化合物

化合物是一种纯净物，它由固定比例的不同元素组成的相同分子构成。化合物被认为是纯净的，因为构成它的粒子或分子包含两种或多种特定的元素或元素的原子，比例固定。我们也可以说，相同类型的分子结合形成化合物，所以它们被称为纯净物。而如果不同的分子形成一种物质，我们就不能称之为化合物。在这种情况下，它被称为混合物。

例如，水分子由2个氢原子和1个氧原子以固定比例结合而成，用H₂O表示；类似地，二氧化碳分子以固定比例包含1个碳原子和2个氧原子，如CO₂。同样，我们还有一氧化碳（CO）、氨（NH₃）和甲烷（CH₄）等分子。

如果原子不成固定比例结合，它们就不会形成化合物的分子。水分子总是包含2个H原子和1个O原子。如果氢原子和氧原子以不同的比例结合，它们就不会形成水分子。

因此，每种化合物都由分子构成，构成一个分子的原子在分子中始终以固定的比例存在。

化合物与分子不同，它们之间的一些主要区别如下：

分子与化合物的区别

化合物的性质

• 它们由两种或多种不同的元素以固定比例化学结合而成。
• 化合物是元素之间化学变化或反应的结果，其性质与构成它的粒子或元素完全不同。例如，当我们简单地混合铁粉和硫磺粉时，我们得到的是一种混合物，其性质与构成它的粒子铁和硫磺相同。然而，当混合物被加热时，会发生化学反应，形成一种称为硫磺铁的新化合物。它表现出与其构成元素铁和硫磺不同的性质。
• 它们可以通过电解等化学方法分解成构成粒子。它们不能通过过滤、蒸发、蒸馏、溶剂萃取或使用磁铁等简单的物理方法分解成其构成部分。例如，水不能通过过滤、蒸发、蒸馏、溶剂萃取或使用磁铁等物理方法分解成氢气或氧气。
• 化合物形成时，通常会放出或吸收能量。例如，当电流通过氢气和氧气时，会吸收能量并形成水。在二氧化碳（CO₂）形成过程中，当焦炭在空气或氧气中燃烧时，会放出热量。
• 化合物具有确定的分子式以及固定的沸点和熔点。
• 化合物是一种均质物质。例如，当在放大镜或显微镜下观察硫磺铁样品时，样品中的所有硫磺铁粒子都是相同的。

化合物的类型

化合物由化学键合的分子构成。因此，它们是化合物，可以分为两种类型：离子化合物和共价化合物。

i) 离子化合物

顾名思义，分子通过离子键结合在一起的化合物称为离子化合物。它们也称为极性化合物。在离子键中，电子从一种元素转移到另一种元素。倾向于失去电子以完成其八隅体或稳定性的元素失去电子，而倾向于获得电子以完成其八隅体或获得稳定性的元素则获得电子。

失去电子的原子变成阳离子（带正电的离子），而获得这些电子的原子变成阴离子（带负电的离子）。因此，我们可以说离子化合物是固态物质，由带相反电荷的离子构成。

离子化合物通常在金属与非金属反应时形成。金属倾向于失去电子，从而成为净正电荷的阳离子。另一方面，非金属倾向于获得电子，从而成为净负电荷的阴离子。因此，化合物是电子从一种元素转移到另一种元素的结果。

例如，在食盐NaCl中，钠（Na）和氯（Cl）原子通过离子键结合在一起，离子键是指一个原子失去电子，另一个原子获得电子的键。

类似地，氯化镁形成离子化合物，因为具有2个价电子的镁倾向于失去2个电子，而具有1个价电子的氯倾向于获得1个电子。在这里，Mg失去两个电子，所以会有两个氯原子。因此，一个Mg原子将两个电子失去给两个氯原子，形成离子化合物。

离子化合物的结构

带相反电荷的离子构成离子化合物，因此，它是由带相反电荷的离子以规则的重复结构堆积在一起的集合体，称为晶格结构或离子晶格。该结构中最小的重复单元称为化学式单元。它是带相反电荷的离子的最简单比例，没有净电荷，因为阳离子上的正电荷被阴离子上的负电荷中和。

例如，在离子化合物氯化钠（NaCl）中，钠离子和氯离子相互吸引，形成交替的Na⁺和Cl^-离子的三维结构。这些离子形成一个不带净电荷的氯化钠晶体，因为它具有等量的钠离子和氯离子。

因此，它们具有巨大的晶格结构，该结构由带相反电荷的离子（阴离子和阳离子）之间强大的静电力构成。晶格结构可以非常巨大，以至于一粒盐可能由1.2 x 10⁸个离子组成。

离子化合物可以是氧化物、氢氧化物、盐、硫化物以及大多数无机化合物。此外，离子化合物的结构取决于构成离子晶格结构的带相反电荷的离子。

离子化合物的性质

• 由于阳离子和阴离子之间强大的吸引力，它们通常处于固体状态。然而，它们很脆，因此施加压力时它们通常会碎成碎片。
• 它们是良好的导电体（熔融状态或水溶液状态），因为它们会形成离子；然而，在固体状态下，它们不能导电，因为离子由于固体状态的刚性结构而无法自由移动。因此，当我们加热离子化合物使其熔化时，离子之间的吸引力会被热量克服，它们变得可以自由移动，从而能够导电。类似地，当我们溶解离子化合物于水中时，吸引力减小，它们分裂成自由移动的离子，从而能够导电。因此，在熔融状态或水溶液状态下，它们会分解成自由漂浮的离子，使它们成为良好的导电体。
• 它们具有很高的熔点和沸点，因为需要大量的能量来打破离子之间的强大吸引力或打破由带相反电荷的离子之间的强大静电力维持的巨大晶格结构。只有大量的能量才能打破离子的重复模式。
• 它们只溶于极性溶剂，如水。它们不溶于其他非极性溶剂，如煤油、汽油等。它们溶于水的原因是它们在加入水中时会解离成离子。例如，氯化钠（NaCl）、氟化钠、硝酸铵溶解在水中时会解离成离子。由于这种性质，它们被用于牙膏、肥料等。
• 与分子化合物相比，它们具有更高的熔化焓和汽化焓。熔化焓是在恒定压力下熔化一摩尔固体所需的能量。而汽化焓是在恒定压力下汽化一摩尔液体化合物所需的能量。
• 它们的离子通过离子键结合在一起，离子键是由两个带相反电荷的离子通过静电力相互吸引而形成的。
• 像氯化钠（食盐）这样的离子化合物用于食品制备和作为电解质。

离子化合物的常见例子

• 氯化钠（NaCl）是一种离子化合物，其中离子晶格结构由钠离子和氯离子构成，它们通过离子键结合在一起。
• 氧化镁，其中镁离子和氧化物离子通过离子键结合。
• 氯化钙，其中钙离子和氯离子通过静电力相互吸引或键合，形成离子晶格结构。

类似地，离子化合物的其他例子包括溴化钠（NaBr）、溴化钾（KBr）、氟化钠（NaF）、氯化钾（KCl）、氧化钾（K₂O）、氧化镁（MgO）和碘化钾（KI）。

如何命名离子化合物？

命名离子化合物的方法是，首先写带正电荷的阳离子或原子，然后写带负电荷的阴离子或原子。例如，NaCl（Na⁺ & Cl^-）。我们也可以说，金属的元素符号写在前面，后面跟着非金属的元素符号。

共价化合物 I 分子化合物

共价化合物也称为分子化合物。它们是在化学反应中，两个或多个非金属原子通过共享电子结合而形成的。在共价或分子化合物中，非金属原子通过一种称为共价键的化学键结合在一起。共享的电子对称为共价键。

共价化合物的结构

由于原子之间共享电子和缺乏电子转移，共价化合物中不会形成离子。然而，像蔗糖这样的共价化合物可以像离子化合物一样存在于晶格结构中，但共价化合物中的吸引力比离子化合物弱。共价化合物中的吸引力主要是色散力，包括偶极子和某些情况下的氢键。

共价化合物的性质

• 它们在室温下可以以固体、液体和气体的形式存在，因为它们可以具有极性或非极性共价键。如果它们具有极性共价键，如水分子，它们主要以固体或液体状态存在。如果它们的分子中具有非极性共价键，它们主要以气态存在。此外，极性共价化合物比非极性共价化合物更硬，因为极性共价化合物的分子不如非极性化合物的分子自由移动。
• 它们具有较低的沸点和熔点。然而，极性共价化合物比非极性共价化合物具有更高的沸点或熔点，并且在它们变成液体和从液体变成气体之前能够保持更长的时间。
• 它们可溶于非极性液体，但很少溶于水。原因在于水是极性的，具有略带正电荷的末端和略带负电荷的末端。另一方面，非极性化合物周围有中性区域，因此倾向于不靠近带电区域，所以它们倾向于与其他非极性化合物聚集在一起，并倾向于与水分离，就像油和水不混合一样。油有许多非极性区域，所以它更容易聚集在一起并与水分离。极性共价化合物可能与水发生一些相互作用，但不如离子化合物那样强烈。
• 它们是各种状态（固体、液体或气体）下的不良导电体，因为它们不形成驱动电荷移动所需的离子。在共价化合物中，原子结合在一起，不会变成离子，因此没有东西可以携带电荷。
• 大多数共价化合物是易燃的，所以在加热时会很容易燃烧。有机性质的共价化合物大多容易燃烧，因为它们含有碳和氢，在高温下与氧气反应迅速。并非所有共价化合物都会燃烧，例如，水就不会燃烧。
• 它们也是不良的热导体，因为热量不会在其中传递，因为它们的分子不像离子化合物中的离子那样被牢固地保持。
• 它们的熔化焓较低，因为熔化时吸收的热量较少。它们的汽化焓也较低，即在恒定压力下汽化一摩尔液体化合物所需的能量。

共价化合物的常见例子

• 氧气（O₂）
• 氯气（Cl₂）
• PCl₃（三氯化磷）
• 乙醇（CH₃ CH₂ OH）
• 臭氧（O₃）
• 甲烷（CH₄）
• 蛋白质
• 脂类或脂肪
• 碳水化合物（CO₂）
• 核酸（DNA和RNA）

离子化合物与共价化合物的区别（表格形式）