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El agua pura (H 2 O) es un ejemplo de compuesto. El modelo de bola y palo de la molécula muestra la asociación espacial de dos partes de hidrógeno (blanco) y una parte (s) de oxígeno (rojo)

Un compuesto químico es una sustancia química compuesta por muchas moléculas idénticas (o entidades moleculares ) compuestas por átomos de más de un elemento unidos por enlaces químicos . Por tanto, una molécula formada por átomos de un solo elemento no es un compuesto.

Hay cuatro tipos de compuestos, dependiendo de cómo se mantengan unidos los átomos constituyentes:

Una fórmula química especifica el número de átomos de cada elemento en una molécula compuesta, utilizando las abreviaturas estándar para los elementos químicos y subíndices numéricos . Por ejemplo, una molécula de agua tiene la fórmula H 2 O que indica dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno . Muchos compuestos químicos tienen un identificador de número CAS único asignado por el Chemical Abstracts Service . A nivel mundial, se han registrado para producción y uso más de 350.000 compuestos químicos (incluidas mezclas de productos químicos). [1]

Un compuesto se puede convertir en una sustancia química diferente mediante la interacción con una segunda sustancia mediante una reacción química . En este proceso, los enlaces entre los átomos pueden romperse en una o ambas sustancias que interactúan y se pueden formar nuevos enlaces.

Definiciones

Cualquier sustancia que consta de dos o más tipos diferentes de átomos ( elementos químicos ) en una proporción estequiométrica fija puede denominarse compuesto químico ; el concepto se comprende más fácilmente cuando se consideran sustancias químicas puras . [2] : 15 [3] [4] Se deduce de que están compuestos por proporciones fijas de dos o más tipos de átomos que los compuestos químicos pueden convertirse, mediante una reacción química , en compuestos o sustancias, cada uno de los cuales tiene menos átomos. [5] La proporción de cada elemento en el compuesto se expresa en una proporción en su fórmula química. [6] ALa fórmula química es una forma de expresar información sobre las proporciones de átomos que constituyen un compuesto químico particular, utilizando las abreviaturas estándar de los elementos químicos y subíndices para indicar el número de átomos involucrados. Por ejemplo, el agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno : la fórmula química es H 2 O. En el caso de compuestos no estequiométricos , las proporciones pueden ser reproducibles con respecto a su preparación y dar proporciones fijas de su elementos componentes, pero proporciones que no son integrales [por ejemplo, para hidruro de paladio , PdH x (0.02 <x <0.58)].[7]

Los compuestos químicos tienen una estructura química única y definida que se mantiene unida en una disposición espacial definida por enlaces químicos . Los compuestos químicos pueden ser compuestos moleculares unidos por enlaces covalentes , sales unidas por enlaces iónicos , compuestos intermetálicos unidos por enlaces metálicos o el subconjunto de complejos químicos que se mantienen unidos por enlaces covalentes coordinados . [8] Elementos químicos purosgeneralmente no se consideran compuestos químicos, no cumpliendo con el requisito de dos o más átomos, aunque a menudo consisten en moléculas compuestas por múltiples átomos (como en la molécula diatómica H 2 , o la molécula poliatómica S 8 , etc.). [8] Muchos compuestos químicos tienen un identificador numérico único asignado por el Chemical Abstracts Service (CAS): su número CAS .

Existe una nomenclatura variada y a veces inconsistente que diferencia las sustancias, que incluyen ejemplos verdaderamente no estequiométricos, de los compuestos químicos, que requieren las proporciones fijas. Muchas sustancias químicas sólidas, por ejemplo, muchos minerales de silicato, son sustancias químicas, pero no tienen fórmulas simples que reflejen la unión química de elementos entre sí en proporciones fijas; aun así, estas sustancias cristalinas a menudo se denominan " compuestos no estequiométricos ". Se puede argumentar que están relacionados, en lugar de ser compuestos químicos, en la medida en que la variabilidad en sus composiciones a menudo se debe a la presencia de elementos extraños atrapados dentro de la estructura cristalina de un verdadero compuesto químico conocido., o debido a perturbaciones en la estructura con respecto al compuesto conocido que surgen debido a un exceso de déficit de los elementos constituyentes en lugares de su estructura; estas sustancias no estequiométricas forman la mayor parte de la corteza y el manto de la Tierra. Otros compuestos considerados químicamente idénticos pueden tener cantidades variables de isótopos pesados ​​o ligeros de los elementos constituyentes, lo que cambia ligeramente la proporción de elementos por masa.

Tipos

Moléculas

Artículo principal: molécula

Una molécula es un grupo eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos por enlaces químicos. [9] [10] [11] [12] [13] Una molécula puede ser homonuclear , es decir, consta de átomos de un elemento químico, como ocurre con dos átomos en la molécula de oxígeno (O 2 ); o puede ser heteronuclear , un compuesto químico compuesto por más de un elemento, como el agua (dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno; H 2 O).

Compuestos iónicos

Artículo principal: compuesto iónico

Un compuesto iónico es un compuesto químico compuesto de iones que se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas denominadas enlace iónico . El compuesto es neutro en general, pero consta de iones cargados positivamente llamados cationes e iones cargados negativamente llamados aniones . Estos pueden ser iones simples como el sodio (Na + ) y el cloruro (Cl - ) en el cloruro de sodio , o especies poliatómicas como el amonio ( NH+
4) y carbonato ( CO2−
3) iones en carbonato de amonio . Los iones individuales dentro de un compuesto iónico generalmente tienen múltiples vecinos más cercanos, por lo que no se consideran parte de moléculas, sino parte de una red tridimensional continua, generalmente en una estructura cristalina .

Los compuestos iónicos que contienen iones básicos hidróxido (OH - ) u óxido (O 2− ) se clasifican como bases. Los compuestos iónicos sin estos iones también se conocen como sales y pueden formarse mediante reacciones ácido-base . Los compuestos iónicos también pueden producirse a partir de sus iones constituyentes por evaporación de su disolvente , precipitación , congelación , una reacción de estado sólido , o la transferencia de electrones de reacción de reactivos metales con no metales reactivos, tales como halógeno gases.

Los compuestos iónicos suelen tener altos puntos de fusión y ebullición , y son duros y quebradizos . Como sólidos, casi siempre son eléctricamente aislantes , pero cuando se funden o disuelven se vuelven altamente conductores , porque los iones se movilizan.

Compuestos intermetálicos

Artículo principal: Compuesto intermetálico

Un compuesto intermetálico es un tipo de aleación metálica que forma un compuesto de estado sólido ordenado entre dos o más elementos metálicos. Los intermetálicos son generalmente duros y quebradizos, con buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas. [14] [15] [16] Se pueden clasificar como compuestos intermetálicos estequiométricos o no estequiométricos. [14]

Complejos

Artículo principal: Complejo de coordinación

Un complejo de coordinación consta de un átomo o ión central, que generalmente es metálico y se denomina centro de coordinación , y una matriz circundante de moléculas o iones unidos, que a su vez se conocen como ligandos o agentes complejantes. [17] [18] [19] Muchos compuestos que contienen metales, especialmente los de metales de transición , son complejos de coordinación. [20] Un complejo de coordinación cuyo centro es un átomo metálico se denomina complejo metálico de d elemento de bloque.

Vinculación y fuerzas

Los compuestos se mantienen unidos a través de una variedad de diferentes tipos de enlaces y fuerzas. Las diferencias en los tipos de enlaces en los compuestos difieren según los tipos de elementos presentes en el compuesto.

Las fuerzas de dispersión de Londres son la fuerza más débil de todas las fuerzas intermoleculares . Son fuerzas de atracción temporales que se forman cuando los electrones de dos átomos adyacentes se colocan de modo que crean un dipolo temporal . Además, las fuerzas de dispersión de London son responsables de condensar sustancias no polares en líquidos y de congelarse aún más a un estado sólido dependiendo de qué tan baja sea la temperatura del medio ambiente. [21]

Un enlace covalente , también conocido como enlace molecular, implica el intercambio de electrones entre dos átomos. Principalmente, este tipo de enlace ocurre entre elementos que se encuentran cerca unos de otros en la tabla periódica de elementos , sin embargo, se observa entre algunos metales y no metales. Esto se debe al mecanismo de este tipo de vínculo. Los elementos que se encuentran cerca unos de otros en la tabla periódica tienden a tener electronegatividades similares , lo que significa que tienen una afinidad similar por los electrones. Dado que ninguno de los elementos tiene una afinidad más fuerte para donar o ganar electrones, hace que los elementos compartan electrones, por lo que ambos elementos tienen un octeto más estable .

El enlace iónico ocurre cuando los electrones de valencia se transfieren completamente entre elementos. En oposición al enlace covalente, este enlace químico crea dos iones con carga opuesta. Los metales en el enlace iónico generalmente pierden sus electrones de valencia, convirtiéndose en un catión con carga positiva . El no metal obtendrá los electrones del metal, lo que hará que el no metal sea un anión con carga negativa . Como se describe, los enlaces iónicos se producen entre un donante de electrones, generalmente un metal, y un aceptor de electrones, que tiende a ser un no metal. [22]

El enlace de hidrógeno ocurre cuando un átomo de hidrógeno unido a un átomo electronegativo forma una conexión electrostática con otro átomo electronegativo a través de dipolos o cargas que interactúan. [23] [24] [25] [26]

Reacciones

Artículo principal: reacción química

Un compuesto se puede convertir en una composición química diferente mediante la interacción con un segundo compuesto químico mediante una reacción química . En este proceso, los enlaces entre los átomos se rompen en ambos compuestos que interactúan y luego se reforman los enlaces para que se establezcan nuevas asociaciones entre los átomos. Esquemáticamente, esta reacción podría describirse como AB + CD → AD + CB , donde A, B, C y D son átomos únicos; y AB, AD, CD y CB son compuestos únicos.

Ver también

  • Estructura química
  • Nomenclatura IUPAC
  • Diccionario de fórmulas químicas
  • Lista de compuestos

Referencias

  1. ^ Wang, Zhanyun; Walker, Glen W .; Muir, Derek CG; Nagatani-Yoshida, Kakuko (22 de enero de 2020). "Hacia una comprensión global de la contaminación química: un primer análisis integral de los inventarios químicos nacionales y regionales" . Ciencia y tecnología ambientales . 54 (5): 2575-2584. doi : 10.1021 / acs.est.9b06379 . PMID  31968937 .
  2. ^ Whitten, Kenneth W .; Davis, Raymond E .; Peck, M. Larry (2000), Química general (6.a ed.), Fort Worth, TX: Saunders College Publishing / Harcourt College Publishers, ISBN 978-0-03-072373-5
  3. ^ Brown, Theodore L .; LeMay, H. Eugene; Bursten, Bruce E .; Murphy, Catherine J .; Woodward, Patrick (2013), Química: La ciencia central (3ª ed.), Frenchs Forest, Nueva Gales del Sur: Pearson / Prentice Hall, págs. 5-6, ISBN 9781442559462
  4. ^ Hill, John W .; Petrucci, Ralph H .; McCreary, Terry W .; Perry, Scott S. (2005), Química general (4ª ed.), Upper Saddle River, Nueva Jersey: Pearson / Prentice Hall, pág. 6, ISBN 978-0-13-140283-6, archivado desde el original el 22 de marzo de 2009
  5. ↑ Wilbraham, Antony; Matta, Michael; Staley, Dennis; Waterman, Edward (2002), Química (1ª ed.), Upper Saddle River, Nueva Jersey: Pearson / Prentice Hall, pág. 36 , ISBN 978-0-13-251210-7
  6. ^ "Compuesto químico" . ScienceDaily . Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2017 . Consultado el 13 de septiembre de 2017 .
  7. ^ Manchester, FD; San-Martin, A .; Pitre, JM (1994). "El sistema H-Pd (hidrógeno-paladio)". Revista de Equilibrios de Fase . 15 : 62–83. doi : 10.1007 / BF02667685 . S2CID 95343702 .  Diagrama de fases para el sistema de paladio-hidrógeno
  8. ^ a b Atkins, Peter ; Jones, Loretta (2004). Principios químicos: la búsqueda de la comprensión . WH Freeman. ISBN 978-0-7167-5701-6.
  9. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " Molécula ". doi : 10.1351 / goldbook.M04002
  10. ^ Ebbin, Darrell D. (1990). Química general (3ª ed.). Boston: Houghton Mifflin Co. ISBN  978-0-395-43302-7.
  11. ^ Marrón, TL; Kenneth C. Kemp; Theodore L. Brown; Harold Eugene LeMay; Bruce Edward Bursten (2003). Química: la ciencia central (9ª ed.). Nueva Jersey: Prentice Hall . ISBN 978-0-13-066997-1.
  12. ^ Chang, Raymond (1998). Química (6ª ed.). Nueva York: McGraw Hill . ISBN 978-0-07-115221-1.
  13. ^ Zumdahl, Steven S. (1997). Química (4ª ed.). Boston: Houghton Mifflin. ISBN 978-0-669-41794-4.
  14. ↑ a b Askeland, Donald R .; Wright, Wendelin J. (enero de 2015). "11-2 Compuestos intermetálicos". La ciencia y la ingeniería de los materiales (Séptima ed.). Boston, MA. págs. 387–389. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC  903959750 .
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  19. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " entidad de coordinación ". doi : 10.1351 / goldbook.C01330
  20. ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  21. ^ "Fuerzas de dispersión de Londres" . www.chem.purdue.edu . Archivado desde el original el 13 de enero de 2017 . Consultado el 13 de septiembre de 2017 .
  22. ^ "Enlaces iónicos y covalentes" . Química LibreTexts . 2013-10-02. Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2017 . Consultado el 13 de septiembre de 2017 .
  23. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " enlace de hidrógeno ". doi : 10.1351 / goldbook.H02899
  24. ^ "Enlaces de hidrógeno" . chemistry.elmhurst.edu . Archivado desde el original el 19 de noviembre de 2016 . Consultado el 28 de octubre de 2017 .
  25. ^ "Enlace de hidrógeno" . www.chem.purdue.edu . Archivado desde el original el 8 de agosto de 2011 . Consultado el 28 de octubre de 2017 .
  26. ^ "enlace intermolecular - enlaces de hidrógeno" . www.chemguide.co.uk . Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2016 . Consultado el 28 de octubre de 2017 .

Otras lecturas

  • Robert Siegfried (2002), De los elementos a los átomos: una historia de la composición química , American Philosophical Society, ISBN 978-0-87169-924-4