Chemické látky
Voda a pára jsou dvě různé formy stejné chemické látky
Chemická látka je materiál s určitým chemickým složením. Je to pojem, který se pevně etabloval na konci osmnáctého století po práci chemika Josepha Prousta o složení některých čistě chemických sloučenin, jako je základní uhličitan měďný. Z toho vyvodil, že: „Všechny vzorky sloučeniny mají stejné složení; to znamená, že všechny vzorky mají stejné hmotnostní proporce prvků přítomných ve sloučenině“. To je dnes známé jako zákon konstantního složení. Později s pokrokem metod chemické syntézy zejména v oblasti organické chemie; objevem mnohem více chemických prvků a nových technik v oblasti analytické chemie používaných pro izolaci a čištění prvků a sloučenin z chemikálií, které vedly k založení moderní chemie, byl tento pojem definován tak, jak se nachází ve většině učebnic chemie. Existují však určité kontroverze týkající se této definice zejména proto, že je třeba indexovat velké množství chemických látek uváděných v chemické literatuře.
Běžným příkladem chemické látky je čistá voda; má stejné vlastnosti a stejný poměr vodíku a kyslíku bez ohledu na to, zda je izolována z řeky nebo vyrobena v laboratoři. Čistou chemickou látku nelze oddělit na jiné látky procesem, který nezahrnuje žádnou chemickou reakci a v přírodě se vyskytuje jen zřídka. Některé typické chemické látky mohou být diamant, zlato, sůl (chlorid sodný) a cukr (sacharóza). Obecně chemické látky existují jako pevná látka, kapalina nebo plyn a mohou se měnit mezi těmito fázemi hmoty se změnami teploty nebo tlaku.
Mohlo by vás zajímat: Chemické prvky
Chemické látky (někdy také označované jako čisté látky) jsou často definovány jako jakýkoli materiál s určitým chemickým složením ve většině úvodních učebnic obecné chemie. Podle této definice může být chemická látka buď čistým chemickým prvkem, nebo čistou chemickou sloučeninou. Existují však výjimky z této definice, čistá látka může být definována také jako forma hmoty, která má jak určité složení, tak odlišné vlastnosti. a index chemické látky publikovaný CAS zahrnuje také několik slitin s nejistým složením. Nonstoichiometrické sloučeniny jsou zvláštním případem (v anorganické chemii), který porušuje zákon konstantního složení, a pro ně je někdy obtížné stanovit hranici mezi směsí a sloučeninou, jako v případě hydridu palladia.
Prvek je chemická látka, která se skládá z určitého druhu atomů, a proto ji nelze chemickou reakcí rozložit nebo přeměnit na jiný prvek, i když ji lze jadernou reakcí přeměnit na jiný prvek. Je tomu tak proto, že všechny atomy ve vzorku prvku mají stejný počet protonů, i když se může jednat o různé izotopy s různým počtem neutronů.
Existuje asi 120 známých prvků, z nichž asi 80 je stabilních, to znamená, že se nemění radioaktivním rozpadem na jiné prvky, nicméně počet chemických látek, které jsou prvky, může být více než 120, protože některé prvky se mohou vyskytovat jako více než jedna chemická látka (alotropy), například kyslík jako kyslík a ozon. Většina prvků je klasifikována jako kovy. Jedná se o prvky s charakteristickým leskem, jako je železo, měď a zlato. Kovy obvykle dobře vedou elektřinu a teplo, jsou tvárné a tvárné. Asi tucet prvků, jako je uhlík, dusík a kyslík, je klasifikováno jako nekovy. Nekovy postrádají výše popsané kovové vlastnosti, mají také vysokou elektronegativitu a tendenci vytvářet záporné ionty zvané anionty. Některé prvky, jako je křemík, se někdy podobají kovům a někdy se podobají nekovům a jsou známé jako metalloidy.
Čistá chemická sloučenina je chemická látka, která se skládá z určitého souboru molekul nebo iontů. Dva nebo více prvků sloučených do jedné látky tvoří chemickou reakcí to, čemu se říká chemická sloučenina. Chemickou sloučeninou mohou být buď atomy vázané v molekulách, nebo krystaly, ve kterých atomy, molekuly nebo ionty tvoří krystalickou mřížku. Sloučeniny založené primárně na atomech uhlíku a vodíku se nazývají organické sloučeniny a všechny ostatní se nazývají anorganické sloučeniny. Sloučeniny obsahující vazby mezi uhlíkem a kovem se nazývají organokovové sloučeniny.
Sloučeniny, ve kterých složky sdílejí elektrony, jsou známé jako kovalentní sloučeniny. Sloučeniny skládající se z opačně nabitých iontů jsou známé jako iontové sloučeniny nebo soli.
V organické chemii může být více chemických sloučenin se stejným složením a molekulovou hmotností. Obecně se jim říká izomery. Izomery mají obvykle podstatně odlišné chemické vlastnosti, mohou být izolovány a spontánně se na sebe nepřeměňují. Běžným příkladem je glukóza vs. fruktóza. První z nich je aldehyd, druhý je keton. Jejich interkonverze vyžaduje buď enzymatickou nebo acidobazickou katalýzu. Existují však také tautomery, kde dochází k izomeraci spontánně, takže čistá látka nemůže být izolována do svých tautomerů. Běžným příkladem je glukóza, která má otevřenou a kruhovou formu. Nelze vyrobit čistou glukózu s otevřeným řetězcem, protože glukóza spontánně cyklizuje do hemiacetální formy.
Látky versus směsi
Veškerá hmota se skládá z různých prvků a chemických sloučenin, které jsou však často úzce smíchány. Směsi obsahují více než jednu chemickou látku a nemají pevné složení. V zásadě je lze čistě mechanickými postupy oddělit na jednotlivé složky. Běžnými příklady směsí jsou máslo, zemina a dřevo.
Šedý železný kov a žlutá síra jsou oba chemické prvky a mohou být smíchány v jakémkoli poměru, aby vznikla žlutošedá směs. Nedochází k žádnému chemickému procesu a materiál lze identifikovat jako směs podle toho, že síra a železo mohou být odděleny mechanickým procesem, například použitím magnetu, který přitahuje železo od síry.
Naopak pokud se železo a síra zahřejí společně v určitém poměru (56 gramů (1 mol) železa na 32 gramů (1 mol) síry), dojde k chemické reakci a vznikne nová látka, sloučenina sulfid železitý s chemickým vzorcem FeS. Výsledná sloučenina má všechny vlastnosti chemické látky a není směsí. Sulfid železitý má své vlastní charakteristické vlastnosti, jako je bod tání a rozpustnost, a oba prvky nelze oddělit běžnými mechanickými postupy; magnet nebude schopen železo obnovit, protože ve sloučenině není přítomno kovové železo.
Chemické látky versus chemické látky
Zatímco termín chemická látka je poněkud odborný termín používaný nejčastěji profesionálními chemiky, slovo chemická látka se více používá ve farmaceutickém průmyslu, státní správě a společnosti obecně. Slovo chemická látka tak zahrnuje mnohem širší třídu látek, která zahrnuje mnoho směsí chemických látek, které často nacházejí uplatnění v mnoha povoláních ; a nejčastěji se používá pouze pro umělé nebo zpracované látky, jako jsou výrobky chemického průmyslu.
Každá chemická látka má jeden nebo více systematických názvů, obvykle pojmenovaných podle pravidel IUPAC pro pojmenování. Alternativní systém používá Chemical Abstracts Service (CAS)
Mnohé sloučeniny jsou také známy pod svými častějšími, jednoduššími názvy, z nichž mnohé předcházejí systematickému názvu. Například dlouho známá glukóza cukru je nyní systematicky nazývána 6-(hydroxymethyl)oxan-2,3,4,5-tetrol. Přírodní produkty a léčiva jsou také nazývány jednoduššími názvy, například mírný lék proti bolesti Naproxen je běžnější název pro chemickou sloučeninu (S)-6-methoxy-α-methyl-2-naftaleneacetovou kyselinu.
Chemici často odkazují na chemické sloučeniny pomocí chemických vzorců nebo molekulární struktury sloučeniny. Došlo k fenomenálnímu nárůstu počtu chemických sloučenin, které jsou syntetizovány (nebo izolovány), a pak o nich referují ve vědecké literatuře profesionální chemici z celého světa . Obrovské množství chemických sloučenin je možné díky chemické kombinaci známých chemických prvků. Při posledním sčítání je známo asi třicet milionů chemických sloučenin. Názvy mnoha těchto sloučenin jsou často netriviální, a proto není příliš snadné si je zapamatovat nebo je přesně citovat. Také je obtížné je v literatuře sledovat. Několik mezinárodních organizací jako IUPAC a Chemical Abstract Service (CAS) naznačilo kroky, které by takové úkoly usnadnily. CAS, který poskytuje abstrakční služby chemické literatury, poskytuje číselný identifikátor, známý jako registrační číslo CAS každé chemické látce, která byla hlášena v chemické literatuře (jako jsou chemické časopisy a patenty). Tyto informace jsou sestavovány jako databáze a jsou lidově známy jako index chemických látek. Další počítačově přívětivé systémy, které byly vyvinuty pro informace o látkách, jsou: SMILES a International Chemical Identifier nebo InChI.