Compost químic

De Viquipèdia

Aquest article s'està elaborant i està inacabat. Un viquipedista (o més) hi està treballant i és possible que trobeu defectes de contingut o de forma. Podeu ajudar i editar però, si us plau, comenteu abans els canvis majors per coordinar-los. Aquest avís és temporal. Es pot treure o substituir per {{incomplet}} després d'uns dies d'inactivitat.

Taula de continguts 1 Classificació genèrica 1.1 Compostos orgànics 1.1.1 Classificacions 1.1.1.1 Per origen 1.1.1.2 Per estructures 1.1.1.3 Per grups funcionals 1.1.2 Hidrocarburs 1.1.3 Alcohols 1.1.4 Èters 1.1.5 Cetones 1.1.6 Àcids carboxílics 1.1.7 Èsters 1.1.8 Amides 1.1.9 Amines 1.2 Composts inorgànics 1.2.1 Hidrurs 1.2.2 Òxids 1.2.3 Àcids 1.2.4 Hidròxids 1.2.5 Sals 1.2.6 Complexos 1.2.7 Organometàl·lics 2 Classificació segons el tipus d'enllaç 3 Referències 4 Vegeu també

Un compost químic és una substància pura formada per àtoms o ions de dos o més elements químics diferents.

Els elements dels composts químics poden ser separats per mitjà de reaccions químiques. Tenen una estructura química definida i única i amb una relació determinada dels components segons la llei de les proporcions definides enunciada pel químic francès Joseph Louis Proust. Així un compost es diferencia d'una mescla sobretot perquè és constituït en una proporció definida dels seus elements, i també, a més, perquè els elements no poden ésser separats per mitjans físics, perquè posseeix propietats característiques diferents de les dels seus elements i perquè la seva formació de descomposició comporta un efecte calorífic considerable.

Tanmateix, hi ha un petit nombre de composts que no compleixen la llei de les proporcions definides, anomenats no estequiomètrics o berthòl·lids: per exemple, Cu_1,7S i especialment els composts intermetàl·lics i els intersticials. La majoria dels compostos si compleixen la llei de les proporcions definides i s'anomenen daltònids).

Gotes d'aigua. L'aigua és un compost inorgànic, covalent, de fórmula H2O

La pirita és un sulfur, un compost iònic format per ferro i sofre (FeS2)

Guans fabricats amb neoprè, un polímer artificial

Paracetamol, un medicament

[edita] Classificació genèrica

Hom classifica genèricament els composts en:

• Orgànics o composts de carboni i hidrogen, amb altres elements o sense, i en
• Inorgànics, que no contenen carboni (excepte òxids de carboni, carbonats, carburs, etc). La majoria dels composts coneguts són orgànics i sintètics.

[edita] Compostos orgànics

Originàriament, parlar de composts orgànics era parlar dels composts produïts pels éssers vius. Arran de la caiguda en desús de la teoria de la força vital, l'àmbit d'estudi dels composts orgànics s'amplià també a les substàncies artificials. Actualment, hi ha més d'un milió de composts orgànics coneguts. El fet que pugui existir un nombre tan extraordinari de combinacions a partir d'un nombre d'elements químics reduït (carboni, hidrogen, oxigen, halògens, nitrogen, sofre i fòsfor, principalment), a diferència del que ocorre en el camp de la química inorgànica, es fonamenta, d'una banda, en la possibilitat que presenta l'àtom de carboni d'establir enllaços covalents amb altres àtoms del mateix element per a formar cadenes i xarxes, i de l'altra, en l'existència de molts diversos grups funcionals, en els quals intervenen el carboni i els elements restants que apareixen en els composts orgànics. Aquest fet condiciona una visió del compost orgànic en la qual hom pot considerar per separat l'estructura bàsica o esquelet carbonat i el conjunt de grups funcionals ancorat sobre aquest.

Quan els composts són formats únicament per carboni i hidrogen, són anomenats hidrocarburs. Teòricament, i sovint també en la pràctica, els composts orgànics poden ésser considerats com a derivats dels hidrocarburs per substitució d'àtoms d'hidrogen per altres àtoms o grups. El correcte coneixement de l'estructura dels composts orgànics arrenca de la formulació de les teories estructurals de Kekulé-Couper i de Butlerov, les quals donaren una visió fonamental de la natura de les cadenes carbonades, i en particular pel que fa a la dels composts aromàtics. Posteriorment, la noció d'estereoquímica, derivada de les idees sobre la isomeria geomètrica i l'àtom de carboni asimètric, la introducció del concepte d'enllaç covalent, amb el paper rellevant que aquest té en la química dels composts orgànics, i la formulació de les teories quàntiques de l'enllaç han proporcionat un coneixement gairebé perfecte del problema de l'estructura molecular dels composts orgànics.^[1]

[edita] Classificacions

[edita] Per origen

Com a conseqüència de la concepció original de la química orgànica, hi ha la tendència a agrupar els composts orgànics d'acord amb llur origen:

• natural, la qual cosa dóna lloc al que hom acostuma a denominar química orgànica dels productes naturals, que comprèn l'estudi de lípids, glúcids, aminoàcids i proteïnes, terpenoides, esteroides, alcaloides, antocianines, prostaglandines, porfirines, vitamines, sediments (dels quals cal esmentar, particularment, l'estudi del petroli, el qual ha arribat a constituir una autèntica especialitat, anomenada petroquímica), etc.

Urea

Àcid cítric

Colesterol

Morfina

• artificials, composts sintetitzats al laboratori que no es troben a la natura. Dins aquest context, hom pot parlar, entre molts d'altres, d'agents refrigerants, colorants, combustibles, detergents, dissolvents, fibres sintètiques, perfums i aromatitzants, plàstics, pintures, medicaments, tensioactius, etc.

Cloroform

Benzè

Polietilentereftalat

Trinitrotoluè

[edita] Per estructures

Hom ha emprat el criteri estructural per a delimitar els diferents composts orgànics. Així, hi ha:

• Composts alifàtics o acíclics, composts amb estructures obertes, lineals o ramificades, saturades o insaturades.
• Composts alicíclics, inclouen els composts carbocíclics no aromàtics.
• Composts aromàtics, que són els composts derivats formalment del benzè.
• Heterocicles, composts carbocíclics, aromàtics o no, que contenen un o més heteroàtoms en l'anell carbonat.
• Compostos organometàl·lics, grup de compostos on hi ha enllaços entre metalls i carbonis i que també hom pot considerar-los composts inorgànics.
• macromolecules, composts, tant naturals com sintètics, les molècules dels quals són polímers.^[1]

Un compost alifàtic, l'hexafluoropropilè

Un compost alicíclic, el ciclobutè

Un compost aromàtic, l'1-metilnaftalè

Un compost heterociclic, la timina

Un compost organometàl·lic, el pentacarbonil de ferro

Una macromolècula petita, la endotelina humana, una hormona

[edita] Per grups funcionals

D'altra banda, els distints grups funcionals confereixen als composts que els contenen propietats físiques i químiques molt relacionades, la qual cosa justifica una classificació dels composts orgànics segons aquest criteri. Així, hom sol parlar d'alcans, alquens, alquins, derivats halogenats, nitrils, alcohols, fenols, quinones, èters, aldehids, cetones, àcids carboxílics, èsters, anhídrids d'àcid, amines, amides, sulfones, etc.^[1]

Alquil	Hidroxil	Èter	Amina	Aldehid	Cetona
Carboxil	Èster	Carbamoil	Azo	Nitro	Sulfòxid

[edita] Hidrocarburs

Article principal: Hidrocarburs

Els hidrocarburs són composts orgànics formats per carboni i hidrogen. Els àtoms de carboni, que són tetravalents, poden unir-se entre ells formant cadenes més o menys llargues, per mitjà d'enllaços simples, dobles o triples, i les valències que resten lliures són saturades amb hidrogen. Hom distingeix els hidrocarburs acíclics, de cadena oberta, dels cíclics, de cadena tancada. Els acíclics, anomenats també alifàtics, poden ésser saturats o insaturats, i llurs cadenes poden ésser lineals (derivats normals) o ramificades (isoderivats). Totes aquestes possibilitats donen lloc a l'existència d'isòmers, que tenen en llur molècula el mateix nombre d'àtoms de carboni i d'hidrogen però amb propietats diferents, a causa de les distintes estructures moleculars. Els hidrocarburs saturats només tenen enllaços simples, i hom els anomena també alcans o parafines. Els hidrocarburs insaturats presenten dobles i triples enllaços en les molècules i, per tant, contenen menys àtoms d'hidrogen que els hidrocarburs saturats del mateix nombre de carbonis. Hom els divideix en alquens, etilènics o olefines i alquins o acetilènics, segons que tinguin dobles o triples enllaços. Els hidrocarburs cíclics formen dos grans grups: els alicíclics , anomenats també naftènics, que comprenen els cicloalcans, els cicloalquens i els cicloalquins, de propietats semblants a les parafines, i els aromàtics , que tenen propietats especials, a causa de l'estructura de l'anell benzènic . Els hidrocarburs són obtinguts principalment del gas natural (saturats de baix pes molecular i metà, età, propà i butà), del petroli (parafines, aromàtics i alicíclics) i del quitrà de l'hulla (preferentment aromàtics: benzè, toluè, xilè, naftalè, antracè, etc) i, en menys quantitat, de les ceres, resines i olis essencials d'origen vegetal.

[edita] Alcohols

Article principal: Alcohol

Nom genèric de les substàncies orgàniques caracteritzades per la presència d'un grup funcional constituït per un hidroxil -OH, enllaçat directament a un carboni que no és aromàtic ni és unit per un enllaç doble a un altre oxigen o a un sofre.

Els alcohols, R-OH (que han pres llur nom del més antigament conegut de tots ells, l'alcohol ordinari o etanol), poden considerar-se derivats de l'aigua HOH per substitució d'un hidrogen per un grup alquil R. Segons que el carboni unit a l'hidroxil sigui primari, secundari o terciari, els alcohols són anomenats també primaris, secundaris o terciaris. Si la molècula conté dos, tres o més grups funcionals alcohol, els alcohols s'anomenen, respectivament, diols (o glicols), triols i, en general, poliols.

Segons les regles de la IUPAC, els alcohols es designen afegint al nom de l'hidrocarbur el sufix -ol, tot preservant la n etimològica (ex: metà, metà-n-ol), i indicant la posició de l'hidroxil amb un nombre en prefix. (ex: 2-butanol CH₃CH₂CH(OH)CH₃). Això no obstant, si la molècula conté un altre grup, prioritari en nomenclatura, els alcohols es designen amb el prefix hidroxi-. Ex: 4-hidroxipentanal CH₃CH(OH)CH₂CH₂CHO, és un aldehid amb una funcióhidroxil. Els alcohols poden, encara, designar-se, sigui fent seguir el mot alcohol de l'adjectiu corresponent al grup R (ex: alcohol al.lílic CH₂ = CHCH₂OH), o bé considerant-los com a derivats de substitució del metanol (que abans s'anomenava, en aquest cas, carbinol). Així, l'1,1-dimetiletanol (CH₃)₃COH, és anomenat trimetilmetanol (abans, trimetilcarbinol).

Les propietats físiques dels alcohols depenen del grup R. Quan R és petit, són líquids miscibles amb l'aigua o molt solubles, d'olor característica i de sabor ardent i fortament associats (per formació d'enllaços hidrogen), cosa que fa que llurs punts d'ebullició siguin molt més elevats que no els dels tiols corresponents. La solubilitat en aigua disminueix ràpidament quan el pes molecular augmenta. Quan existeixen diversos isòmers de posició, el punt d'ebullició acostuma a ésser tant més baix (i el punt de fusió tant més alt) com més gran és la substitució al veïnatge del grup -OH. Els alcohols no absorbeixen en l'ultraviolat pròxim i el visible, però donen absorcions característiques en l'infraroig.

Els procediments fermentatius continuen essent una font important d'etanol i d'1-butanol. Els alcohols no són gaire abundants a la natura a l'estat lliure i s'hi troben sobretot en forma d'èsters. Això no obstant, l'etanol i alguns dels seus homòlegs superiors es formen en la fermentació dels sucres i nombrosos olis essencials i resines contenen alcohols diversos. Deixant de banda els poliols, els àcids alcohols i els aminoalcohols, els alcohols bioquímicament importants són l'axeroftol o vitamina A, els alcohols grassos i, sobretot, els esterols.

Els alcohols essent molt nombrosos, llurs aplicacions són forçosament molt diverses. Molts d'ells són utilitzats com a dissolvents o troben aplicació directa en nombroses indústries, per exemple, perfumeria, cosmètica, pintures, adhesius, indústria farmacèutica, etc. Llur principal ús és, tanmateix, la síntesi, especialment d'èsters, per a obtenir dissolvents, plastificants, detergents, medicaments, etc.

[edita] Èters

Article principal: Èter

Els èters són substàncies orgàniques caracteritzades per la presència del grup funcional —O— unit a dos radicals hidrocarbonats (aromàtics o no), o bé, en els èters cíclics, formant part d'una cadena alifàtica tancada.

Els èters (R—O—R') resulten de la substitució dels dos hidrògens de l'aigua i són geomètricament semblants a l'aigua i als alcohols. D'acord amb les normes de la IUPAC, els èters alifàtics són designats per mitjà del grup RO— , considerat com a substituent de la cadena més llarga, com ara metoxietà. Hom també els pot designar per mitjà dels noms dels radicals que van units a l'àtom d'oxigen (en primer lloc, el de menor nombre d'àtoms de carboni), seguits de la paraula èter, com metil etil èter, en comptes de metoxietà. Els èters cíclics més corrents tenen noms vulgars, que són emprats ordinàriament.

Els punts de fusió i d'ebullició dels èters són comparables als dels hidrocarburs de pes molecular semblant. La majoria són immiscibles amb l'aigua, però el dioxà i el THF ho són en totes proporcions. Els èters són indiferents a la majoria dels reactius químics. Són bons dissolvents per a la majoria de les substàncies orgàniques, però dissolen molt poc els composts inorgànics. Per això els èters són uns excel·lents dissolvents d'ús comercial i de laboratori, en especial per als processos d'extracció. Atès que els derivats de l'oxigen divalent tenen parells d'electrons no compartits disponibles, actuaran com a base de Lewis. Generalment, els cations del tipus R₂OH⁺, formats per protonació d'un èter, no s'aïllen, però són freqüents en dissolució i com a intermediaris transitoris de reacció. Els èters són inerts enfront de les bases, però reaccionen en presència d'àcids. La reacció més important que experimenten és la ruptura de l'enllaç C—O. Aquesta reacció de ruptura és catalitzada per àcids, normalment HI i, menys sovint, HBr o HCl, però en aquest cas són necessàries concentracions i temperatures més elevades. La reacció amb HI és el fonament del mètode de Zeisel per a determinar quantitativament el contingut en metoxils d'un compost.

Els èters són obtinguts generalment per reacció d'alcohols amb halogenurs d'alquil, reacció coneguda com a síntesi de Williamson. També poden formar-se per un desplaçament SN₂ d'alcoholats o de fenòxids sobre els halogenurs d'alquil: RO-Na⁺+R'X → R—O—R'+ NaX, on R pot ésser un grup alquil o un fenil, R' és un alquil primari o secundari i X és I, Br o Cl. L'halogenur pot ésser substituït per un sulfat d'alquil; aleshores el mètode és particularment important en la preparació d'èters aromàtics, i concretament en la d'èters metílics utilitzant sulfat de dimetil. Els alcohols primaris i secundaris poden metilar-se amb diazometà, utilitzant com a catalitzador un àcid de Lewis, com el BF₃, que té per missió incrementar l'acidesa de l'alcohol. Els fenols, que són més àcids, poden metilar-se amb diazometà sense necessitat de catalitzadors. Els èters simètrics són obtinguts a partir dels alcohols primaris per deshidratació amb àcid sulfúric concentrat. Cal fer el tractament a una temperatura més baixa que la necessària per a deshidratar l'alcohol a alquè, i amb un excés d'alcohol. Els diols, en deshidratar-se, donen èters cíclics.

[edita] Cetones

Article principal: Cetona

Les cetones són substàncies orgàniques caracteritzades per la presència del grup funcional C=O (carbonil) unit a dos radicals hidrocarbonats o, en les cetones cícliques, formant part d'una cadena alifàtica tancada.

Segons les regles de la IUPAC, les cetones alifàtiques RR'CO són designades, en la nomenclatura substitutiva, afegint al nom de l'hidrocarbur RR'CH₂ (en català, sovint seguit d'una n etimològica) el sufix -ona; davant el nom va el nombre que indica la posició del carboni carbonílic en la cadena. En la nomenclatura funció-radical, els radicals units al grup CO —la funció cetona— són citats seguint l'ordre alfabètic. Finalment, hom empra la forma traduïda directament de l'anglès, en què la funció cetona segueix els noms dels radicals ordenats alfabèticament. Així, per exemple, els tres noms de la cetona CH₃CH₂COCH₃, són, respectivament, butanona, cetona etilicometílica i etil metil cetona. Quan conté altres grups funcionals prioritaris, en nomenclatura es designa amb el prefix ceto- (cetoàcid, cetoèster).

Les cetones més simples, fins a uns dotze àtoms de carboni, són líquides. Les de pes molecular més baix són solubles en aigua; totes ho són en solvents orgànics. Són destil·lables sense descomposició, i d'olor etèrica o aromàtica. Les propietats químiques de les cetones són les generals del grup carbonil exaltades o disminuïdes per les altres funcions presents en la molècula o per l'estructura d'aquesta.

Els oxidants forts trenquen la cadena de carbonis de les cetones per les unions immediates al grup carbonil, i donen àcids carboxílics diferents, segons si es fa la ruptura en un costat o l'altre del grup. Per hidrogenació catalítica o per reducció amb alcoholats d'alumini, les cetones passen a alcohols secundaris. Per reducció amb amalgames de sodi o magnesi donen 1,2-dialcohols, anomenats pinacones, amb condensació de dues molècules. El pas directe de cetona a hidrocarbur és aconseguit mitjançant la reducció de Clemmensen o també per la reducció de Wolff-Kishner Les cetones addicionen bisulfit i donen composts cristal·litzables. Amb la hidroxilamina donen oximes, amb la hidrazina donen hidrazones, i azines si hi reaccionen doblement. Amb les fenilhidrazines donen fenilhidrazones, i amb les semicarbazides, semicarbazones. Tots aquests derivats són composts ben cristal·litzats que permeten de caracteritzar les cetones i regenerar-les per hidròlisi. Les amines primàries es condensen amb les cetones i donen les bases de Schiff.

Comparades amb els aldehids, les cetones reaccionen poc per polimerització, bé que es condensin per elles mateixes en certes condicions.

La més coneguda i utilitzada de les cetones és la propanona o acetona. Moltes cetones són emprades com a solvents i com a primeres matèries en perfumeria. En la natura n'apareixen algunes com a productes metabòlics anormals; moltes cetones superiors formen part de productes odorants naturals, per exemple, dels olis eteris i dels greixos rancis.

[edita] Àcids carboxílics

Article principal: Àcid carboxílic

Els àcids carboxílics són substàncies orgàniques de fórmula general R—COOH, que tenen en llur molècula un o diversos grups carboxil i que manifesten, per tant, les propietats àcides que aquest confereix. El grup carboxil ocupa forçosament una posició terminal en l'esquelet dels carbonis, ja que només té un enllaç lliure.

Segons quina és la natura del grup R, els àcids carboxílics es classifiquen en alifàtics, alicíclics (que poden ésser, uns i altres, saturats o insaturats), aromàtics i heterocíclics. Si al grup R hi ha d'altres grups funcionals, és possible de distingir també entre un àcid alcohol, un àcid fenol, un àcid cetònic, un aminoàcid, etc.

D'acord amb les normes de la IUPAC, els àcids carboxílics són designats fent seguir la paraula àcid d'un adjectiu format afegint al nom de l'hidrocarbur del mateix nombre de carbonis el sufix -oic [sense deixar-se la n etimològica: propà → propà + n + oic], quan hi ha un sol carboxil, o -dioic, quan n'hi ha dos. Així, per exemple, els dos àcids saturats de 6 carbonis, de cadena no ramificada, són anomenats àcid hexanoic i àcid hexandioic. En alguns casos, no obstant això, resulta més pràctic considerar el grup carboxil com un substituent de la molècula RH. En aquest cas, o bé hom fa precedir el nom de RH de la paraula àcid i li afegeix el sufix -carboxílic (com, per exemple, àcid ciclopentan-carboxílic C₅H₉COOH), o bé hom utilitza el prefix carboxi- (quan el carboxil no és el substituent principal). La IUPAC accepta, a més, que per a molts àcids carboxílics hom continuï utilitzant els noms trivials corrents, tals com àcid fòrmic, àcid acètic, àcid butíric, àcid oxàlic, àcid acrílic, àcid benzoic, àcid cinàmic, etc. Aquests noms trivials admesos per als àcids serveixen també per a designar llurs derivats i els aldehids corresponents.

Les propietats físiques dels àcids carboxílics depenen de llur estructura i de llur pes molecular. En principi, es fonen i bullen netament per damunt dels alcohols, amines, aldehids i cetones del mateix nombre de carbonis. Això té relació amb el fet que a l'estat cristal·lí o líquid i en solució en certs dissolvents (i, per als més volàtils, àdhuc en part a l'estat de vapor) els àcids carboxílics estan associats, formant dímers, a través dels carboxils. En sèrie alifàtica els primers termes són líquids destil·lables o arrossegables pel vapor d'aigua, i els àcids de nombre de carbonis parell es fonen sempre a més alta temperatura que llurs homòlegs immediats inferior i superior. A mesura que creix el pes molecular, la influència del grup carboxil sobre les propietats físiques va disminuint i així, per exemple, la solubilitat en aigua (total en els primers termes de la sèrie) decreix molt ràpidament. Això mateix passa amb l'olor.

Els àcids carboxílics són en general àcids febles, amb valors [[pK_A]] que, en general, varien entre 3 i 5, i la primera acidesa dels diàcids és molt més forta que la dels monoàcids, sobretot si els dos carboxils són pròxims. L'acidesa disminueix amb el pes molecular i augmenta amb la proximitat d'un doble enllaç al carboxil; els àcids aromàtics tendeixen també a ésser més forts que els alifàtics. La presència de substituents que atreuen electrons augmenta l'acidesa per efecte inductiu, i aquesta acció és particularment manifesta en el cas dels àcids carboxílics α-halogenats.

Els àcids carboxílics donen sals alcalines solubles en aigua i són estables enfront dels oxidants i reductors. L'únic reductor que els ataca directament és l'hidrur d'alumini i de liti, que permet de transformar-los en alcohols. L'electròlisi de llurs sals alcalines RCOONa condueix als hidrocarburs R—R (reacció de Kolbe), i la fusió alcalina als hidrocarburs RH; la piròlisi de les sals alcalinotèrries dóna en general cetones. Llurs sals de plata reaccionen amb els halurs d'alquil donant cetones, i llurs sals sòdiques reaccionen amb els clorurs d'àcid donant anhídrids d'àcid. Per deshidratació de les sals amòniques són obtingudes amides. Per reacció dels àcids carboxílics amb el pentaclorur o amb l'oxiclorur de fòsfor són obtinguts clorurs d'àcid; per reacció amb els alcohols són obtinguts èsters, i per reacció de Schmidt són obtingudes amines. En fi, per acció del clor o del brom té lloc generalment una substitució progressiva dels hidrògens en α del carboxil (o de l'hidrogen d'un carboni terciari no massa allunyat) i són obtinguts, doncs, àcids carboxílics halogenats.

Àdhuc deixant de banda els aminoàcids, els àcids carboxílics tenen una importància biològica molt considerable. A l'estat lliure hom no els troba gaire sovint en els animals (per bé que hi ha àcid fòrmic en les formigues i en el verí de les abelles), però, en canvi, són molt abundants en els sucs cel·lulars de les plantes (àcids fòrmic, oxàlic, màlic, ascòrbic, tartàric, cítric, etc) i en nombroses resines d'origen vegetal (àcids abiètic, benzoic, cinàmic, etc). Diversos àcids carboxílics es formen fàcilment per fermentació (fermentació acètica de l'alcohol, làctica o butírica dels glúcids, etc). Les plantes els contenen també en abundància en forma de sals (en llurs sucs aquosos) i en forma d'èsters (en els olis essencials). No obstant això, és sobretot en forma d'èsters glicèrics (que constitueixen els greixos) que els àcids carboxílics són universalment presents en els éssers vius. Els àcids carboxílics que hom troba combinats en els greixos són anomenats àcids grassos.^[1]

[edita] Èsters

Article principal: Èster

Els èsters són substàncies orgàniques caracteritzades per la presència del grup funcional -COOR, és a dir, per la unió del grup acil amb un grup alquil.

En el cas d'èsters d'àcids inorgànics (nítric, sulfúric, fosfòric), el grup alquil va lligat al residu d'àcid mineral (-NO₂, -SO₃H, -PO₃H₂).

D'acord amb les normes de la IUPAC, els èsters són designats expressant primerament la part que prové de l'àcid carboxílic per un substantiu format afegint el sufix -oat (precedit d'una n etimològica) el nom de l'hidrocarbur del mateix nombre d'àtoms de carboni que l'àcid, i després el nom del radical de la part catiònica, com ara heptanoat d'etil. Quan hom utilitza els noms trivials corrents dels adjectius característics dels àcids, com fòrmic, acètic, benzoic, etc, el substantiu que en deriva per designar la part aniònica és el format canviant el sufix -ic d'aquests adjectius pel sufix -at, com en el cas de l'acetat d'etil. Si hom no pot formar el nom de l'anió, acostuma a emprar perífrasis, com èster benzílic de la metionina.

Per hidròlisi els èsters regeneren l'àcid i l'alcohol; això és important sobretot per als èsters naturals (ceres, olis i greixos; en el cas dels dos darrers, si la hidròlisi és bàsica hom obté els sabons).

Els èsters de baix pes molecular són molt emprats com a solvents (acetat de metil, d'etil i de butil), i els èsters nítrics tenen importància com a explosius i en l'obtenció de cel·luloide. Els èsters d'àcids no saturats, com els dels àcids acrílic i metacrílic, es polimeritzen amb facilitat i donen matèries plàstiques, d'un gran consum. Certs èsters entren en la composició dels perfums sintètics, a causa de llur peculiar olor de plàtan (acetat d'isoamil), pinya (butirat de butil) o rom (propionat d'isobutil). Els èsters fosfòrics i tiofosfòrics han adquirit importància com a insecticides.^[1]

[edita] Amides

[edita] Amines

[edita] Composts inorgànics

Els composts inorgànics són els que no estan formats per estructures llargues de carbonis. Es poden classificar en diferents tipus:

[edita] Hidrurs

Article principal: Hidrur

Combinació de l'hidrogen amb un element, gairebé sempre metàl·lic.

• Els hidrurs iònics formen xarxes cristal·lines amb anions hidrur, H^-, i cations dels metalls. Els hidrurs alcalins tenen una estructura cristal·lina de cares centrades, mentre que els alcalinoterris tenen una estructura cúbica de cares centrades. Són sòlids a temperatura ambient i amb les propietats característiques dels composts iònics.
• Els hidrurs moleculars són substàncies d'enllaç covalent del tipus B₂H₆, PH₃, AsH₃, obtingudes fent reaccionar l'hidrogen atòmic sobre el no metall.
• Els hidrurs radicals són agrupaments diatòmics incomplets, identificats per l'anàlisi espectral, en l'atmosfera estel·lar; no han pogut ésser aïllats a causa de llur labilitat química i de llur curtedat de vida. Hom els considera com a radicals lliures.
• Els hidrurs d'inserció són composts obtinguts fent absorbir l'hidrogen per certs elements de transició, com el titani (TiH₂). Hom suposa que l'hidrogen s'introdueix en les fissures intersticials de la malla metàl·lica i en modifica les propietats.

Els hidrurs són emprats com a agents reductors, com a carburants molt energètics i com a intermediaris de síntesi, molts dels quals, però, tenen un interès exclusivament teòric.^[1]

[edita] Òxids

Article principal: Òxid

Els òxids inorgànics són combinació de l'oxigen amb qualsevol element, excepte el fluor. També reben aquest nom alguns epòxids simples (com l'òxid d'etilè), formes oxidades dels nitrils i les amines (com els òxids de nitril i els òxids d'amina) i algunes substàncies que contenen oxigen en llur estructura (com l'òxid de cacodil i l'òxid de mesitil), però són òxids orgànics.

Els òxids inorgànics poden ésser denominats anteposant al nom de l'element el mot òxid, amb els prefixos numèrics escaients, o bé mitjançant el sistema de Stock.

Els òxids són generalment obtinguts per reacció directa de l'oxigen amb l'element a alta temperatura. També poden ésser obtinguts per descomposició tèrmica d'altres substàncies més complexes i per reacció amb l'oxigen de composts tals com hidrurs metàl·lics, sulfurs i halurs.^[1]

• Amb els no metalls formen composts moleculars, volàtils, amb enllaç covalent. Exemples són el monòxid de carboni, CO, el diòxid de carboni, CO₂, el diòxid de sofre, SO₂, el monòxid de nitrogen, NO, el triòxid de dinitrogen, N₂O₃, el pentaòxid de diclor, Cl₂O₅, etc.
• Amb els metalls l'oxigen forma sòlids cristal·lins, amb enllaç, generalment iònic, degut a la baixa polarització de l'anió oxigen, O^2-. Exemples són l'òxid de sodi, Na₂O, l'òxid de ferro (III), Fe₂O₃, l'òxid de calci, CaO, l'òxid de zinc, ZnO, etc. Tanmateix, els òxids de metalls d'alta valència són volàtils, amb enllaç amb marcat caràcter covalent.

Els òxids tenen un gran nombre d'aplicacions en la indústria (semiconductor, ciment, vidre, pintura, refractari).

[edita] Àcids

Article principal: Àcid

• Hidràcids: Els àcids que no presenten oxigen en la seva estructura s'anomenen hidràcids. Són hidrurs de no metalls en dissolució aquosa. En les seves molècules l'hidrogen es troba enllaçat mitjançant un enllaç covalent a un àtom d'un element químic molt electronegatiu (halògens, sofre, seleni i tel·luri) per la qual cosa l'enllaç està molt polaritzat i es romp fàcilment en dissolució aquosa, donant lloc a la dissociació de l'àcid.

Els hidràcids més importants són: Àcid fluorhídric, HF_(aq) - àcid clorhídric, HCl_(aq) - àcid bromhídric, HBr_(aq) - àcid iodhídric, HI_(aq) - àcid sulfhídric, H₂S_(aq)

• Oxoàcids: Els oxoàcids són composts inorgànics on un àtom central electronegatiu es troba enllaçat mitjançant enllaç covalent a diversos oxígens que amb enllaços dobles i simples completant les valències de l'àtom central. Els oxígens que es troben enllaçats mitjançant un enllaç simple a l'àtom central s'enllacen també a un àtom d'hidrogen. Aquest enllaç està molt polaritzat la qual cosa dóna lloc a que sigui bo de dissociar.

Oxoàcids més importants: Àcid arsènic, H₃AsO₄ - Àcid arseniós, H₂AsO₃ - Àcid bòric, H₃BO₃ - Àcid bròmic, HBrO₃ - Àcid carbònic, H₂CO₃ - Àcid clòric, HClO₃ - Àcid clorós, HClO₂ - Àcid cròmic, H₂CrO₄ - Àcid fosfòric, H₃PO₄ - Àcid fosforós, H₃PO₃ - Àcid hipobromós, HOBr(aq) - Àcid hipoclorós, HOCl(aq) - Àcid hipofosforós, H₃PO₂ - Àcid iòdic, HIO₃ - Àcid nítric, HNO₃ - Àcid nitrós, HNO₂ - Àcid perclòric, HClO₄ - Àcid perdisulfúric, H₂S₂O₈ - Àcid periòdic, HIO₄ - Àcid permonosulfúric, H₂SO₅ - Àcid pirofosfòric, H₂P₂O₇ - Àcid selènic, H₂SeO₄ - Àcid seleniós, H₂SeO₃ - Àcid silícic, H₄SiO₄ - Àcid sulfàmic, NH₂SO₃H - Àcid sulfúric, H₂SO₄ - Àcid sulfurós, H₂SO₃ - Àcid tel·lúric, H₂TeO₄ - Àcid tel·lurós, H₂TeO₃

• Aplicacions dels àcids inorgànics.
  • Àcid sulfúric, H₂SO₄. L'àcid sulfúric és l'àcid que s'empra en major quantitat, s'empra en la indústria química per a la preparació d'altres àcids, de sulfats i de carbonats. En la producció de pintures, sulfonació de greixos, en la indústria tèxtil, en la refineria del petroli, en la producció de ferro i acer, en els acumuladors de plom i en la fabricació d'explosius.
  • Àcid nítric, HNO₃. L'àcid nítric s'empra en la fabricació d'explosius, colorants, seda artificial, plàstics, fertilitzants i en la fabricació d'àcid sulfúric.
  • Àcid clorhídric, HCl. S'empra en la indústria tèxtil, en la dels colorants, per a la neteja dels metalls en la indústria del galvanitzat i de l'estanyat, per a la manufactura l'alambres, en el procés de gravat, en la fabricació de dextrosa, gelatina i sabons, en la purificació d'arenes i argiles per a la fabricació de porcellanes i en l'elaboració de clor, clorurs i derivats.^[2]

[edita] Hidròxids

Article principal: Hidròxid

Els hidròxids estan constituïts per anions hidroxil, OH^-, i cations metàl·lics. En augmentar la capacitat de polarització del catió s'acentua el caràcter parcialment covalent de l'enllaç metall-oxigen, i l'estabilitat de l'hidròxid disminueix. Els hidròxids dels elements més electropositius (alcalins, alcalinoterris,...) poden fondre's sense descompondre's (els dels alcalins poden, fins i tot, vaporitzar-se). En canvi, no es coneixen hidròxids en molt alt estat d'oxidació.

Els alcalins són els únics solubles en aigua. Els més reactius són els alcalins i els alcalinoterris. La propietat més destacada és el caràcter bàsic, tant en dissolució aquosa com en estat fus.^[3]

[edita] Sals

Article principal: Sal (química)

Les sals poden, així, ésser considerades tant com derivades dels àcids per substitució d'hidrogen per àtoms metàl·lics, com derivades de les bases per substitució del grup hidroxil per altres anions procedents d'àcids. D'altra banda, els adductes dels àcids de Lewis amb donadors de parells electrònics poden també ésser considerats formalment com a sals.

Des d'un punt de vista general, les sals exhibeixen propietats característiques comunes; són sòlids cristal·lins de punt de fusió elevat, presenten conducció de l'electricitat en l'estat líquid i conductivitat electrolítica en llurs solucions aquoses. L'essència d'aquestes propietats està en el caràcter iònic d'aquests composts. Això no obstant, hi ha tota una gradació en el caràcter covalent o iònic de l'enllaç, el qual depèn fonamentalment de la diferència d'electronegativitat i de grandària dels ions constituents. Així, mentre que el fluorur de cesi, CsF, és totalment iònic, el tetraclorur de titani , TiCl₄, presenta un caràcter covalent molt accentuat. Quant a la solubilitat, mentre que les sals de caràcter iònic són generalment solubles en dissolvents de constant dielèctrica elevada, com és ara l'aigua, a desgrat de les que presenten una energia reticular molt gran, les de tipus covalent se solubilitzen més bé en dissolvents apolars. D'altra banda, moltes sals iòniques presenten la característica de formar hidrats, la tendència a la formació dels quals és donada pel guany energètic que suposa la solvatació, enfront de l'energia necessària per a trencar el reticle cristal·lí de la forma anhidra.

Segons llur constitució, les sals poden ésser classificades en:

• Sals simples, que són les formades pel catió d'una base i l'anió d'un àcid amb l'estequiometria adequada, com el clorur de sodi, NaCl, i el sulfat de calci (CaSO₄). N'hi ha de dos tipus:
  • Sals binàries. Són sals simples constituïdes per anions d'un sol element químic. Exemples: fluorur de sodi, NaF, clorur de magnesi, MgCl₂, bromur de potassi, KBr, iodur de plom (II), PbI₂.
  • Sals ternàries o oxisals. Són sals simples en les quals l'anió prové d'un oxoàcid. Exemples: nitrat d'argent, AgNO₃, dicromat de potassi, K₂Cr₂O₇, sulfat de ferro (III), Fe₂(SO₄)₃.
• Sals àcides, que contenen àtoms d'hidrogen àcids, com l'hidrogenocarbonat de sodi, NaHCO₃.
• Sals dobles, que s'originen, en general, per cristal·lització de solucions que contenen mescles d'ions, els exemples més clàssics de les quals són els alums, i les oxisals i hidroxisals, conegudes genèricament com a sals bàsiques, en les quals intervenen oxocations o hidroxications, com l'oxiclorur de bismut, BiClO, i l'hidroxiclorur de magnesi, MgCl(OH).

Pel que fa a la nomenclatura, les sals són anomenades esmentant en primer terme l'anió i en segon terme el catió, amb els prefixos numèrics corresponents. La presència d'hidrogen àcid és indicada mitjançant el prefix hidrògeno- anteposat al nom de l'anió, mentre que en la nomenclatura de les oxisals i hidroxisals són emprats els prefixos oxi- i hidroxi- anteposats al nom de l'anió.^[1]

[edita] Complexos

Un complex és compost químic que conté un àtom o un ió central, generalment d'un metall de transició, acceptador d'electrons, voltat d'un grup d'ions o de molècules (anomenats genèricament lligands), donadors d'electrons, el qual grup tendeix a conservar la seva identitat fins i tot en solució, bé que és susceptible de dissociació parcial.

La càrrega elèctrica del complex és la suma algèbrica de les càrregues de l'ió central i dels lligands, i hi ha complexos neutres, catiònics o aniònics.

La teoria de la coordinació d'Alfred Werner (1893) donà la primera interpretació de la natura d'aquests composts i postulà per als elements metàl·lics una valència primària (avui designada com a "estat d'oxidació") i unes valències secundàries (avui, "índex de coordinació"), dirigides cap a posicions definides en l'espai, les quals valències, segons Sidgwick, són capaces de compartir parelles d'electrons aportats pels lligands i formar, amb aquests, enllaços covalents datius o coordinats. Amb la teoria d'enllaç de valència de Linus Pauling (1940), primerament, i amb les del camp cristal·lí i del camp dels lligands (1951), després, hom aconseguí d'explicar bé la natura d'aquestes valències secundàries en funció dels orbitals buits disponibles de l'ió metàl·lic central, i les propietats estereoquímiques, magnètiques i òptiques dels complexos. El modern tractament per orbitals moleculars permet d'afinar els últims detalls de la interpretació.

Segons que el lligand s'uneixi a l'ió central per un sol dels seus àtoms o per uns quants, és qualificat de monodentat, bidentat, etc, i, en general, de polidentat, que saturen més d'una posició de coordinació del metall i formen estructures cícliques que hom anomena de quelat. Segons el nombre d'ions centrals presents, el complex és mononuclear, dinuclear, etc, o polinuclear (són polinuclears, per exemple, els isopoliàcids i els heteropoliàcids i llurs sals). En alguns casos, els lligands contenen sistemes d'electrons π més o menys deslocalitzats, que es poden unir amb metalls formant els complexos π (com els de tipus sandvitx, com el ferrocè). També hi ha complexos dits de transferència de càrrega, que són d'enllaç dèbil, correntment moleculars, caracteritzats per passar, per absorció de llum visible, a un estat excitat amb una transferència de càrrega, que dóna lloc a un augment de la participació de la forma amb covalència dativa en l'híbrid de ressonància.

Segons que l'equilibri de la reacció de formació d'un complex a partir dels seus constituents estigui més o menys desplaçat cap al complex, hom diu que aquest és més o menys estable; segons que les reaccions de substitució dels lligands siguin més o menys lentes, hom diu que el complex és inert o làbil.

Els complexos tenen formes geomètriques definides segons el nombre i el tipus dels orbitals de l'ió metàl·lic que participen en l'enllaç. Les més corrents són la quadrada (hibridació dsp²) i la tetraèdrica (hibridació sp³), per als metalls d'índex de coordinació 4, i l'octaèdrica (hibridació d²sp³) per als d'índex 6. Aquestes estructures permeten, en molts casos, l'existència d'isòmers geomètrics i d'isòmers òptics.

Les propietats químiques dels complexos no són les de constituents separats, sinó unes altres de pròpies de la nova unitat. Si els complexos són estables i inerts, tals propietats desapareixen del tot; el procés és l'emmascarament, d'utilitat en la indústria i en l'anàlisi química per a evitar els efectes nocius de determinats metalls. La formació de complexos modifica les propietats acidobàsiques dels constituents, en general exaltant la força àcida dels lligands; també modifica els potencials normals de reducció, de manera que molts estats d'oxidació anormals dels metalls són estabilitzats. Aquesta propietat confereix a alguns complexos una gran activitat catalítica, manifestada particularment en reaccions d'oxidació-reducció, algunes d'elles d'interès biològic.

Molts complexos intervenen com a catalitzadors en fase homogènia, o com a intermedis en molts altres tipus de reaccions (per exemple, els catalitzadors de Ziegler i Natta per a la polimerització de l'etilè són complexos d'alumini i titani). L'interès bioquímic dels complexos és molt gran, car molts enzims són actius només en presència de traces d'ions metàl·lics, i una posició de coordinació al metall és el centre actiu d'aquells.

Els reactius orgànics més importants de la química analítica són lligands formadors de complexos, generalment quelats; els caracteritza llur selectivitat o especificitat i llur sensibilitat, llur solubilitat en solvents orgànics que en fa possible l'extracció, o llur coloració intensa que permet la determinació absorciomètrica de molts metalls.^[1]

[edita] Organometàl·lics

Article principal: Compost organometàl·lic

S'anomenen composts organometàl·lics les combinacions en les que existeix un enllaç entre àtoms metàl·lics i àtoms de carboni, corresponnts a radicals o a molècules orgàniques. Si bé aquest tipus d'enllaços existeixen en els complexos (carbonils i cianus), la denominació de composts organometàl·lics s'aplica, de manera especial, a les combinacions en les que els carbonis units a l'àtom de metall formen part de molècules orgàniques (radical etil, ciclopentadienil, anells aromàtics,...).^[3]

El primer compost organometàl·lic conegut fou el dietilzinc (CH₃—CH₂—Zn—CH₂—CH₃), aïllat el 1849 pel químic anglès Edward Frankland; d'aleshores ençà, hom n'ha sintetitzats un gran nombre, que comprèn gairebé tots els elements metàl·lics.

N'existeixen de dos tipus:

• els organometàl·lics purs, que contenen exclusivament radicals orgànics units al metall, i
• els mixts, que contenen alhora radicals orgànics i inorgànics units al metall.

Des del punt de vista del tipus d'enllaç, poden ésser classificats en:

• iònics, formats únicament pels metalls més electropositius, i
• covalents, entre els quals cal distingir els que presenten enllaços σ i els que presenten enllaços π.

La natura de l'enllaç metall-carboni té una gran influència sobre l'estabilitat d'aquests composts. Així, els iònics i els covalents de tipus σ solen ésser tèrmicament inestables i sensibles a l'oxidació i a la hidròlisi, mentre que els covalents de tipus π presenten una estabilitat tèrmica més gran i són en molts casos inerts als agents abans esmentats. Els mètodes de preparació són d'una gran diversitat. Entre els més generals, per a elements dels grups principals, cal esmentar la reacció de derivats halogenats amb metalls, la reacció dels composts formats pel mètode anterior amb un metall o halogenur metàl·lic per a bescanviar el metall i l'addició d'hidrurs metàl·lics sobre dobles enllaços.

Pel que pertoca a les seves reaccions químiques, la presència d'un metall unit a carboni pot induir en aquest un comportament aniònic, com en els reactius de Grignard, o catiònic, com en els complexos de tipus π de metalls de transició amb olefines, i també afavorir la formació de radicals lliures, com en el tetraetilplom. També experimenten altres reaccions importants, com l'addició oxidativa, l'eliminació reductiva i transposicions intramoleculars. A més del gran interès teòric que presenten, centrat principalment en l'estudi de l'enllaç metall-carboni, propietats catalítiques i estabilització de molècules orgàniques de gran reactivitat, els composts organometàl·lics troben un gran nombre d'aplicacions en síntesi orgànica i en la indústria química. Des del punt de vista fisiològic, són en molts casos d'una gran toxicitat.^[1]

[edita] Classificació segons el tipus d'enllaç

També es poden classificar segons el tipus d'enllaç en:

• Covalents: Els compostos químics poden ser molècules unides per enllaços covalents.
• Iònics: Són les sals unides per enllaços iònics.
• Compostos metàl·lics: units per enllaços metàl·lics
• Complexos: units per enllaços covalents coordinats.

Els elements que formen un compost i la seva proporció s'indiquen mitjançant una fórmula química. Per exemple, l'aigua és un compost format per hidrogen (H) i oxigen (O) en una relació de dos a un, i la seva fórmula química és H₂O.

Per tal de ser considerat un compost, cal que la relació entre els components es degui a les propietats físiques o químiques dels elements constituents, això exclou mescles o aliatges, que de fet són barreges de diverses substàncies.

Els elements formen compostos per esdevenir més estables, aconsegueixen més estabilitat quan tenen el màxim nombre possible d'electrons al nivell d'energia més extern, i que habitualment pot contenir dos o vuit electrons de valència. Aquesta és la raó per la qual els gasos mobles no reaccionen freqüentment, ja tenen vuit electrons de valència (amb l'excepció de l'heli que només necessita dos electrons de valència per arribar a l'estabilitat).

[edita] Referències

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9} Enciclopèdia Catalana: L'Enciclopèdia, 1999. 
2. ↑ Cuevas, A.; et al.. Química II. Umbral. ISBN 9685607206. 
3. ↑ ^{3,0 3,1} Gutiérrez, E. Química inorgànica. Reverté, 1985. ISBN 84-291-7215-7. 

[edita] Vegeu també

• Llista de compostos químics
• Taula periòdica