عنصر و ترکیب — به زبان ساده

مواد خالص به دو شکل عنصر و ترکیب در طبیعت وجود دارند. افرادی که به تازگی با علم شیمی آشنا می‌شوند، یاد می‌گیرند که علم شیمی، به مطالعه ساختار، خواص فیزیکی و شیمیایی مواد اختصاص دارد. علاوه بر این، باید بدانیم که گازها، مایعات و مواد جامد، رفتار متفاوتی دارند و یکسان نیستند. در این میان، پله اول برای درک این تفاوت‌ها، شناخت دقیق عنصر و ترکیب  و دسته‌بندی‌های مختلف عناصر است که در این متن قصد داریم به تعریف آن‌ها بپردازیم.

تعریف عنصر و ترکیب

طبق تعریف، عنصرها، مواد سازنده ساده‌ترین ترکیبات شیمیایی هستند که در آن‌ها، تمامی اتم‌ها با یکدیگر برابر باشند. اما ترکیب به مواد شیمیایی ساخته شده از دو یا چند عنصر می‌گویند که با نسبتی معین، توسط پیوندهای شیمیایی به یکدیگر متصل شده‌اند.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

دسته بندی مواد

در علم شیمی، مواد را می‌توان به سه دسته کلی عنصر، ترکیب و مخلوط، تقسیم‌بندی کرد. با مخلوط‌ها در مبحث «مخلوط ها — به زبان ساده» آشنا شدیم. و در ادامه، با جزئیات بیشتری به بررسی عنصر و ترکیب می‌پردازیم.

عنصرها و اتم ها

یک عنصر، ماده خالصی است و نمی‌توان آن‌را به انواع دیگر مواد، تقسیم کرد. همانطور که گفته شد، هر عنصر، از یک نوع اتم تشکیل شده است. برای درک بهتر باید مختصری در خصوص ساختار اتم صحبت کنیم. یک اتم، کوچک‌ترین ذره‌ای به شمار می‌آید که همچنان خواص عنصر سازنده ماده را داشته باشد و هر ماده‌ای از اتم‌های زیادی تشکیل شده است که بسیار کوچک هستند.

البته، اتم، کوچک‌ترین ذره شناخته شده نیست. هر اتم از بسیاری ذره زیر اتمی تشکیل شده است که در این متن، بیشتر با پروتون، نوترون و الکترون آشنا خواهیم شد. پروتون‌ها دارای بار مثبت و نوترون‌ها خنثی هستند. به طور تقریبی، تمامی جرم یک اتم در پروتون‌ها و نوترون‌های هسته جمع‌آوری شده است. الکترون‌های اطراف هسته نیز تقریبا هیچ جرمی ندارند و شامل بار الکتریکی منفی هستند.

اگر تعداد پروتون‌ها و الکترون‌های یک اتم با یکدیگر برابر باشند، اتم به لحاظ الکتریکی، خنثی خواهد بود چراکه بارهای مثبت و منفی، یکدیگر را خنثی می‌کنند. اگر اتمی، تعداد بیشتر یا کمتری الکترون نسبت به پروتون داشته باشد، در نتیجه، بار کلی آن منفی یا مثبت خواهد بود که به آن، یون می‌گویند.

الکترون‌های با بار منفی یک اتم توسط پروتون‌های مثبت هسته جذب می‌شوند که این جذب توسط نیرویی با نام نیروی الکترومغناطیس انجام می‌گیرد. این نیروی الکترومغناطیس سبب می‌شود تا پروتون‌های هسته به دلیل بار الکتریکی یکسان، همدیگر را دفع کنند. با این وجود، پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته توسط نیرویی دیگر موسوم به «نیروی هسته‌ای» (Nuclear Force)، یکدیگر را جذب می‌کنند که به طور معمول، از نیروهای دافعه الکترومغناطیسی بین پروتون‌های مثبت، بیشتر است.

ایزوتوپ

زمانیکه اتم‌های یک عنصر، تعداد متفاوتی نوترون داشته باشند، به عنوان ایزوتوپ شناخته می‌شوند. تا به امروز، ۱۱۸ عنصر شناخته شده است که از میان آن‌ها، ۹۴ عنصر به صورت طبیعی و ۲۴ عنصر به صورت مصنوعی (سنتزی) هستند. برای مطالعه بیشتر در خصوص ایزوتوپ‌ها می‌توانید مطلب «ایزوتوپ چیست؟ — به زبان ساده» را مطالعه کنید.

جدول تناوبی

تمامی عناصر شناخته شده به ترتیب اعداد اتمی، در جدول تناوبی عناصر مرتب شده‌اند که این جدول، مجموعه‌ای از دوره‌ها (تناوب) و گروه‌ها را تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، عناصر را به دسته‌های مختلف فلز و نافلز نیز تقسیم می‌کنند. از نمونه‌های فلز می‌توان به آهن و مس اشاره کرد. فلزات، براق و هادی خوب گرما و الکتریسیته هستند و تعداد نافلزات در جدول نسبت به آن‌ها، کمتر است. اتم‌های هیدروژن و اکسیژن در شمار این اتم‌ها قرار می‌گیرند. فلزات را نیز به گروه‌های مختلفی همچون فلزات اصلی، فلزات واسطه (عناصر واسطه) و فلزات دسته f طبقه‌بندی می‌کنند که البته این طبقه‌بندی در متون مختلف ممکن است قدری با یکدیگر متفاوت باشند.

مولکول ها و ترکیب

زمانیکه دو عنصر یا بیشتر با یکدیگر به طور شیمیایی و با نسبت جرمی مشخصی ترکیب شوند، فرآورده حاصل را به عنوان «ترکیب» (Compound) می‌شناسند. به عبارت دیگر، ترکیبات را می‌توان موادی شامل ۲ نوع یا بیشتر عنصر دانست که اتم‌های آن‌ها نسبت ترکیبی ثابتی با یکدیگر دارند. زمانی که عنصرها با یکدیگر ترکیب شوند، ماده تشکیل شده، خواص جدیدی خواهد داشت.

فیلم آموزش شیمی عمومی – جامع و با مفاهیم کلیدی در فرادرس

کلیک کنید

فرمول شیمیایی

ترکیبات را با فرمول شیمیایی تعریف می‌کنند. یک فرمول شیمیایی، نمایش نمادین نسبت اتم‌های تشکیل‌دهنده ترکیب شیمیایی مشخصی است. به طور مثال،‌ فرمول شیمیایی آب را به صورت «$$H_2O$$» نشان می‌دهند و بیانگر دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن است که در ترکیب با یکدیگر، یک مولکول آب، تشکیل می‌شود. در مثالی دیگر، نمک طعام را می‌توان معرفی کرد که آن‌را به صورت $$NaCl$$ نشان می‌دهند. این فرمول بیان می‌کند که در شبکه بلوری نمک طعام، اتم‌های سدیم و کلر با یکدیگر پیوند دارند.

انواع ترکیبات

زمانی که با عنصر و ترکیب آشنا می‌شویم باید انواع مختلف آن‌ها را نیز بشناسیم. ترکیبات را می‌توان در دو نوع «ترکیبات مولکولی» (Molecular Compounds) و نمک‌ها طبقه‌بندی کرد. در ترکیبات مولکولی، اتم‌ها از طریق پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل می‌شوند. در نمک‌ها، یون‌ها از طریق پیوندهای یونی به یکدیگر در شبکه بلور اتصال دارند.

مثال ترکیب شیمیایی

از مثال‌های ترکیب می‌توان به مولکول آب با فرمول شیمیایی $$H _ 2 O$$ و هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) با فرمول $$H _ 2 O _ 2$$ اشاره کرد. به خوبی می‌توان مشاهده کرد که در یک مولکول هیدروژن پراکسید، ۲ اتم هیدروژن و ۲ اتم اکسیژن با یکدیگر ترکیب می‌شوند.

البته فرمول‌های شیمیایی شامل فرمول تجربی و فرمول مولکولی هستند که در بخش‌های پیشرفته‌تر شیمی و پس از آشنایی با مباحث استوکیومتری، روش‌های تعیین فرمول مولکولی و تجربی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در جدول زیر، برخی از ترکیبات شیمیایی معروف به همراه فرمول شیمیایی آن‌ها نمایش داده شده است.

تفاوت عنصر و ترکیب

برای افرادی که به تازگی با علم شیمی آشنا می‌شوند، تفاوت عنصر و ترکیب از جمله سوالاتی است که ذهن آن‌ها را مشغول می‌کند. تا اینجای متن، عنصر و ترکیب را به طور جداگانه معرفی کردیم و به بررسی تفاوت‌های آن‌ها پرداختیم اما در ادامه قصد داریم تا به شکلی کلی و با جزئیات بیشتری این تفاوت‌ها را مرور کنیم. این تفاوت‌ها به صورت یک فهرست در زیر ارائه شده‌اند:

• تعریف: طبق تعریف، عنصرها، مواد خالصی هستند که از یک نوع اتم تشکیل شده باشند اما ترکیب‌ها، موادی را شامل می‌شوند که از دو یا بیشتر عنصر با نسبت شیمیایی مشخص تشکیل شده باشند.
• تعداد: تا به امروز، ۱۱۸ عنصر شناسایی شده اما تعداد ترکیبات، نامحدود است.
• انواع: انواع عناصر را می‌توان به دسته‌های فلزی، نافلزی و شبه‌فلزی تقسیم کرد اما ترکیبات بر اساس پیوندهای شیمیایی طبقه‌بندی می‌شوند که دو دسته اصلی پیوندهای شیمیایی، پیوندهای یونی و کووالانسی هستند.

• مثال:‌ از نمونه‌های عناصر می‌توان به روی، کلر، طلا و آلومینیوم اشاره کرد و از مثال‌های ترکیب نیز می‌توان $$Ca (OH)_2$$ و $$NaOH$$ را نام برد.
• نحوه نمایش: عنصرها را با نماد آن‌ها نشان می‌دهند. به طور مثال، سدیم با نماد «Na» نشان داده می‌شود اما نمایش ترکیبات توسط فرمول شیمیایی امکان‌پذیر است.
• نحوه تشخیص: عنصرها را به کمک عدد اتمی و ترکیبات را با نسبت ثابت عناصر مختلف تشخیص می‌دهند.

سوالات متداول در خصوص عنصر و ترکیب

سوالات مختلفی که در ذهن دانش‌آموزان در خصوص عنصر و ترکیب بوجود می‌آید را می‌توان در قالب چندین سوال متداول مطرح کرد که این سوالات به همراه پاسخ آن‌ها در زیر آورده شده است.

ترکیب به چه معناست؟

ترکیب به ماده‌ای می‌گویند که از پیوند شیمیایی دو یا چند عنصر شیمیایی بوجود می‌آید. نوع پیوند نگهدارنده این عناصر، می‌تواند متفاوت باشد و دو نوع اصلی پیوندهای شیمیایی، پیوند کووالانسی و یونی است. به یاد داشته باشید که عنصرها همواره با نسبت‌های مشخصی در هر ترکیب حضور دارند.

چند نمونه ترکیب را نام ببرید؟

از نمونه‌های ترکیب می‌توان به آب و دی‌اکسید کربن اشاره کرد. همچنین، انواع ترکیبات با گروه‌های عاملی مختلف نیز شناسایی شده‌اند که از میان آن‌ها می‌توان به آلدهیدها، کتون‌ها و استرها اشاره کرد.

دسته های اصلی ترکیبات را نام ببرید؟

دو دسته اصلی برای ترکیبات وجود دارند که به کمک نحوه اتصال اتم‌ها به یکدیگر مشخص می‌شوند. این دو دسته، ترکیبات مولکولی و یونی (نمک) نام دارند.

معنی عنصر چیست؟

ماده‌ای که به کمک روش‌های شیمیایی، نتوان آن‌را به مواد ساده‌تر تقسیم کرد، عنصر نام دارد. هر عنصر شامل اتم‌هایی با عدد اتمی یکسان است.

آیا ماده خالص یک عنصر است؟

عنصر را نمی‌توان به مواد مختلف تقسیم کرد. کربن، اکسیژن، هیدروژن، طلا، نقره و آهن همگی مثال‌هایی از عنصر هستند و هرکدام از این عناصر را می‌توان یک ماده خالص در نظر گرفت.

تفاوت بین عنصر و ترکیب و مخلوط در چیست؟

عنصر به ماده‌ای می‌گویند که از یک نوع اتم تشکیل شده باشد. اما ترکیب، به ماده‌ای اختصاص دارد که شامل بیش از یک نوع اتم باشد. مخلوط به ترکیبی می‌گویند که در آن‌، اجزای مختلف به صورت غیرپیوندی در کنار یکدیگر قرار داشته باشند که هر جزء در مخلوط،  خواص مخصوص به خود را دارد.