Composé chimique - Chemical compound
Un composé chimique est une substance chimique composée de nombreuses molécules identiques (ou entités moléculaires ) composées d' atomes de plus d'un élément maintenus ensemble par des liaisons chimiques . Une molécule constituée d'atomes d'un seul élément n'est donc pas un composé.
Il existe quatre types de composés, selon la façon dont les atomes constitutifs sont maintenus ensemble :
- molécules maintenues ensemble par des liaisons covalentes
- composés ioniques maintenus ensemble par des liaisons ioniques
- composés intermétalliques maintenus ensemble par des liaisons métalliques
- certains complexes maintenus ensemble par des liaisons covalentes coordonnées .
Une formule chimique spécifie le nombre d'atomes de chaque élément dans une molécule composée, en utilisant les abréviations standard pour les éléments chimiques et les indices numériques . Par exemple, une molécule d' eau a la formule H 2 O indiquant deux atomes d' hydrogène liés à un atome d' oxygène . De nombreux composés chimiques ont un identifiant de numéro CAS unique attribué par le Chemical Abstracts Service . À l'échelle mondiale, plus de 350 000 composés chimiques (y compris des mélanges de produits chimiques) ont été enregistrés pour la production et l'utilisation.
Un composé peut être converti en une substance chimique différente par interaction avec une seconde substance via une réaction chimique . Dans ce processus, les liaisons entre les atomes peuvent être rompues dans l'une ou l'autre des substances en interaction ou dans les deux, et de nouvelles liaisons peuvent être formées.
Définitions
Toute substance constituée de deux ou plusieurs types différents d' atomes ( éléments chimiques ) dans une proportion stoechiométrique fixe peut être qualifiée de composé chimique ; le concept est plus facilement compris lorsqu'on considère les substances chimiques pures . Il s'ensuit qu'ils sont composés de proportions fixes de deux ou plusieurs types d'atomes que les composés chimiques peuvent être convertis, par réaction chimique , en composés ou substances ayant chacun moins d'atomes. Le rapport de chaque élément dans le composé est exprimé dans un rapport dans sa formule chimique. Une formule chimique est un moyen d'exprimer des informations sur les proportions d'atomes qui constituent un composé chimique particulier, en utilisant les abréviations standard pour les éléments chimiques et des indices pour indiquer le nombre d'atomes impliqués. Par exemple, l' eau est composée de deux atomes d'hydrogène liés à un atome d' oxygène : la formule chimique est H 2 O. Dans le cas de composés non stoechiométriques , les proportions peuvent être reproductibles quant à leur préparation, et donner des proportions fixes de leur éléments constitutifs, mais des proportions qui ne sont pas intégrales [par exemple, pour l'hydrure de palladium , PdH x (0,02 < x < 0,58)].
Les composés chimiques ont une structure chimique unique et définie maintenue ensemble dans un arrangement spatial défini par des liaisons chimiques . Les composés chimiques peuvent être des composés moléculaires liés par des liaisons covalentes , des sels liés par des liaisons ioniques , des composés intermétalliques liés par des liaisons métalliques ou le sous-ensemble de complexes chimiques liés par des liaisons covalentes coordonnées . Les éléments chimiques purs ne sont généralement pas considérés comme des composés chimiques, échouant à l'exigence de deux atomes ou plus, bien qu'ils soient souvent constitués de molécules composées de plusieurs atomes (comme dans la molécule diatomique H 2 , ou la molécule polyatomique S 8 , etc.). De nombreux composés chimiques ont un identifiant numérique unique attribué par le Chemical Abstracts Service (CAS) : son numéro CAS .
Il existe une nomenclature variable et parfois incohérente qui différencie les substances, qui incluent des exemples véritablement non stoechiométriques, des composés chimiques, qui nécessitent des rapports fixes. De nombreuses substances chimiques solides, par exemple de nombreux minéraux silicatés, sont des substances chimiques, mais n'ont pas de formules simples reflétant la liaison chimique des éléments les uns aux autres dans des rapports fixes ; même ainsi, ces substances cristallines sont souvent appelées " composés non stoechiométriques ". On peut affirmer qu'ils sont liés à, plutôt que d'être des composés chimiques, dans la mesure où la variabilité de leurs compositions est souvent due soit à la présence d'éléments étrangers piégés dans la structure cristalline d'un véritable composé chimique autrement connu , soit à des perturbations. dans la structure par rapport au composé connu qui résultent d'un excès de déficit des éléments constitutifs à des endroits dans sa structure ; de telles substances non stoechiométriques forment la majeure partie de la croûte et du manteau de la Terre. D'autres composés considérés comme chimiquement identiques peuvent avoir des quantités variables d' isotopes lourds ou légers des éléments constitutifs, ce qui modifie légèrement le rapport des éléments en masse.
Les types
Molécules
Une molécule est un groupe électriquement neutre de deux atomes ou plus maintenus ensemble par des liaisons chimiques. Une molécule peut être homonucléaire , c'est-à-dire constituée d'atomes d'un élément chimique, comme avec deux atomes dans la molécule d' oxygène (O 2 ); ou il peut être hétéronucléaire , un composé chimique composé de plus d'un élément, comme avec l' eau (deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène ; H 2 O).
Composés ioniques
Un composé ionique est un composé chimique composé d' ions maintenus ensemble par des forces électrostatiques appelées liaisons ioniques . Le composé est globalement neutre, mais se compose d'ions chargés positivement appelés cations et d'ions chargés négativement appelés anions . Ceux-ci peuvent être des ions simples tels que le sodium (Na + ) et le chlorure (Cl − ) dans le chlorure de sodium , ou des espèces polyatomiques telles que l' ammonium ( NH+
4) et carbonate ( CO2−
3) ions dans le carbonate d'ammonium . Les ions individuels au sein d'un composé ionique ont généralement plusieurs voisins les plus proches, ils ne sont donc pas considérés comme faisant partie de molécules, mais faisant plutôt partie d'un réseau tridimensionnel continu, généralement dans une structure cristalline .
Les composés ioniques contenant des ions basiques hydroxyde (OH − ) ou oxyde (O 2− ) sont classés comme bases. Les composés ioniques sans ces ions sont également appelés sels et peuvent être formés par des réactions acido-basiques . Les composés ioniques peuvent également être produits à partir de leurs ions constitutifs par évaporation de leur solvant , la précipitation , la congélation , une réaction à l' état solide , ou le transfert d'électrons réaction de réactifs de métaux avec des non-métaux réactifs, tels que les halogènes gazeux.
Les composés ioniques ont généralement des points de fusion et d' ébullition élevés et sont durs et cassants . En tant que solides, ils sont presque toujours électriquement isolants , mais lorsqu'ils sont fondus ou dissous, ils deviennent très conducteurs , car les ions sont mobilisés.
Composés intermétalliques
Un composé intermétallique est un type d' alliage métallique qui forme un composé à l'état solide ordonné entre deux ou plusieurs éléments métalliques. Les intermétalliques sont généralement durs et cassants, avec de bonnes propriétés mécaniques à haute température. Ils peuvent être classés en composés intermétalliques stoechiométriques ou non stoechiométriques.
Complexes
Un complexe de coordination se compose d'un atome ou d'un ion central, qui est généralement métallique et est appelé centre de coordination , et d'un réseau environnant de molécules ou d'ions liés, qui sont à leur tour appelés ligands ou agents complexants. De nombreux composés contenant des métaux , en particulier ceux des métaux de transition , sont des complexes de coordination. Un complexe de coordination dont le centre est un atome de métal est appelé un complexe métallique d'élément de bloc d.
Collage et forces
Les composés sont maintenus ensemble par une variété de différents types de liaisons et de forces. Les différences dans les types de liaisons dans les composés diffèrent en fonction des types d'éléments présents dans le composé.
Les forces de dispersion de Londres sont la force la plus faible de toutes les forces intermoléculaires . Ce sont des forces d'attraction temporaires qui se forment lorsque les électrons de deux atomes adjacents sont positionnés de manière à créer un dipôle temporaire . De plus, les forces de dispersion de London sont responsables de la condensation des substances non polaires en liquides et du gel supplémentaire à un état solide en fonction de la basse température de l'environnement.
Une liaison covalente , également appelée liaison moléculaire, implique le partage d'électrons entre deux atomes. Principalement, ce type de liaison se produit entre des éléments proches les uns des autres sur le tableau périodique des éléments , mais il est observé entre certains métaux et non-métaux. Cela est dû au mécanisme de ce type de liaison. Les éléments proches les uns des autres dans le tableau périodique ont tendance à avoir des électronégativités similaires , ce qui signifie qu'ils ont une affinité similaire pour les électrons. Étant donné qu'aucun élément n'a une affinité plus forte pour donner ou gagner des électrons, les éléments partagent des électrons, de sorte que les deux éléments ont un octet plus stable .
La liaison ionique se produit lorsque les électrons de valence sont complètement transférés entre les éléments. Contrairement à la liaison covalente, cette liaison chimique crée deux ions de charges opposées. Les métaux dans la liaison ionique perdent généralement leurs électrons de valence, devenant un cation chargé positivement . Le non-métal gagnera les électrons du métal, faisant du non-métal un anion chargé négativement . Comme indiqué, des liaisons ioniques se produisent entre un donneur d'électrons, généralement un métal, et un accepteur d'électrons, qui a tendance à être un non-métal.
La liaison hydrogène se produit lorsqu'un atome d'hydrogène lié à un atome électronégatif forme une connexion électrostatique avec un autre atome électronégatif par l'interaction de dipôles ou de charges.
Réactions
Un composé peut être converti en une composition chimique différente par interaction avec un deuxième composé chimique via une réaction chimique . Dans ce processus, les liaisons entre les atomes sont rompues dans les deux composés en interaction, puis les liaisons sont reformées de sorte que de nouvelles associations se forment entre les atomes. Schématiquement, cette réaction pourrait être décrite comme AB + CD → AD + CB , où A, B, C et D sont chacun des atomes uniques ; et AB, AD, CD et CB sont chacun des composés uniques.
Voir également
Les références
Lectures complémentaires
- Robert Siegfried (2002), Des éléments aux atomes : une histoire de la composition chimique , American Philosophical Society, ISBN 978-0-87169-924-4