基本介紹
- 中文名：化合物
- 外文名：compound
定義,分類,按組成分類,按化學鍵分類,特點介紹,數量,鑑定方法,
定義
化合物為由二種或二種以上不同元素所組成的純淨物。組成此化合物的不同原子間必以一定比例存在，換言之，化合物不論來源如何，其均有一定組成。在日常生活里，氯化鈉、及蒸餾水（水），均為常見的化合物。由這些化合物中，人們發現它們的性質彼此各不相同，食鹽為鈉離子和氯離子所組成；糖為碳、氫及氧等原子所組成；氫氣在氧中燃燒則反應生成水。這些事實，表示二種或多種物質可以反應生成一種新物質，這新物質就是化合物。新物質的性質和原物質的性質完全不同。通常化學上藉此方式來決定一質之該性是否為化合物。又假如一純質可以分解為二種或二種以上之質，則原來之質必為化合物。例如熔融食鹽，通以電流，可完全分解為鈉及氯原子，故食鹽為一種化合物。
化合物
化合物成分子狀態者稱為分子化合物，如水、糖等。化合物由離子結合者稱為離子化合物，如食鹽、芒硝等。化合物可用化學式來表示，化學式是由化合物中所含各元素之符號所組成。例如由兩種元素構成的二元化合物，在書寫其化學式時，如同命其英文名稱，金屬元素寫在前，而較少金屬性者其次。如食鹽（氯化鈉）的化學式為NaCl。當化合物中不同元素間原子數目不等時，其比率可寫在符號下以數字表示之。如蔗糖的化學式為
，表示糖由十二個碳原子、二十二個氫原子，和十一個氧原子所組成。
分類
對化合物的分類，是研究化學物質分類的一個主要內容。時下通行的化合物分類方法是按化合物分子的不同來分類。
雜化化合物
按組成分類
可以把化合物分為有機化合物和無機化合物。
有機化合物：有機化合物含碳的化合物（但含碳的化合物不一定是有機物）。僅含碳、氫兩種元素的化合物叫做烴。如甲烷（CH4）是烷烴、乙烯（C2H4）是烯烴、乙炔（C2H2）是炔烴，苯（C6H6）是芳香烴。有機物是含碳元素的化合物（除CO2、CO、H2CO3以及碳酸鹽外）如CH4、C2H5OH、CH3COOH都含有碳（C）元素。
無機化合物：無機化合物為不含碳氫化合物，如H2O、KClO3、MnO2、KMnO4、NaOH等等，都是無機物。無機物可以具體分為以下幾類：
酸：由氫和酸根離子構成的物質是酸。如HCl、HNO3、H2SO4。需要注意的是，氨基磺酸、乙酸等是有機物，分別屬於磺酸和羧酸類，它們也被當作是廣義的酸，而不再區分是否是無機物。
鹼：由陽離子和氫氧根離子構成的物質是鹼。如LiOH、NaOH、Ca(OH)2、NH3·H2O、NH2OH等。
鹽：由陽離子和酸根離子構成的物質是鹽，如K2SO4、HgCl2、Ba(NO3)2等。它們分別有K、Hg、Ba離子和相應的酸根離子SO4、Cl-和NO3。Cu(CH3COO)2是乙酸銅，雖然含有乙酸（有機酸）的酸根，但仍然被認為是無機物。（對於有碳-金屬共價鍵的才認為是金屬有機化合物）
氧化物：由兩種元素組成且其中一種是負價氧的化合物為氧化物，如CeO2、MnO2、K2O、N2O、XeO4等。對於H2O2、Na2O2一類的過氧化物，在中學階段仍認為是氧化物。實際上，H2O2是一種弱酸，O2為其酸根離子，因此Na2O2是鹽。
碳化物：由兩種元素組成且其中一種是負價碳的化合物為碳化物，如WC、CaC2、Fe3C等。CO2雖然由兩種元素組成，但其中碳是正價，因此不是碳化物，而是氧化物。
按化學鍵分類
從鈉和氯的原子結構看，鈉原子的最外電子層有1個電子，容易失去，氯原子的最外電子層有7個電子，容易得到1個電子，從而使最外層都達到8個電子的穩定結構。所以當鈉跟氯反應時，氣態鈉原子的最外電子層的1個電子轉移到氣態氯原子最外電子層上去，這樣，兩個原子的最外電子層都成了8個電子的穩定結構。
化合物分子式
在這個過程中，鈉原子因失去1個電子而帶上了1個單位的正電荷；氯原子因得到1個電子而帶上了1個單位的負電荷。這種帶電的原子叫做離子。帶正電的離子叫做陽離子，如鈉離子（Na）；帶負電的離子叫做陰離子，如氯離子（Clˉ）。這兩種帶有相反電荷的離子之間相互作用，就形成化合物氯化鈉。它呈電中性。
在通常情況下，氯化鈉是固體。像氯化鈉這種由陰、陽離子相互作用而構成的化合物，就是離子化合物。如氯化鉀（KCl），氯化鎂（MgCl2），氯化鈣（CaCl2），氟化鈣（CaF2）等都是離子化合物。帶電的原子團也叫離子，如硫酸根離子，氫氧根離子（OHˉ）等。硫酸鋅（ZnSO4），碳酸鈉（Na2CO3）、氫氧化鈉（NaOH）等也是離子化合物。
共價化合物：鹽酸是氯化氫氣體的水溶液。氫氣跟氯氣化合可以生成氯化氫氣體。
氯和氫都是非金屬元素，不僅氯原子很容易獲得1個電子形成最外層8個電子的穩定結構，而且氫原子也容易獲得1個電子形成最外層2個電子的穩定結構。這兩種元素的原子獲得電子難易的程度相差不大，所以都未能把對方的電子奪取過來。兩種元素的原子相互作用的結果是雙方各以最外層1個電子組成一個電子對，這個電子對為兩個原子所共用，在兩個原子核外的空間運動，從而使雙方最外層都達到穩定結構。這種電子對，叫共用電子對。共用電子對受兩個核的共同吸引，使兩個原子形成化合物的分子。在氯化氫分子裡，由於氯原子對於電子對的吸引力比氫原子的稍強一些，所以電子對偏向氯原子一方，因此氯原子一方略顯負電性，氫原子一方略顯正電性，但作為分子整體仍呈電中性。
像氯化氫這樣以共用電子對形成分子的化合物，叫共價化合物。如水、二氧化碳等都是共價化合物。
配位化合物：由中心原子（或離子 )）和幾個配體分子（或離子）以配位鍵相結合而形成的複雜分子或離子，通常稱為配位單元。凡是含有配位單元的化合物都稱做配位化合物，簡稱配合物，也叫絡合物。配位化合物是共價化合物的一種。
Ni(CO)4 都是配位單元， 分別稱作配陽離子、配陰離子、配分子。
[ Co(NH3)6]Cl3 ， K3[Cr(CN)6]， Ni(CO)4 都是配位化合物。[Co(NH3)6] [Cr(CN)6] 也是配位化合物。判斷的關鍵在於是否含有配位單元。
特點介紹
化合物具有一定的特性，通常還具有一定的組成。
例：水是化合物，常溫下是液體，沸點100℃，冰點0℃，由氫、氧兩種元素組成。1個水分子H2O由2個氫原子和1個氧原子組成。
例：氯化鈉（sodium chloride， NaCl）是一種通過鹽酸（hydrochloric acid， HCl）和氫氧化鈉（sodium hydroxide， NaOH）的化學作用（中和反應）而成的化合物。HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
與混合物區別：
(1)化合物組成元素不再保持單質狀態時的性質；混合物沒有固定的性質，各物質保持其原有性質（如沒有固定的熔、沸點）。
化合物
(2)化合物組成元素必須用化學方法才可分離；
(3)化合物組成通常恆定。混合物由不同種物質混合而成，沒有一定的組成，不能用一種化學式表示。
元素、單質、化合物的主要區別：
要明確單質和化合物是從元素角度引出的兩個概念，即由同種元素組成的純淨物叫做單質，由不同種元素組成的純淨物叫做化合物。無論是在單質還是化合物中，只要是具有相同核電荷數的一類原子，都可以稱為某元素。
三者的主要區別是：元素是組成物質的成分，而單質和化合物是指元素的兩種存在形式，是具體的物質。元素可以組成單質和化合物，而單質不能組成化合物。
化合物與固溶體的區別
相同：均為單相材料。
不同：A和B形成固溶體後，其結構與主晶體一致，A與B間無確定的摩爾比，可以在一定範圍內波動，如紅寶石，A與B形成化合物AmBn後，生成物結構即不同於A也不同於B，是一種新結構，A與B存在一定摩爾比。
非等比化合物
在通常人們的印象當中，化合物都是由幾種固定的按簡單數學配比的元素所組成，然而更多的化合物卻是非等比化合物，尤其是無機化合物。所謂非等比化合物，就是組成是非計量比或非整比的化合物，即這些化合物的組成原子間不為小整數比，且組成可在一定範圍內變化，不符合定組成定律。
最新的研究表明，該類化合物大致包括以下幾類：
(1)由兩種或多種金屬共熔形成的合金體系。由於各類合金可能存在多種相平衡點，因而形 成了多種組成可變的合金化合物。如鋼由Fe與C組成的二元體系中，由於組成的不同可形成奧氏體、萊氏體、馬氏體和珠光體等不同的相。
(2)在岩鹽體系中，晶格中由於生成極小部分的缺陷而呈現特殊顏色的化合物，如下鈉蒸氣中加熱氯化鈉形成Na+δCl(δ<<1)，是一種淺綠色化合物。
數量
物質世界是多姿多彩的，從古代最原始的分類（金、木、水、火、土）到現代（截至2013年12月12日）有確定組成的幾十萬種化合物，每年還有大量新的化合物被發現。
已知的化合物的數量，各方面的統計不太一致。比較公認的是美國《化學文摘》編輯部的統計：已發現天然存在的化合物和人工合成的化合物，大約有三百多萬種。這些化合物有的是由兩種元素組成的，有的是由三種、四種以至更多的化學元素組成的。 每年依然有新合成的化合物數量達30餘萬，其中90%以上是有機化合物。
鑑定方法
化合物純度的鑑定方法，從快速、便宜、簡便的要求出發，主要來之於以下幾點：
TLC純度的鑑定：
1 展開溶劑的選擇，不只是至少需要3種不同極性展開系統展開，是首先要選擇三種分子間作用力不同的溶劑系統，如氯仿\甲醇，環己烷\乙酸乙酯，正丁醇\醋酸\水，分別展開來確定組分是否為單一斑點。這樣做的好處是很明顯的，通過組份間的各種差別將組分分開，有可能幾個相似組份在一種溶劑系統中是單一斑點，因為該溶劑系統與這幾個組分的分子間力作用無顯著的差別，不足以在TLC區分。而換了分子間作用力不同的另一溶劑系統，就有可能分開。這是用3種不同極性展開系統展開所不能達到的。
2 對於一種溶劑系統正如wxw0825所言，至少需要3種不同極性展開系統展開，其一種極性的展開系統將目標組分的Rf推至0.5，另兩極性的展開系統將目標組分的Rf推至0.8，0.2。作用是檢查有沒有極性比目標組分更大或更小的雜質。
3 顯色方法，光展開是不夠的，還要用各種顯色方法。一般一定要使用通用型顯色劑，如10%硫酸，碘，因為每種顯色劑（不論是通用型顯色劑，還是專屬顯色劑在工作中都遇到他們都有一化合物不顯色的時候），再根據組分可能含有混雜組份的情況，選用專屬顯色劑。只有在多個顯色劑下均為單一斑點，這時才能下結論樣品為薄層純
熔程判斷純度：
原理很簡單，純化合物，熔程很短，1，2度。混合物熔點下降，熔程變長。
HPLC的純度鑑定：
對於HPLC因為常用的系統較少，加之其分離效果好，一般不要求選擇三種分子間作用力不同的溶劑系統，只要求選這三種不同極性的溶劑系統，使目標峰在不同的保留時間出峰。
軟電離質譜的純度鑑定：
如ESI-MS，APCI-MS。大極性化合物選用ESI-MS，極性很小的化合物選用APCI-MS，這些軟電離質譜的特點是只給出化合物的準分子離子峰，通過正負離子的相互溝通來確定分子量。如果樣品不純，就會檢出多對準分子離子峰，不但確定了純度，還能明確混雜物的分子量。
核磁共振的純度鑑定：
從氫譜中如果發現有很多積分不到一的小峰，就有可能是樣品是樣品中的雜質。利用門控去偶的技術通過對碳譜的定量也能實現純度鑑定。
對化合物純度，世界上不存在100%純的化合物。希望要多高的純度應該與目的有關，例如，想測核磁共振鑑定結構，一般要求95%的純度，如果想測EI-MS，純度越高越好。99%以上。
以上的方法都不能區分對應異構體。
