korrekt og yderligere - M .: Publishing House New Wave LLC, CJSC Publishing House ONIKS, 2000. s. 334. ISBN 5-7864-0103-0 , ISBN 5-249-00264-1
  10. ↑ Alkoholer  . _ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2. udg. ("Guldbogen"). doi : 10.1351/goldbook.A00204 . Hentet 2. september 2010. Arkiveret fra originalen 21. august 2011.
  11. ↑ Enols  . _ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2. udg. ("Guldbogen"). doi : 10.1351/goldbook.E02124 . Hentet 2. september 2010. Arkiveret fra originalen 21. august 2011.
  12. ↑ Fenoler  . _ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2. udg. ("Guldbogen"). doi : 10.1351/goldbook.P04539 . Hentet 2. september 2010. Arkiveret fra originalen 21. august 2011.
  13. ↑ estere // IUPAG Guldbog
  14. ↑ amider // IUPAC Gold Book

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger