Związki chemiczne
Dziesięć kluczowych związków tworzy pierwszy blok Wave 3. Każda strona prowadzi od wzoru i struktury do geometrii, wiązań, równowag i reaktywności, z wyraźnym rozróżnieniem cząsteczek, sieci jonowych i roztworów.
Szukaj związku
Zrozumieć związki chemiczne
Glukoza
Glukoza jest monosacharydem i aldoheksozą. W wodzie D-glukoza występuje głównie w cyklicznych formach glukopiranozowych; otwarta forma aldehydowa stanowi tylko niewielką część równowagi.
Woda
Woda to H₂O, a jej cząsteczka jest kątowa, nie liniowa. Polarne wiązania O–H i kątowa geometria razem dają trwały moment dipolowy cząsteczki.
Dwutlenek węgla
Dwutlenek węgla to CO₂, a jego geometria równowagowa jest liniowa: O=C=O. Każde wiązanie C=O jest polarne, lecz dwa dipole wiązań są skierowane przeciwnie i wzajemnie się znoszą.
Chlorek sodu
Chlorek sodu jest jonowym ciałem stałym. W krysztale NaCl oznacza jednostkę wzoru o stosunku Na⁺:Cl⁻ = 1:1, a nie małą izolowaną cząsteczkę Na–Cl.
Sacharoza
Sacharoza jest disacharydem zbudowanym z jednostki glukozy i jednostki fruktozy. Ich centra anomeryczne są połączone wiązaniem glikozydowym α(1→2)β.
Fruktoza
Fruktoza jest monosacharydem i ketoheksozą. Ma ten sam wzór sumaryczny co glukoza, C₆H₁₂O₆, ale inną konektywność; w łańcuchu otwartym grupa karbonylowa znajduje się przy C2.
Amoniak
Amoniak to NH₃, cząsteczka o geometrii piramidy trygonalnej z jedną wolną parą elektronową na azocie. Wolna para wpływa zarówno na geometrię, jak i na zasadowość amoniaku.
Metan
Metan to CH₄, najprostszy alkan. Atom węgla znajduje się w środku geometrii tetraedrycznej, a cztery wiązania C–H są równocenne.
Etanol
Etanol ma wzór C₂H₆O, często zapisywany jako CH₃CH₂OH, aby uwidocznić grupę hydroksylową. Cząsteczka łączy stosunkowo niepolarny fragment węglowodorowy z polarnym fragmentem –OH.
Kwas octowy
Kwas octowy ma wzór C₂H₄O₂, często zapisywany jako CH₃COOH, aby pokazać grupę karboksylową. Fragment –C(=O)–OH łączy funkcję karbonylową i hydroksylową przy tym samym atomie węgla.
Kwas siarkowy
Kwas siarkowy to H₂SO₄, diprotonowy kwas tlenowy z dwiema kwasowymi grupami O–H. Typowy wzór Lewisa HO–S(=O)₂–OH dobrze pokazuje donory protonów, ale nie jest pełnym opisem rozkładu elektronów.
Węglan wapnia
Węglan wapnia to CaCO₃, jonowe ciało stałe zbudowane z Ca²⁺ i CO₃²⁻. Wzór oznacza jednostkę wzoru o stosunku 1:1, a nie izolowaną pięcioatomową cząsteczkę CaCO₃.
Nadtlenek wodoru
Nadtlenek wodoru to H₂O₂ o połączeniu H–O–O–H. Wiązanie O–O jest kluczową różnicą strukturalną względem wody i daje każdemu atomowi tlenu formalny stopień utlenienia −1.
Wodorowęglan sodu
Wodorowęglan sodu to NaHCO₃, jonowe ciało stałe zbudowane z Na⁺ i HCO₃⁻. Wzór opisuje jednostkę wzoru 1:1, natomiast wewnątrz jonu wodorowęglanowego występują wiązania kowalencyjne.
Chlorowodór
Chlorowodór to HCl, polarna cząsteczka dwuatomowa. Chlor silniej przyciąga gęstość elektronową wiązania niż wodór, dlatego wiązanie H–Cl ma trwały dipol.
Wodorotlenek sodu
Wodorotlenek sodu to NaOH, jonowe ciało stałe z Na⁺ i OH⁻ w stosunku 1:1. Wzór opisuje jednostkę rozciągłej sieci jonowej, a nie izolowaną cząsteczkę Na–O–H.
Kwas azotowy
Kwas azotowy to HNO₃, tlenowy kwas azotu z jedną kwasową grupą O–H. W rozcieńczonej wodzie przenosi proton w bardzo dużym stopniu i dlatego zachowuje się jak mocny kwas.
Kwas fosforowy
Kwas fosforowy to H₃PO₄, triprotonowy kwas tlenowy z trzema grupami O–H zdolnymi do stopniowej deprotonacji. Trzy przeniesienia protonów są odrębnymi równowagami i nie zachodzą jednakowo łatwo.
Kwas cytrynowy
Kwas cytrynowy to C₆H₈O₇, triprotonowy kwas karboksylowy z trzema grupami –COOH i jedną alkoholową grupą –OH. Trzy kwaśne protony pochodzą z grup karboksylowych; centralny hydroksyl nie jest czwartym równoważnym etapem kwasowym.
Mocznik
Mocznik ma wzór CH₄N₂O i strukturę H₂N–C(=O)–NH₂. Węgiel karbonylowy jest bezpośrednio połączony z dwoma atomami azotu, dlatego związek jest diamidem karbonylowym.
Aceton
Aceton ma wzór C₃H₆O, zwykle zapisywany jako CH₃–C(=O)–CH₃. Węgiel karbonylowy jest połączony z węglem po obu stronach i to definiuje aceton jako keton.
Benzen
Benzen to C₆H₆, płaski sześcioczłonowy pierścień aromatyczny ze zdelokalizowanymi elektronami π. Sześciokąt z okręgiem unika sugerowania trzech trwale zlokalizowanych wiązań podwójnych.
Dwutlenek krzemu
Dwutlenek krzemu to SiO₂, lecz zwykły kwarc nie składa się z małych cząsteczek O=Si=O. Wzór określa stosunek 1:2 w rozciągłej sieci Si–O.
Tlenek węgla
Tlenek węgla to CO, cząsteczka dwuatomowa, a więc z definicji liniowa. Jeden atom węgla i jeden tlenu tworzą odrębny gatunek; CO nie jest tym samym co CO₂.
Dwutlenek siarki
Dwutlenek siarki to SO₂, cząsteczka kątowa, a nie liniowa. Polarne wkłady S–O nie znoszą się, więc cząsteczka ma trwały moment dipolowy.
Dwutlenek azotu
Dwutlenek azotu to NO₂, cząsteczka kątowa z jednym niesparowanym elektronem. Nieparzysta liczba elektronów jest częścią tożsamości związku i czyni obojętne NO₂ rodnikiem.
Metanol
Metanol ma wzór CH₄O, ale CH₃OH lepiej pokazuje konektywność. Jedna grupa metylowa jest bezpośrednio połączona z jedną grupą hydroksylową, a –OH klasyfikuje związek jako alkohol.
Formaldehyd
Formaldehyd to CH₂O o strukturze H₂C=O, najprostszy aldehyd. Węgiel karbonylowy jest podwójnie związany z O i połączony z dwoma atomami H.
Glicerol
Glicerol to C₃H₈O₃ z trzema grupami hydroksylowymi, po jednej na każdym atomie węgla trzywęglowego łańcucha. Zapis HO–CH₂–CH(OH)–CH₂–OH pokazuje, dlaczego związek jest triolem.
Glikol etylenowy
Glikol etylenowy to C₂H₆O₂ o strukturze HO–CH₂–CH₂–OH. Dwie końcowe grupy hydroksylowe czynią związek diolem.
Kwas mlekowy
Kwas mlekowy ma wzór C₃H₆O₃ i jest 2-hydroksypropanowym kwasem. Zawiera grupę karboksylową i hydroksylową, a atom C2 jest stereogeniczny, ponieważ łączy się z czterema różnymi grupami.
Kwas szczawiowy
Kwas szczawiowy to C₂H₂O₄, najprostszy kwas dikarboksylowy. Struktura HOOC–COOH zawiera dwie grupy karboksylowe połączone bezpośrednio ze sobą.
Octan etylu
Octan etylu ma wzór C₄H₈O₂ i strukturę CH₃–C(=O)–O–CH₂–CH₃. Grupa estrowa łączy część acetylową z etylową przez atom tlenu.
Fenol
Fenol to C₆H₅OH z grupą hydroksylową bezpośrednio przyłączoną do aromatycznego pierścienia benzenowego. Taka konektywność czyni go fenolem, a nie zwykłym alkoholem alifatycznym.
Toluen
Toluen to C₇H₈, strukturalnie C₆H₅–CH₃. Jest jedną cząsteczką kowalencyjną, w której grupa metylowa zastępuje jeden wodór pierścienia benzenowego.
Propan
Propan to C₃H₈, nasycony węglowodór z trzema atomami węgla. Struktura CH₃–CH₂–CH₃ zawiera wyłącznie pojedyncze wiązania C–C i C–H.
Eten
Eten to C₂H₄, najprostszy alken z jednym wiązaniem podwójnym węgiel–węgiel. Wiązanie podwójne składa się z jednej składowej σ i jednej π.
Etyn
Etyn to C₂H₂, najprostszy alkin z jednym wiązaniem potrójnym węgiel–węgiel. C≡C składa się z jednego wiązania σ i dwóch wiązań π.
Węglan sodu
Węglan sodu to Na₂CO₃, jonowe ciało stałe zbudowane z Na⁺ i CO₃²⁻. Dwa jony sodu równoważą ładunek jednego jonu węglanowego w jednostce wzoru.
Wodorotlenek wapnia
Wodorotlenek wapnia to Ca(OH)₂, jonowe ciało stałe z Ca²⁺ i OH⁻. Jeden jon Ca²⁺ jest równoważony przez dwa jony wodorotlenkowe w każdej jednostce wzoru.
Tlenek żelaza(III)
Tlenek żelaza(III) to Fe₂O₃, rozciągłe ciało stałe o stechiometrii 2 Fe : 3 O. Wzór opisuje skład kryształu, a nie małe izolowane cząsteczki Fe₂O₃.
Tlenek glinu
Tlenek glinu to Al₂O₃, rozciągłe ciało stałe o stosunku 2 Al : 3 O. Prosty model Al³⁺/O²⁻ jest użyteczny w stechiometrii, lecz nie opisuje całego charakteru wiązań w krysztale.
Tlenek magnezu
Tlenek magnezu to MgO, rozciągłe jonowe ciało stałe o stosunku jednostki wzoru Mg:O = 1:1. Kryształ nie jest zbudowany z izolowanych cząsteczek MgO.
Azotan potasu
Azotan potasu to KNO₃, jonowe ciało stałe z K⁺ i NO₃⁻ w stosunku 1:1. Azotan jest jonem wieloatomowym z wewnętrznymi kowalencyjnymi, zdelokalizowanymi wiązaniami N–O.
Azotan amonu
Azotan amonu to NH₄NO₃, jonowe ciało stałe z dwóch jonów wieloatomowych: NH₄⁺ i NO₃⁻. Jon amonowy jest tetraedryczny, a azotan trygonalnie płaski i rezonansowo zdelokalizowany.
Chlorek amonu
Chlorek amonu to NH₄Cl, jonowe ciało stałe z NH₄⁺ i Cl⁻ w stosunku 1:1. Jon amonowy jest tetraedryczny i atom azotu nie ma wolnej pary elektronowej.
Podchloryn sodu
Podchloryn sodu to NaOCl, sól jonowa z Na⁺ i OCl⁻. Wewnątrz jonu podchlorynowego wiązanie O–Cl jest kowalencyjne, a formalny bilans stopni utlenienia daje chlorowi +1.
Nadmanganian potasu
Nadmanganian potasu to KMnO₄, jonowe ciało stałe z K⁺ i MnO₄⁻. Jon nadmanganianowy jest tetraedryczny, a wiązania Mn–O są zdelokalizowane w obrębie jonu.
Siarczan miedzi(II)
Siarczan miedzi(II) to CuSO₄, tutaj zdefiniowany jako związek bezwodny. Stechiometria odpowiada Cu²⁺ i SO₄²⁻ w stosunku 1:1.
Siarczan wapnia
Siarczan wapnia to CaSO₄, tutaj zdefiniowany jako związek bezwodny. Wzór opisuje Ca²⁺ i SO₄²⁻ w stosunku 1:1 w jonowym ciele stałym.