Kémiai vegyület

A kémiai vegyület  olyan összetett anyag , amely két vagy több elem (heteronukleáris molekulák) kémiailag kötött atomjaiból áll . Egyes egyszerű anyagok is kémiai vegyületnek tekinthetők, ha molekuláik kovalens kötéssel ( nitrogén , oxigén , jód , bróm , klór , fluor , feltehetően asztatin ) összekapcsolt atomokból állnak [2] . Az inert (nemes) gázok és az atomos hidrogén nem tekinthetők kémiai vegyületeknek.

Történelem

A kémiai vegyület fogalmának megfogalmazásához fontos volt az összetétel állandóságának törvénye , amelyet Joseph Proust fedezett fel 1799 - ben [3] . Ez a törvény kimondja, hogy függetlenül attól, hogy egy adott vegyületet hogyan állítottak elő, az mindig ugyanazokból a kémiai elemekből áll, és ezen elemek tömegének arányát kis egész számokban fejezzük ki. Néhány évvel később, 1803 -ban John Dalton megfogalmazta a többszörös arányok törvényét , amely szerint abban az esetben, ha bizonyos elemekből két vegyület képződhet, akkor a másik ilyen tömegét kombinálják az első bizonyos tömegével. , hogy arányuk egy egész számot is ad [4] [ 5] [6] . Ez a két kijelentés megnyitotta az utat az anyag atomi szerkezetének megértéséhez.

A szerkezeti képlet fogalmát az 1850-es években Friedrich August Kekule von Stradonitz német kémikus vezette be [7] [8] .

Minőségi és mennyiségi összetétel

Egy kémiai vegyület összetételét kémiai képletek formájában írják le , és a szerkezetet gyakran szerkezeti képletekkel ábrázolják . A szisztematikus név ( IUPAC-nómenklatúra ) a vegyület összetételét is jelzi.

Az esetek túlnyomó többségében a kémiai vegyületek engedelmeskednek az összetétel állandóságának és a többszörös arányok törvényének . Azonban meglehetősen sok változó összetételű vegyület ( berthollid ) ismert, például:

PaO 2,18 -PaO 2,21 _ _

Egy kémiai vegyület minőségi és mennyiségi összetételének meghatározásához különféle kémiai elemzési módszereket alkalmaznak (például kolorimetria , kromatográfia ). Ezek a módszerek az analitikai kémia tanulmányozásának tárgyát képezik .

Különbségek a vegyületek és a keverékek között

A vegyületek fizikai és kémiai tulajdonságai eltérnek az egyszerű anyagok keverékének tulajdonságaitól  - ez az egyik fő kritérium a vegyületnek az egyszerű vagy összetett anyagok keverékeitől való megkülönböztetésére, mivel a keverék tulajdonságai általában szorosan összefüggenek a tulajdonságokkal. a komponensek közül. A megkülönböztetés másik kritériuma, hogy a keverék általában nem kémiai eljárásokkal, például szitálással, szűréssel, bepárlással, mágnesek segítségével választható szét összetevőire, míg a kémiai vegyület komponensei csak kémiai reakcióval választhatók szét. Ezzel szemben keverékek kémiai reakció nélkül is létrehozhatók, de vegyületek nem.

Egyes keverékek olyan közeli rokonságban állnak egymással, hogy bizonyos tulajdonságaik hasonlóak a kémiai vegyületekéhez, és könnyen összetéveszthetők. Az ilyen keverékek leggyakoribb példái az ötvözetek . Az ötvözetek fizikai eljárásokkal készülnek, általában a komponensek olvasztásával és keverésével, majd hűtéssel.

A hasonló tulajdonságokkal rendelkező, de nem ötvözetek vagy keverékek kémiai vegyületekre példa az intermetallikus vegyületek .

Kémiai reakciók

Kémiai reakciók eredményeként kémiai vegyületek keletkeznek . Az összetett anyagok lebomlanak , és számos más anyagot képezhetnek. A kémiai vegyületek képződése energia felszabadulásával ( exoterm reakció ) vagy elnyelésével ( endoterm reakció ) jár együtt. A kémiai vegyületek fizikai és kémiai tulajdonságai eltérnek azon anyagok tulajdonságaitól, amelyekből származnak. A kémiai vegyületeket szervetlen és szerves vegyületekre osztják . Több mint 100 ezer szervetlen és több mint 3 millió szerves vegyület ismert. Minden, a szakirodalomban leírt kémiai vegyület egyedi azonosítóval – CAS-számmal – rendelkezik .

A kémiai vegyületek osztályai

A kémiai vegyületeket osztályokra osztják: szervetlen és szerves . Ez utóbbiak tágabb értelemben a szerves elemvegyületeket foglalják magukban : szerves bórt , szerves szilíciumot , szerves foszfort stb.

Néhány típusú összetett szervetlen vegyület:

Szerves anyag

Szerves vegyületek, szerves anyagok – a kémiai vegyületek egy osztálya, amely szenet is tartalmaz (a karbidok , szénsav , karbonátok , szén - oxidok és cianidok kivételével ). [9]

Szervetlen anyagok

A szervetlen anyag vagy szervetlen vegyület olyan kémiai vegyület, amely nem szerves , azaz nem tartalmaz szenet (kivéve a karbidokat , cianidokat , karbonátokat , szén- oxidokat és néhány más vegyületet, amelyeket hagyományosan szervetlennek minősítenek ). A szervetlen vegyületek nem rendelkeznek a tipikus szerves szénvázzal.

A szerves vegyületek főbb csoportjainak leírása

Szénhidrogének

Kizárólag szén- és hidrogénatomokból álló szerves vegyületek . A szénhidrogéneket a szerves kémia alapvegyületeinek, az összes többi szerves vegyületet ezek származékának tekintjük. Mivel a szénnek négy vegyértékelektronja van , a hidrogénnek pedig  egy, a legegyszerűbb szénhidrogén a metán (CH 4 ). A szénhidrogének rendszerezésekor figyelembe veszik a szénváz szerkezetét és a szénatomokat összekötő kötések típusát . A szénváz szerkezetének topológiájától függően a szénhidrogéneket aciklikusra és karbociklusra osztják . A szén-szén kötések sokaságától függően a szénhidrogéneket telítettekre ( alkánokra ) és telítetlenekre ( alkének , alkinok , diének ) osztják. A ciklikus szénhidrogéneket aliciklusosra és aromásra osztják .

Alkoholok

olyan szerves vegyületek , amelyek egy vagy több hidroxilcsoportot (hidroxil, -O H ) tartalmaznak , amelyek közvetlenül kapcsolódnak egy telített ( sp3 -hibridizációs állapotban lévő ) szénatomhoz [10] . Az alkoholok a víz származékainak ( H−O−H ) tekinthetők, amelyekben egy hidrogénatomot egy szerves funkciós csoport helyettesít : R−O−H . Az olyan vegyületek IUPAC-nómenklatúrájában , amelyekben a hidroxilcsoport telítetlen ( sp²- hibrid ) szénatomhoz kapcsolódik, az „ enolok ” (a hidroxil egy vinil C=C kötéshez kapcsolódik) [11] és „ fenolok ” (hidroxil ) elnevezések. benzolhoz vagy más aromás gyűrűhöz kapcsolódik) [ 12] . Az alkoholok a vegyületek kiterjedt és változatos osztályát alkotják: nagyon gyakoriak a természetben, és gyakran töltenek be fontos funkciókat az élő szervezetekben. Az alkoholok a szerves szintézis szempontjából fontos vegyületek , nem csak végtermékként, hanem intermedierként is érdekesek, amelyek számos egyedi kémiai tulajdonsággal rendelkeznek. Ezenkívül az alkoholok iparilag fontos termékek, és a lehető legszélesebb körben alkalmazhatók mind az iparban, mind a mindennapi alkalmazásokban.

Éterek

Az éterek olyan szerves anyagok , amelyek képlete R - O - R1 , ahol R és R1  jelentése szénhidrogéncsoport . Mindazonáltal szem előtt kell tartani, hogy egy ilyen csoport a vegyületek más funkciós csoportjainak része lehet, amelyek nem egyszerű éterek (lásd: Oxigéntartalmú szerves vegyületek ).

Az észterek oxosavak ( karbonsavak és ásványi anyagok ) származékai R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), amelyek formálisan a savas funkciójú hidroxilcsoportok -OH hidrogénatomjainak szubsztitúciójának termékei. szénhidrogén-maradék (alifás, alkenil-, aromás vagy heteroaromás); alkoholok acilszármazékainak is tekinthetők . Az IUPAC-nómenklatúrában az észterek közé tartoznak az alkoholok kalkogenid - analógjainak ( tiolok , szelenolok és tellurolok) acilszármazékai is [13] . Ezek különböznek az éterektől , amelyekben két szénhidrogén gyök kapcsolódik egy oxigénatomon keresztül (R 1 —O—R 2 ).

Aldehidek

A karbonilcsoportot (C=O) és egy alkil- vagy aril - szubsztituenst tartalmazó szerves vegyületek osztálya . Az aldehidek és a ketonok nagyon hasonlóak, a különbség abban rejlik, hogy az utóbbiaknak két szubsztituense van a karbonilcsoportnál . A "szén-oxigén" kettős kötés mezomer konjugáció elve szerinti polarizációja lehetővé teszi a következő rezonáns struktúrák feljegyzését : . A töltések ilyen szétválását fizikai kutatási módszerek igazolják, és nagymértékben meghatározza az aldehidek, mint kifejezett elektrofilek reakcióképességét . Általában az aldehidek kémiai tulajdonságai hasonlóak a ketonokéhoz , azonban az aldehidek aktívabbak, ami a kötés nagyobb polarizációjával jár. Emellett az aldehidekre jellemzőek a ketonokra nem jellemző reakciók, például vizes oldatban történő hidratálás : a metanolnál a még nagyobb kötéspolarizáció miatt teljes, más aldehideknél pedig részleges: . A legegyszerűbb aldehidek éles jellegzetes szagúak (például benzaldehid  - mandula illata ). A hidroxil-amin hatására oximmá alakulnak :

Ketonok

Szerves anyagok, amelyek molekuláiban a karbonilcsoport két szénhidrogéncsoporthoz kapcsolódik. A ketonok általános képlete: R 1 -CO-R 2 . Más karbonilvegyületek közül a ketonokban pontosan két, a karbonilcsoporthoz közvetlenül kapcsolódó szénatom jelenléte különbözteti meg őket a karbonsavaktól és származékaiktól, valamint az aldehidektől .

Karbonsavak

Olyan szerves vegyületek osztálya, amelyek molekulái egy vagy több funkciós karboxilcsoportot tartalmaznak -COOH. A savas tulajdonságokat az magyarázza, hogy ez a csoport viszonylag könnyen képes leszakítani a protont . Ritka kivételektől eltekintve a karbonsavak gyengék. Például a CH 3 COOH ecetsav savassági állandója 1,75⋅10-5 . A di- és trikarbonsavak erősebbek, mint a monokarbonsavak.

Amidok

Oxosavak származékai ( karbonsavak és ásványi anyagok egyaránt ) R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), amelyek formálisan a savas funkciójú hidroxilcsoportok -OH aminocsoportra (szubsztituálatlan ) helyettesítésének termékei. és helyettesített); aminok acilszármazékainak is tekinthetők . A nitrogénatomon egy, két vagy három acilszubsztituenst tartalmazó vegyületeket primer, szekunder és tercier amidoknak, a szekunder amidokat imideknek is nevezik . A karbonsavak amidjait - az RCO – NR1R2 karboxamidokat ( ahol R1 és R2 jelentése hidrogénatom, acil- vagy alkil-, aril- vagy más szénhidrogéncsoport) általában amidokként említik, más savak esetében az IUPAC szerint. ajánlások, amikor egy amidot előtagként adnak meg, a savmaradék neve feltüntetésre kerül, például a szulfonsavak amidjai RS (= O 2 NH 2 szulfamidoknak nevezzük . Amidok analógjai, amelyek formálisan az oxigén kalkogén helyettesítésének termékei , tioamidoknak , szelenamidoknak és telluroamidoknak nevezik [ 14] .

Aminok

Szerves vegyületek , amelyek az ammónia származékai , amelyek molekulájában egy, két vagy három hidrogénatomot szénhidrogén gyökök helyettesítenek . A szubsztituált hidrogénatomok száma szerint megkülönböztetünk primer (egy hidrogénatomot helyettesítünk), szekunder (három hidrogénatomból kettőt) és tercier (három hidrogénatomot háromból cserélünk) aminokat. Az [R4N ] + Cl- alakú kvaterner ammóniumvegyület az ammóniumsó szerves analógja . A nitrogénhez kapcsolódó szerves csoport jellege alapján megkülönböztetik az alifás CH 3 - N <, aromás C 6 H 5 - N < és zsíraromás (aromás és alifás gyököket tartalmazó) aminokat. A molekulában lévő NH 2 csoportok száma szerint az aminokat monoaminokra , diaminokra , három aminokra stb.

CAS regisztrációs szám

Minden vegyi anyag, és így a tudományos irodalomban leírt összes kémiai vegyület is hozzá van rendelve egy CAS-számhoz , egy kémiai absztrakt szolgáltatáshoz, amellyel az anyag azonosítható olyan adatbázisokban, mint például a PubChem .

Irodalom

  1. Alkoholok // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  2. Magasabb zsíralkoholok (alkalmazási területek, előállítási módok, fizikai és kémiai tulajdonságok) / Szerk.: S. M. Loktev. - M . : "Kémia", 1970. - 329 p.
  3. Kurts A. L., Brusova G. P., Demyanovich V. M. Egy- és kétértékű alkoholok, éterek és kén-analógjaik . Oktatási anyagok. Szerves kémia . Chemnet. Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Kara (1999). Letöltve: 2010. július 10.
  4. Markizova N. F., Grebenyuk A. N., Basharin V. A., Bonitenko E. Yu. Alkoholok. - Szentpétervár. : "Foliant", 2004. - 112 p. — (Toxikológia orvosoknak). - ISBN 5-93929-089-2 .
  5. Reutov O. A., Kurts A. L., Butin K. P. Szerves kémia. - 3. kiadás - M . : Binom. Tudáslaboratórium , 2010. - 2. évf. - ISBN 978-5-94774-614-9 .
  6. Alkoholok . Enciklopédia a munkavédelemről és a biztonságról. IV. kötet. szakasz XVIII. Útmutató könyvek. A kémiai vegyületek áttekintése . Iparbiztonsági, Munkavédelmi és Társadalmi Partnerségi Intézet. Letöltve: 2010. december 27.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ lásd: Párhuzamos pillantás módszer
  2. ↑ Kémiai vegyület - cikk a Nagy Szovjet Enciklopédiából . 
  3. ↑ Proust, J.-L. (1799). Kutatások a rézről, Ann. chim. 32 :26-54 . Kivonat , Henry M. Leicester és Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry, 1400-1900 , Cambridge, MA: Harvard, 1952. Hozzáférés dátuma: 2008-05-08.
  4. ↑ Helmenstine, Anne A többszörös arányok törvénye, probléma . 1 . Hozzáférés dátuma: 2012. január 31. Az eredetiből archiválva : 2012. december 7.
  5. ↑ többarányú törvény meghatározása
  6. ↑ többszörös arány törvénye (kémia  ) . — az Encyclopædia Britannica Online cikke .
  7. ↑ Aug. Kekule. Über die sg gepaarten Verbindungen und die Theorie der mehratomigen Radicale  (német)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : bolt. - 1857. - Bd. 104 , sz. 2 . - S. 129-150 . - doi : 10.1002/jlac.18571040202 .
  8. ↑ Aug. Kekule. Ueber die Constitution und die Metamorphosen der chemischen Verbindungen und über die chemische Natur des Kohlenstoffs  (német)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : bolt. - 1858. - Bd. 106 , sz. 2 . - S. 129-159 . - doi : 10.1002/jlac.18581060202 .
  9. ↑ Khomchenko G.P. Kémiai kézikönyv egyetemekre jelentkezők számára. - 3. kiadás helyes és további - M .: New Wave LLC Kiadó, CJSC ONIKS Kiadó, 2000. p. 334. ISBN 5-7864-0103-0 , ISBN 5-249-00264-1
  10. ↑ Alkoholok  _ _ IUPAC. Chemical Terminology Compendium, 2. kiadás. (az "Aranykönyv"). doi : 10.1351/goldbook.A00204 . Letöltve: 2010. szeptember 2. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 21..
  11. ↑ Enolok  . _ IUPAC. Chemical Terminology Compendium, 2. kiadás. (az "Aranykönyv"). doi : 10.1351/goldbook.E02124 . Letöltve: 2010. szeptember 2. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 21..
  12. ↑ Fenolok  . _ IUPAC. Chemical Terminology Compendium, 2. kiadás. (az "Aranykönyv"). doi : 10.1351/goldbook.P04539 . Letöltve: 2010. szeptember 2. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 21..
  13. ↑ észterek // IUPAG Gold Book
  14. ↑ amidok // IUPAC Gold Book

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban