化合物

化学

huà hé wù

化合物是由两种或多种元素按固定比例化学键合而成的纯净物,其性质与构成它的元素完全不同。

Definition

化合物是两种或多种不同元素结合在一起形成的物质,其外观和性质可能与原来的元素完全不同。它是一种纯净物,其原子按固定、确定的比例发生化学结合,用化学式表示,只有通过化学变化才能将其重新分解为各元素。化合物分为分子化合物(原子通过共价键结合成独立的分子)和离子化合物(离子间的相互吸引构成延展的晶格,用实验式单元表示)两类。这种固定的化学计量比例由定比定律来表达,化合物的性质取决于其键合方式和结构,而不是构成它的游离元素本身的性质。

Example

钠是一种在水中会剧烈爆炸的软金属,氯是一种有毒的绿色气体,但两者结合后却生成了氯化钠,也就是你撒在食物上的食盐。水始终是 $H_2O$,按原子个数算,每个氧原子对应两个氢原子,按质量算氢约占 $11\%$;而过氧化氢 $H_2O_2$ 的比例不同,是性质完全不同的另一种化合物。氯化钠的摩尔质量为 $58.44\text{ g/mol}$,具有面心立方晶格结构,每个 $Na^+$ 周围环绕着六个 $Cl^-$;不存在独立的 $NaCl$ 分子,所以 $NaCl$ 只是一个式量单元,其约 $787\text{ kJ/mol}$ 的晶格能解释了它 $801^\circ\text{C}$ 的熔点。

Key Insight

化合物不是混合物:你无法通过过滤或挑拣把食盐重新分离成钠和氯,那需要发生化学反应。固定比例是关键所在,一氧化碳($CO$)是致命的毒气,二氧化碳($CO_2$)却是你呼出的气体,每个分子多出的那一个氧原子,就使它们成为两种完全不同的化合物。普鲁斯特提出的定比定律,正是原子确实存在的证据,因为只有整数个原子按整数比例结合,才能解释为什么一种化合物无论在哪里发现、如何制得,其组成始终不变。