Compuesto químico

Un compuesto químico  es una sustancia compleja que consta de átomos unidos químicamente de dos o más elementos (moléculas heteronucleares). Algunas sustancias simples también pueden considerarse compuestos químicos si sus moléculas están formadas por átomos conectados por un enlace covalente ( nitrógeno , oxígeno , yodo , bromo , cloro , flúor , presumiblemente astato ) [2] . Gases inertes (nobles) e hidrógeno atómicono pueden ser considerados compuestos químicos.

Historia

Para formular el concepto de compuesto químico fue importante la ley de constancia de composición , descubierta por Joseph Proust en 1799 [3] . Esta ley establece que no importa cómo se haya obtenido un determinado compuesto, siempre consta de los mismos elementos químicos, y la proporción de las masas de estos elementos se expresa en números enteros pequeños. Unos años más tarde, en 1803 , John Dalton formuló la ley de las razones múltiples , según la cual, en el caso de que se puedan formar dos compuestos a partir de determinados elementos, tales masas del otro se combinan con una determinada masa del primero de ellos. , que su proporción también da un número entero [4] [ 5] [6] . Estas dos declaraciones allanaron el camino para comprender la estructura atómica de la materia.

El concepto de fórmula estructural fue introducido en la década de 1850 por el químico alemán Friedrich August Kekule von Stradonitz [7] [8] .

Composición cualitativa y cuantitativa

La composición de un compuesto químico se escribe en forma de fórmulas químicas , y la estructura a menudo se representa mediante fórmulas estructurales . El nombre sistemático ( nomenclatura IUPAC ) también indica la composición del compuesto.

En la gran mayoría de los casos, los compuestos químicos obedecen a la ley de la constancia de composición ya la ley de las razones múltiples . Sin embargo, se conocen bastantes compuestos de composición variable ( berthollides ), por ejemplo:

PaO2,18 -PaO2,21._ _ _ _ _

Para establecer la composición cualitativa y cuantitativa de un compuesto químico, se utilizan varios métodos de análisis químico (por ejemplo, colorimetría , cromatografía ). Estos métodos son objeto de estudio en química analítica .

Diferencias entre compuestos y mezclas

Las propiedades físicas y químicas de los compuestos difieren de las propiedades de una mezcla de sustancias simples  ; este es uno de los principales criterios para distinguir un compuesto de mezclas de sustancias simples o complejas, ya que las propiedades de una mezcla suelen estar estrechamente relacionadas con las propiedades de los componentes Otro criterio para la distinción es que la mezcla generalmente se puede separar en sus componentes mediante procesos no químicos como el tamizado, el filtrado, la evaporación, el uso de imanes, mientras que los componentes de un compuesto químico solo se pueden separar mediante una reacción química. Por el contrario, las mezclas se pueden crear sin el uso de una reacción química, pero los compuestos no.

Algunas mezclas están tan estrechamente relacionadas que algunas de sus propiedades son similares a las de los compuestos químicos y es fácil confundirlas. El ejemplo más común de tales mezclas son las aleaciones . Las aleaciones se fabrican mediante procesos físicos, normalmente fundiendo y mezclando componentes, seguidos de enfriamiento.

Un ejemplo de compuestos químicos que tienen propiedades similares pero que no son aleaciones ni mezclas son los compuestos intermetálicos .

Reacciones químicas

Los compuestos químicos se obtienen como resultado de reacciones químicas . Las sustancias compuestas pueden descomponerse para formar varias otras sustancias. La formación de compuestos químicos va acompañada de la liberación ( reacción exotérmica ) o absorción ( reacción endotérmica ) de energía. Las propiedades físicas y químicas de los compuestos químicos difieren de las propiedades de las sustancias de las que se derivan. Los compuestos químicos se dividen en inorgánicos y orgánicos . Se conocen más de 100 mil compuestos inorgánicos y más de 3 millones orgánicos. Cada compuesto químico que se describe en la literatura tiene un identificador único: número CAS .

Clases de compuestos químicos

Los compuestos químicos se dividen en clases: inorgánicos y orgánicos . Estos últimos en un sentido amplio incluyen compuestos de organoelementos : organoboro , organosilicio , organofosforado , etc.

Algunos tipos de compuestos inorgánicos complejos:

Materia orgánica

Compuestos orgánicos, sustancias orgánicas: una clase de compuestos químicos que incluyen carbono (con la excepción de carburos , ácido carbónico , carbonatos , óxidos de carbono y cianuros ). [9]

Sustancias inorgánicas

Una sustancia inorgánica o compuesto inorgánico es un compuesto químico que no es orgánico , es decir, no contiene carbono (a excepción de los carburos , cianuros , carbonatos , óxidos de carbono y algunos otros compuestos que tradicionalmente se clasifican como inorgánicos ). Los compuestos inorgánicos no tienen el típico esqueleto de carbono orgánico.

Descripción de los principales grupos de compuestos orgánicos

Hidrocarburos

Compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno . Los hidrocarburos se consideran los compuestos básicos de la química orgánica, todos los demás compuestos orgánicos se consideran sus derivados. Dado que el carbono tiene cuatro electrones de valencia y el hidrógeno tiene  uno, el hidrocarburo más simple es el metano (CH 4 ). Al sistematizar los hidrocarburos, se tiene en cuenta la estructura del esqueleto de carbono y el tipo de enlaces que conectan los átomos de carbono. Dependiendo de la topología de la estructura del esqueleto de carbono, los hidrocarburos se dividen en acíclicos y carbocíclicos . Dependiendo de la multiplicidad de enlaces carbono-carbono, los hidrocarburos se dividen en saturados ( alcanos ) e insaturados ( alquenos , alquinos , dienos ). Los hidrocarburos cíclicos se dividen en alicíclicos y aromáticos .

Alcoholes

compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos hidroxilo (hidroxilo, - O H ) directamente conectados a un átomo de carbono saturado (en estado de hibridación sp³ ) [10] . Los alcoholes se pueden considerar como derivados del agua ( H−O−H ) en los que un átomo de hidrógeno se reemplaza por un grupo funcional orgánico : R−O−H . En la nomenclatura de la IUPAC para compuestos en los que el grupo hidroxilo está unido a un átomo de carbono insaturado ( sp² -híbrido ), los nombres “ enoles ” (el hidroxilo está unido a un enlace vinílico C=C) [11] y “ fenoles ” (hidroxilo está unido a benceno u otro anillo aromático) [12] . Los alcoholes son una clase extensa y diversa de compuestos: son muy comunes en la naturaleza y, a menudo, realizan funciones importantes en los organismos vivos. Los alcoholes son compuestos importantes en términos de síntesis orgánica , no solo de interés como productos finales, sino también como productos intermedios que tienen una serie de propiedades químicas únicas. Además, los alcoholes son productos industrialmente importantes y encuentran el uso más amplio posible tanto en la industria como en aplicaciones cotidianas.

Éteres

Los éteres son sustancias orgánicas que tienen la fórmula R- O - R 1 , donde R y R 1  son radicales hidrocarbonados . Sin embargo, debe tenerse en cuenta que dicho grupo puede formar parte de otros grupos funcionales de compuestos que no son éteres simples (ver Compuestos orgánicos que contienen oxígeno ).

Los ésteres son derivados de los oxoácidos (tanto carboxílicos como minerales ) R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), que son formalmente los productos de sustitución de los átomos de hidrógeno de los hidroxilos -OH de la función ácida por un residuo de hidrocarburo (alifático, alquenilo, aromático o heteroaromático); también se consideran derivados acilo de alcoholes . En la nomenclatura de la IUPAC, los ésteres también incluyen derivados acilo de análogos de calcogenuro de alcoholes ( tioles , selenoles y teluroles) [13] . Se diferencian de los éteres , en los que dos radicales hidrocarbonados están conectados por un átomo de oxígeno (R 1 —O—R 2 ).

Aldehídos

Clase de compuestos orgánicos que contienen un grupo carbonilo (C=O) con un sustituyente alquilo o arilo . Los aldehídos y las cetonas son muy similares, la diferencia radica en que estos últimos tienen dos sustituyentes en el grupo carbonilo . La polarización del doble enlace "carbono-oxígeno" según el principio de la conjugación mesomérica permite escribir las siguientes estructuras resonantes : . Tal separación de cargas es confirmada por métodos físicos de investigación y determina en gran medida la reactividad de los aldehídos como electrófilos pronunciados . En general, las propiedades químicas de los aldehídos son similares a las de las cetonas , sin embargo, los aldehídos son más activos, lo que se asocia con una mayor polarización de enlaces. Además, los aldehídos se caracterizan por reacciones que no son propias de las cetonas, por ejemplo, la hidratación en una solución acuosa: para el metanal , debido a una polarización de enlace aún mayor, es completa, y para otros aldehídos, es parcial: . Los aldehídos más simples tienen un olor característico fuerte (por ejemplo, benzaldehído  - el olor de las almendras ). Bajo la acción de la hidroxilamina, se convierten en oximas :

Cetonas

Sustancias orgánicas en cuyas moléculas el grupo carbonilo está unido a dos radicales hidrocarbonados. La fórmula general de las cetonas: R 1 -CO-R 2 . Entre otros compuestos carbonilo, la presencia en las cetonas de precisamente dos átomos de carbono unidos directamente al grupo carbonilo los distingue de los ácidos carboxílicos y sus derivados, así como de los aldehídos .

Ácidos carboxílicos

Una clase de compuestos orgánicos cuyas moléculas contienen uno o más grupos carboxilo funcionales -COOH. Las propiedades ácidas se explican por el hecho de que este grupo puede separarse con relativa facilidad de un protón . Con raras excepciones, los ácidos carboxílicos son débiles. Por ejemplo, el ácido acético CH 3 COOH tiene una constante de acidez de 1.75⋅10 −5 . Los ácidos dicarboxílicos y tricarboxílicos son más fuertes que los ácidos monocarboxílicos.

Amidas

Derivados de oxoácidos (tanto carboxílicos como minerales ) R k E (= O) l (OH) m , (l ≠ 0), que son formalmente productos de sustitución de grupos hidroxilo -OH de la función ácida por un grupo amino (no sustituido y sustituido); también se consideran derivados acilo de aminas . Los compuestos con uno, dos o tres sustituyentes acilo en el átomo de nitrógeno se denominan amidas primarias, secundarias y terciarias, las amidas secundarias también se denominan imidas . Las amidas de ácidos carboxílicos - carboxamidas RCO–NR 1 R 2 (donde R 1 y R 2 son hidrógeno, acilo o alquilo, arilo u otro radical hidrocarbonado) se denominan generalmente amidas, en el caso de otros ácidos de acuerdo con la IUPAC recomendaciones al nombrar una amida como prefijo se indica el nombre del residuo ácido, por ejemplo, las amidas de los ácidos sulfónicos RS (= O 2 NH 2 ) se denominan sulfamidas . Los análogos de las amidas, que son formalmente productos de sustitución de oxígeno por calcógeno , se denominan tioamidas , selenoamidas y teluroamidas [14] .

Aminas

Compuestos orgánicos que son derivados del amoniaco , en cuya molécula uno, dos o tres átomos de hidrógeno son sustituidos por radicales hidrocarbonados . Según el número de átomos de hidrógeno sustituidos, se distinguen las aminas primarias (se sustituye un átomo de hidrógeno), secundarias (se sustituyen dos de tres átomos de hidrógeno) y terciarias (se sustituyen tres de tres átomos de hidrógeno), respectivamente. Un compuesto de amonio cuaternario de la forma [R 4 N ] + Cl - es un análogo orgánico de la sal de amonio . Por la naturaleza del grupo orgánico asociado con el nitrógeno, se distinguen las aminas alifáticas C H 3 - N <, aromáticas C 6 H 5 - N < y graso-aromáticas (que contienen radicales aromáticos y alifáticos). Según el número de grupos NH 2 en la molécula, las aminas se dividen en monoaminas , diaminas , tres aminas, etc.

Número de registro CAS

A todas las sustancias químicas y, por lo tanto, a todos los compuestos químicos descritos en la literatura científica, se les asigna un número CAS , un servicio de resumen químico, mediante el cual se puede identificar la sustancia en bases de datos como PubChem .

Literatura

  1. Alcoholes // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  2. Alcoholes grasos superiores (campos de aplicación, métodos de producción, propiedades físicas y químicas) / Editado por S. M. Loktev. - M. : "Química", 1970. - 329 p.
  3. Kurts A. L., Brusova G. P., Demyanovich V. M. Alcoholes mono y dihídricos, éteres y sus análogos de azufre . Materiales educativos. Química Orgánica . Chemnet. Facultad de Química, Universidad Estatal de Moscú (1999). Consultado: 10 de julio de 2010.
  4. Markizova N. F., Grebenyuk A. N., Basharin V. A., Bonitenko E. Yu. Alcoholes. - San Petersburgo. : "Foliant", 2004. - 112 p. — (Toxicología para médicos). - ISBN 5-93929-089-2 .
  5. Reutov O. A., Kurts A. L., Butin K. P. Química orgánica. - 3ra ed.- M. : Binom. Laboratorio del Conocimiento, 2010. - Vol. 2. - ISBN 978-5-94774-614-9 .
  6. alcoholes _ Enciclopedia de protección y seguridad laboral. Volumen IV. Sección XVIII. Libros de referencia. Descripción general de los compuestos químicos . Instituto de seguridad industrial, protección laboral y colaboración social. Recuperado: 27 de diciembre de 2010.

Véase también

Notas

  1. ↑ ver Método de mirada paralela
  2. ↑ Compuesto químico : artículo de la Gran Enciclopedia Soviética . 
  3. ↑ Proust, J.-L. (1799). Investigaciones sobre el cobre, Ann. quim 32 :26-54 . Extracto , en Henry M. Leicester y Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry, 1400-1900 , Cambridge, MA: Harvard, 1952. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  4. ↑ Helmenstine, Anne Ley del problema de las proporciones múltiples . 1 . Fecha de acceso: 31 de enero de 2012. Archivado desde el original el 7 de diciembre de 2012.
  5. ↑ ley de definición de proporciones múltiples
  6. ↑ Ley de las proporciones múltiples (química  ) . — artículo de Encyclopædia Britannica Online .
  7. ↑ ago. Kekulé. Über die sg gepaarten Verbindungen und die Theorie der mehratomigen Radicale  (alemán)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : tienda. - 1857. - Bd. 104 , núm. 2 . - S. 129-150 . -doi : 10.1002 / jlac.18571040202 .
  8. ↑ ago. Kekulé. Ueber die Constitution und die Metamorphosen der chemischen Verbindungen und über die chemische Natur des Kohlenstoffs  (alemán)  // Annalen der Chemie und Pharmacie : tienda. - 1858. - Bd. 106 , núm. 2 . - S. 129-159 . -doi : 10.1002 / jlac.18581060202 .
  9. ↑ Khomchenko G.P. Un manual de química para aspirantes a universidades. - 3ra ed. correcto y adicional - M .: Editorial New Wave LLC, CJSC Publishing House ONIKS, 2000. p. 334. ISBN 5-7864-0103-0 , ISBN 5-249-00264-1
  10. ↑ Alcoholes._  _ _ IUPAC. Compendio de terminología química, 2ª ed. (el "Libro de Oro"). doi : 10.1351/goldbook.A00204 . Consultado el 2 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 21 de agosto de 2011.
  11. ↑ Enoles  . _ IUPAC. Compendio de terminología química, 2ª ed. (el "Libro de Oro"). doi : 10.1351/goldbook.E02124 . Consultado el 2 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 21 de agosto de 2011.
  12. ↑ Fenoles  . _ IUPAC. Compendio de terminología química, 2ª ed. (el "Libro de Oro"). doi : 10.1351/goldbook.P04539 . Consultado el 2 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 21 de agosto de 2011.
  13. ↑ ésteres // IUPAG Gold Book
  14. ↑ amidas // Libro de oro de la IUPAC

Enlaces

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