Ensi silmäyksellä alkuaineet ja yhdisteet saattavat näyttää erilaisilta, mutta niillä on monia yhtäläisyyksiä, kuten koostuvat atomista ja sidokset, jotka yhdistävät atominsa. Elementeillä ja yhdisteillä on myös yhteiset ominaisuudet sekä puhtaina että homogeenisina aineina.
Aine on mikä tahansa aine, joka vie tilaa ja jolla on massaa. Tiede laskee kaikki aineet kolmeen ryhmään: alkuaineet, yhdisteet ja seokset. Mielenkiintoista on, että alkuaineilla ja yhdisteillä on enemmän yhteisiä piirteitä keskenään.
Aineen perusyksikkö: Atomi
Aineen perusyksikkö on atomi. Ja kun kaksi tai useampi atomi yhdistyy kemiallisesti, ne muodostavat molekyylejä. Molekyylejä on kaksi päätyyppiä, elementit ja yhdisteet. Elementti on molekyylityyppi, joka koostuu vain yhdenlaisesta atomista. Esimerkiksi kultaelementti koostuu vain kultaatomista. Sitä vastoin yhdiste on molekyyli, joka koostuu erityyppisistä atomista tai erityyppisistä alkuaineista. Veden yhdiste koostuu kahdesta vetyatomista, jotka ovat sitoutuneet yhteen happiatomiin.
Elementeillä ja yhdisteillä on sidoksia, jotka yhdistävät atomeja yhdessä
Atomit vakautuvat muodostamalla sidoksia toistensa kanssa. Vastaavasti elementit ja yhdisteet ovat stabiilissa muodossa niiden atomien väliin muodostuneiden sidosten vuoksi. Kemian kaksi pääsidosta ovat kovalenttiset ja ionisidokset.
Kovalenttiset sidokset muodostuvat, kun atomit jakavat elektroneja, kuten stabiilissa muodossa oleva happielementti kahtena kovalenttisesti sitoutuneena happiatomina. Ionisidokset puolestaan muodostuvat, kun yksi atomi menettää elektronin positiiviseksi varaukseksi ja toinen atomi saa elektronin negatiivisesti varautumaan. Positiiviset ja negatiiviset varaukset houkuttelevat toisiaan saadakseen kaksi atomia sitoutumaan ionisesti yhteen. Tämä tapahtuu natriumkloridiyhdisteessä, joka tunnetaan yleisenä pöytäsuolana.
Pohjimmiltaan natriumatomin positiivinen varaus on ionisesti sitoutunut negatiivisesti varautuneeseen klooriatomiin.
Paitsi: Vaikka jalokaasut ovat yleensä itsestään vakaita, on tilanteita, joissa ne voivat sitoutua atomiin. Innoissaan oleva jalokaasiatomi voi muodostaa sidoksia prosessissa, jota kutsutaan dimeroinniksi. Dimerisaatio antaa jalokaasuatomille mahdollisuuden liittyä muihin lähellä oleviin atomeihin tai tehdä yhdisteitä laboratoriossa. Tämän osoittavat erittäin haihtuvat yhdisteet: platinaheksafluoridi PtF6, ksenoniheksafluoriplatinaatti XePtF6 ja ksenonidioksidi XeO2.
Aineet ja yhdisteet ovat puhtaita aineita
Aineen puhtaus tarkoittaa, että ainetta ei voida hajottaa enää menettämättä sen ainutlaatuisia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Ajattele sitä "summa on suurempi kuin yksittäiset osat". Siksi elementti on puhdas, koska se koostuu vain yhdestä atomityypistä.
Tuon atomin hajottaminen saavuttaisi vain subatomiset hiukkaset, ei itse atomia. Yhdiste on myös puhdas, koska se koostuu vain yhdestä molekyylityypistä. Yhdisteen hajottaminen edelleen johtaisi vain yksittäisiin atomeihin tai yksittäisiin alkuaineisiin, jotka muodostavat kyseisen yhdisteen. Erityiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet liittyvät puhtaisiin aineisiin. Näiden puhtaiden aineiden hajottaminen johtaisi vain komponentteihin, joilla on täysin erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet kuin itse puhtaalla aineella.
Aineet ja yhdisteet ovat homogeenisia
Kemiassa homogeeninen tarkoittaa, että aineella on sama ulkonäkö ja yhtenäinen koostumus kaikkialla. Yksinkertaisesti sanottuna elementistä hopea koostuvassa laatassa on kaikkialla vain hopeaatomeja. Lisäksi koko laatalla on sekä hopean elementin fysikaaliset että kemialliset ominaisuudet. Ruostunutta tinalevyä ei kuitenkaan pidetä homogeenisena. Samalla tavalla yhdistetty vesi on homogeenista, kun se on puhdasta. Jos vesi on saastunutta, se ei ole enää homogeenista, mutta heterogeenistä. Joten puhdas alkuaine ja puhdas yhdiste ovat molemmat homogeenisia, koska ne ovat tahrattomia ja säilyttävät kaikki ominaisuudet johdonmukaisesti.