Kemisk förening

En kemisk förening  är ett komplext ämne som består av kemiskt bundna atomer av två eller flera grundämnen (heteronukleära molekyler). Vissa enkla ämnen kan också betraktas som kemiska föreningar om deras molekyler består av atomer sammankopplade med en kovalent bindning ( kväve , syre , jod , brom , klor , fluor , förmodligen astatin ) [2] . Inerta (ädel) gaser och atomärt vätekan inte betraktas som kemiska föreningar.

Historik

För att formulera begreppet en kemisk förening var lagen om sammansättningsbeständighet , upptäckt av Joseph Proust 1799 [ 3] , viktig . Denna lag säger att oavsett hur en viss förening erhölls, så består den alltid av samma kemiska element, och förhållandet mellan massorna av dessa element uttrycks i små heltal. Några år senare, 1803 , formulerade John Dalton lagen om multipla förhållanden , enligt vilken, i fallet när två föreningar kan bildas av vissa element, kombineras sådana massor av den andra med en viss massa av den första av dem , att deras förhållande också ger ett heltal [4] [5] [6] . Dessa två uttalanden banade väg för att förstå materiens atomära struktur.

Konceptet med en strukturformel introducerades på 1850-talet av den tyske kemisten Friedrich August Kekule von Stradonitz [7] [8] .

Kvalitativ och kvantitativ sammansättning

Sammansättningen av en kemisk förening skrivs i form av kemiska formler , och strukturen representeras ofta av strukturformler . Det systematiska namnet ( IUPAC-nomenklaturen ) anger också föreningens sammansättning.

I de allra flesta fall följer kemiska föreningar lagen om sammansättningens beständighet och lagen om multipla förhållanden . Emellertid är ganska många föreningar med variabel sammansättning ( berthollider ) kända, till exempel:

PaO 2,18 - PaO 2,21 _

För att fastställa den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen av en kemisk förening används olika metoder för kemisk analys (till exempel kolorimetri , kromatografi ). Dessa metoder är föremål för studier inom analytisk kemi .

Skillnader mellan föreningar och blandningar

De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos föreningar skiljer sig från egenskaperna hos en blandning av enkla ämnen  - detta är ett av huvudkriterierna för att skilja en förening från blandningar av enkla eller komplexa ämnen, eftersom egenskaperna hos en blandning vanligtvis är nära besläktade med egenskaperna av komponenterna. Ett annat kriterium för särskiljning är att blandningen vanligtvis kan separeras i sina beståndsdelar genom icke-kemiska processer såsom siktning, filtrering, indunstning, med hjälp av magneter, medan komponenterna i en kemisk förening endast kan separeras genom en kemisk reaktion. Omvänt kan blandningar skapas utan användning av en kemisk reaktion, men föreningar kan inte.

Vissa blandningar är så nära besläktade att vissa av deras egenskaper liknar egenskaperna hos kemiska föreningar, och det är lätt att förväxla dem. Det vanligaste exemplet på sådana blandningar är legeringar . Legeringar tillverkas med hjälp av fysikaliska processer, vanligtvis genom att smälta och blanda komponenter, följt av kylning.

Ett exempel på kemiska föreningar som har liknande egenskaper men varken är legeringar eller blandningar är intermetalliska föreningar .

Kemiska reaktioner

Kemiska föreningar erhålls som ett resultat av kemiska reaktioner . Sammansatta ämnen kan sönderfalla och bilda flera andra ämnen. Bildandet av kemiska föreningar åtföljs av frisättning ( exoterm reaktion ) eller absorption ( endoterm reaktion ) av energi. De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos kemiska föreningar skiljer sig från egenskaperna hos de ämnen som de härrör från. Kemiska föreningar delas in i oorganiska och organiska . Mer än 100 tusen oorganiska och mer än 3 miljoner organiska föreningar är kända. Varje kemisk förening som beskrivs i litteraturen har en unik identifierare - CAS-nummer .

Klasser av kemiska föreningar

Kemiska föreningar delas in i klasser: oorganiska och organiska . De sistnämnda i vid mening inkluderar organoelementföreningar : organobor , organosilicium , organofosphorus , etc.

Vissa typer av komplexa oorganiska föreningar:

Organiskt material

Organiska föreningar, organiska ämnen - en klass av kemiska föreningar som inkluderar kol (med undantag för karbider , kolsyra , karbonater , koloxider och cyanider ). [9]

Oorganiska ämnen

Ett oorganiskt ämne eller en oorganisk förening är en kemisk förening som inte är organisk , det vill säga den innehåller inte kol (förutom karbider , cyanider , karbonater , koloxider och vissa andra föreningar som traditionellt klassificeras som oorganiska ). Oorganiska föreningar har inte det typiska organiska kolskelettet.

Beskrivning av huvudgrupperna av organiska föreningar

Kolväten

Organiska föreningar som enbart består av kol- och väteatomer . Kolväten anses vara de grundläggande föreningarna i organisk kemi, alla andra organiska föreningar betraktas som deras derivat. Eftersom kol har fyra valenselektroner och väte har  en, är det enklaste kolvätet metan (CH 4 ). Vid systematisering av kolväten beaktas kolskelettets struktur och typen av bindningar som förbinder kolatomer. Beroende på topologin för kolskelettets struktur delas kolväten in i acykliska och karbocykliska . Beroende på mängden kol-kolbindningar delas kolväten in i mättade ( alkaner ) och omättade ( alkener , alkyner , diener ). Cykliska kolväten delas in i alicykliska och aromatiska .

Alkoholer

organiska föreningar som innehåller en eller flera hydroxylgrupper (hydroxyl, -OH ) direkt kopplade till en mättad (som är i tillståndet av sp 3-hybridisering ) kolatom [10] . Alkoholer kan betraktas som derivat av vatten ( H−O−H ) där en väteatom är ersatt av en organisk funktionell grupp : R−O−H . I IUPAC-nomenklaturen för föreningar där hydroxylgruppen är bunden till en omättad ( sp² -hybrid ) kolatom, namnen " enoler " (hydroxyl är bunden till en vinyl C=C-bindning) [11] och " fenoler " (hydroxyl). är bunden till bensen eller annan aromatisk ring) [12] . Alkoholer är en omfattande och mångsidig klass av föreningar: de är mycket vanliga i naturen och fyller ofta viktiga funktioner i levande organismer. Alkoholer är viktiga föreningar när det gäller organisk syntes , inte bara av intresse som slutprodukter, utan också som mellanprodukter som har ett antal unika kemiska egenskaper. Alkoholer är dessutom industriellt viktiga produkter och får bredast möjliga användning både inom industrin och i vardagliga tillämpningar.

Etrar

Etrar är organiska ämnen med formeln R- O - R1 , där R och R1  är kolväteradikaler . Man bör dock komma ihåg att en sådan grupp kan ingå i andra funktionella grupper av föreningar som inte är enkla etrar (se syrehaltiga organiska föreningar ).

Estrar är derivat av oxosyror (både karboxylsyra och mineral ) R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), som formellt är produkterna av substitution av väteatomer av hydroxyler -OH i syrafunktionen för en kolväterest (alifatisk, alkenyl, aromatisk eller heteroaromatisk); betraktas också som acylderivat av alkoholer . I IUPAC-nomenklaturen inkluderar estrar också acylderivat av kalkogenidanaloger av alkoholer ( tioler , selenoler och telluroler) [13] . De skiljer sig från etrar , i vilka två kolväteradikaler är förbundna med en syreatom (R 1 —O—R 2 ).

Aldehyder

En klass av organiska föreningar som innehåller en karbonylgrupp (C=O) med en alkyl- eller arylsubstituent . Aldehyder och ketoner är mycket lika, skillnaden ligger i det faktum att de senare har två substituenter vid karbonylgruppen . Polarisering av "kol-syre"-dubbelbindningen enligt principen om mesomerisk konjugation gör det möjligt att skriva ned följande resonansstrukturer : . En sådan separation av laddningar bekräftas av fysikaliska metoder för forskning och bestämmer till stor del reaktiviteten hos aldehyder som uttalade elektrofiler . I allmänhet liknar de kemiska egenskaperna hos aldehyder ketoner , men aldehyder är mer aktiva, vilket är förknippat med större bindningspolarisering. Dessutom kännetecknas aldehyder av reaktioner som inte är karakteristiska för ketoner, till exempel hydrering i en vattenlösning: för metanal , på grund av ännu större bindningspolarisering, är den fullständig, och för andra aldehyder är den partiell: . De enklaste aldehyderna har en skarp karakteristisk lukt (till exempel bensaldehyd  - lukten av mandel ). Under inverkan av hydroxylamin omvandlas de till oximer :

Ketoner

Organiska ämnen i vars molekyler karbonylgruppen är bunden till två kolväteradikaler. Den allmänna formeln för ketoner: R1 -CO- R2 . Bland andra karbonylföreningar skiljer närvaron i ketoner av exakt två kolatomer direkt bundna till karbonylgruppen dem från karboxylsyror och deras derivat, såväl som aldehyder .

Karboxylsyror

En klass av organiska föreningar vars molekyler innehåller en eller flera funktionella karboxylgrupper -COOH. De sura egenskaperna förklaras av att denna grupp relativt lätt kan spjälka av en proton . Med sällsynta undantag är karboxylsyror svaga. Till exempel har ättiksyra CH 3 COOH en surhetskonstant på 1,75⋅10 −5 . Di- och trikarboxylsyror är starkare än monokarboxylsyror.

Amides

Derivat av oxosyror (både karboxylsyra och mineral ) R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), som formellt är produkter av substitution av hydroxylgrupper -OH av syrafunktionen för en aminogrupp (osubstituerad och substituerad); betraktas också som acylderivat av aminer . Föreningar med en, två eller tre acylsubstituenter på kväveatomen kallas primära, sekundära och tertiära amider, sekundära amider kallas även imider . Amider av karboxylsyror - karboxamider RCO–NR 1 R 2 (där R 1 och R 2 är väte, acyl eller alkyl, aryl eller annan kolväteradikal) hänvisas vanligtvis till som amider, när det gäller andra syror i enlighet med IUPAC rekommendationer vid namngivning av en amid som prefix namnet på syraresten anges, till exempel amider av sulfonsyror RS (= O 2 NH 2 kallas sulfamider . Analoger av amider, som formellt är produkter av substitution av syre för kalkogen , kallas tioamider , selenoamider och telluroamider [14] .

Amines

Organiska föreningar som är derivat av ammoniak , i vars molekyl en, två eller tre väteatomer är ersatta av kolväteradikaler . Beroende på antalet substituerade väteatomer särskiljs primära (en väteatom ersätts), sekundära (två av tre väteatomer ersätts) och tertiära (tre av tre väteatomer ersätts) aminer. En kvartär ammoniumförening i formen [R 4N ] + Cl- är en organisk analog av ammoniumsaltet . Genom beskaffenheten av den organiska gruppen associerad med kväve särskiljs alifatiska CH 3 - N <, aromatiska C 6 H 5 - N < och fettaromatiska (innehåller aromatiska och alifatiska radikaler) aminer. Beroende på antalet NH2- grupper i molekylen delas aminer in i monoaminer , diaminer , tre aminer och så vidare.

CAS-registreringsnummer

Alla kemikalier, och därmed alla kemiska föreningar som beskrivs i den vetenskapliga litteraturen, tilldelas ett CAS-nummer , en kemisk abstrakt tjänst, genom vilken ämnet kan identifieras i databaser som PubChem .

Litteratur

  1. Alkoholer // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
  2. Högre fettalkoholer (användningsområden, produktionsmetoder, fysikaliska och kemiska egenskaper) / Redigerad av S. M. Loktev. - M . : "Kemi", 1970. - 329 s.
  3. Kurts A. L., Brusova G. P., Demyanovich V. M. Mono- och tvåvärda alkoholer, etrar och deras svavelanaloger . Utbildningsmaterial. Organisk kemi . Chemnet. Kemiska fakulteten, Moscow State University (1999). Hämtad: 10 juli 2010.
  4. Markizova N. F., Grebenyuk A. N., Basharin V. A., Bonitenko E. Yu. Alkoholer. - St Petersburg. : "Foliant", 2004. - 112 sid. — (Toxikologi för läkare). - ISBN 5-93929-089-2 .
  5. Reutov O. A., Kurts A. L., Butin K. P. Organisk kemi. - 3:e uppl. - M . : Binom. Knowledge Laboratory, 2010. - Vol. 2. - ISBN 978-5-94774-614-9 .
  6. Alkoholer . Encyclopedia av arbetarskydd och säkerhet. Volym IV. Avsnitt XVIII. Uppslagsverk. Översikt över kemiska föreningar . Institutet för industrisäkerhet, arbetarskydd och socialt partnerskap. Hämtad: 27 december 2010.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ se Parallell Gaze Method
  2. ↑ Kemisk förening - artikel från Great Soviet Encyclopedia . 
  3. ↑ Proust, J.-L. (1799). Forskning om koppar, Ann. chim. 32 :26-54 . Utdrag , i Henry M. Leicester och Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry, 1400-1900 , Cambridge, MA: Harvard, 1952. Åtkomst 2008-05-08.
  4. ↑ Helmenstine, Anne Lag av problem med flera proportioner . 1 . Datum för åtkomst: 31 januari 2012. Arkiverad från originalet den 7 december 2012.
  5. ↑ lagen om flera proportioner definition
  6. ↑ lag av flera proportioner (kemi  ) . — artikel från Encyclopædia Britannica Online .
  7. ↑ Aug. Kekule. Über die sg gepaarten Verbindungen und die Theorie der mehratomigen Radicale  (tyska)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : affär. - 1857. - Bd. 104 , nr. 2 . - S. 129-150 . - doi : 10.1002/jlac.18571040202 .
  8. ↑ Aug. Kekule. Ueber die Constitution och die Metamorphosen der chemischen Verbindungen och über die chemische Natur des Kohlenstoffs  (tyska)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : affär. - 1858. - Bd. 106 , nr. 2 . - S. 129-159 . - doi : 10.1002/jlac.18581060202 .
  9. ↑ Khomchenko G.P. En manual om kemi för sökande till universitet. - 3:e uppl. korrekt och ytterligare - M .: Publishing House New Wave LLC, CJSC Publishing House ONIKS, 2000. sid. 334. ISBN 5-7864-0103-0 , ISBN 5-249-00264-1
  10. ↑ Alkoholer  . _ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. ("Guldboken"). doi : 10.1351/goldbook.A00204 . Hämtad 2 september 2010. Arkiverad från originalet 21 augusti 2011.
  11. ↑ Enols  . _ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. ("Guldboken"). doi : 10.1351/goldbook.E02124 . Hämtad 2 september 2010. Arkiverad från originalet 21 augusti 2011.
  12. ↑ Fenoler  . _ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. ("Guldboken"). doi : 10.1351/goldbook.P04539 . Hämtad 2 september 2010. Arkiverad från originalet 21 augusti 2011.
  13. ↑ estrar // IUPAG Gold Book
  14. ↑ amider // IUPAC Gold Book

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger