Mieszaniny i związki chemiczne

Jak zapewne wiecie, woda składa się z wodoru i tlenu. Czy to oznacza, że woda jest mieszaniną tych dwóch substancji? Czy może jest pojedynczą substancją? Przyjrzyjmy się wodzie z bliska, na poziomie atomowym. Mamy tu mieszankę dwóch gazów: wodoru i tlenu.

Mieszanka także jest gazem. Gdy zachodzi reakcja pomiędzy wodorem i tlenem... powstają cząsteczki wody. W cząsteczkach wody pomiędzy atomami występują wiązania chemiczne. Gdy atomy różnych pierwiastków łączą się ze sobą za pomocą takich wiązań, powstaje w ten sposób substancja którą nazywamy związkiem chemicznym.

A co z solą? Zwykła sól kuchenna składa się z sodu i chloru. Czy to jest mieszanina, czy związek chemiczny? Na poziomie atomowym sód i chlor tworzą sieć krystaliczną. Są ze sobą połączone, co oznacza, że sól kuchenna, lub inaczej chlorek sodu, także jest związkiem chemicznym.

Sól i woda, podobnie jak inne związki chemiczne, to czyste substancje, nie mieszaniny. A gdybyśmy rozpuścili sól w wodzie? Czy wtedy sól jest mieszaniną, czy związkiem chemicznym? Popatrzmy na poziom atomowy. Czy są tam jakieś wiązania chemiczne?

Kryształki soli rozpuściły się w wodzie, ale atomy nie stworzyły wiązań chemicznych z wodą. Nie powstał żaden nowy związek chemiczny, a więc słona woda to mieszanina. Między mieszaninami a związkami chemicznymi są jeszcze inne różnice. Spójrzmy na właściwości substancji, które je tworzą. Wodór i tlen oddzielnie zachowują się w zupełnie inny sposób.

Są gazami w temperaturze pokojowej. Wodór jest bardzo reaktywny, a czysty tlen jest niezwykle łatwopalny, ale woda nie jest zbyt reaktywna i używamy jej przecież do gaszenia ognia. A sód i chlor? Sód to żrący metal, który gwałtownie reaguje z wodą. Chlor to trujący i cuchnący gaz.

Na szczęście chlorek sodu, czyli sól, nie ma żadnej z tych właściwości. Tak więc właściwości związków chemicznych są zupełnie inne od właściwości substancji, które je tworzą. A co z mieszaniną, słoną wodą? Zarówno woda, jak i sól zachowują większość swoich właściwości. Trzecią różnicą między mieszaninami a związkami chemicznymi jest proporcja substancji, które je tworzą.

Aby powstała woda, potrzeba dokładnie dwa razy tyle atomów wodoru, co atomów tlenu. Jeśli dodamy lub usuniemy jakiś atom, substancja przestanie być wodą. Proporcja atomów w danym związku chemicznym jest zawsze taka sama. W mieszaninie, takiej jak słona woda, proporcje mogą być różne. Woda ze szczyptą soli czy woda z dużą ilością soli to nadal słona woda.

Tutaj mamy listę głównych różnic między związkami chemicznymi a mieszaninami. A co ze zwykłym cukrem spożywczym? Czy jest on mieszaniną, czy związkiem chemicznym? Spójrzmy na listę. Cukier składa się z węgla, wodoru i tlenu.

Nie jest jednak czarny jak węgiel ani nie jest gazem, jak wodór czy tlen. Atomy są ze sobą połączone za pomocą wiązań chemicznych, tworząc cząsteczki. Cząsteczki zawsze mają dwanaście atomów węgla, dwadzieścia dwa atomy wodoru i jedenaście atomów tlenu, więc cukier ma określony wzór chemiczny. Cukier jest związkiem chemicznym, a nie mieszaniną.