Un compost químic és una substància pura formada per dos o més elements químics i que pot descompondre's en aquests per mètodes químics apropiats.
Els composts, igual que les mescles, estan constituïts per dos o més elements químics diferents, però es diferencien essencialment d'aquestes en els següents aspectes: Els components de les mescles poden separar-se per mitjans físics (filtració, decantació, destil·lació…), però els constituents dels composts, no. Les mescles tenen les propietats dels seus components, però els composts posseeixen les seves propietats específiques corresponents. Les mescles poden existir en qualsevol proporció mentre que els composts es formen a partir dels elements químics en proporció invariable (llei de les proporcions definides enunciada entre 1794 i 1804 pel químic francès Joseph Louis Proust). La formació o descomposició d'un compost químic va sempre unida a un despreniment o absorció de calor, mentre que per a una mescla l'efecte calorífic és nul o en tot cas, molt petit.
En general, els composts químics tenen una estructura química definida i única i amb una relació determinada dels components. 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, Cu1,7S i especialment els composts intermetàl·lics i els intersticials. La majoria dels compostos sí que compleixen la llei de les proporcions definides i s'anomenen daltònids, en record del químic anglès John Dalton que, amb la seva teoria atòmica, donà una base teòrica que explicava la llei de les proporcions definides.
Actualment (2009) el nombre d'elements químics és de 118 (90 d'ells naturals i la resta sintètics), mentre que el de composts químics supera els 50 milions i en constant creixement (aproximadament 12.000 noves substàncies diàries, majoritàriament composts químics).
Formació de composts químics La majoria dels elements químics existeixen en combinació amb altres elements formant els composts químics. De fet, només una petita quantitat d'elements es troben lliures a la natura: els gasos nobles en forma d'àtoms solitaris, l'oxigen i el nitrogen en forma de molècules diatòmiques, O₂ i N₂, el sofre en forma de molècules de vuit àtoms, S₈, el carboni en forma de grafit o diamant i els metalls nobles coure, argent, or i platí.
La raó per la qual els àtoms es combinen per donar composts químics resideix en el fet que, en aproximar-se fins a distàncies molt petites, els seus niguls electrònics interaccionen de forma que l'energia del sistema disminueix. Podem dir, també, que com a conseqüència d'aquesta interacció es generen forces d'atracció.
Per tant, els electrons externs dels àtoms són els responsables de la formació de composts. Hi ha dues formes generals: Per transferència d'electrons dels àtoms d'un element cap a l'àtom d'un altre element per a formar composts iònics, que queden enllaçats per atracció electroestàtica. Per compartició d'electrons entre àtoms diferents per a formar composts covalents, que queden enllaçats degut a un efecte quàntic, la major deslocalització dels electrons.
Aquests processos generen els enllaços químics, les forces que mantenen units els àtoms dels elements en un compost.
Classificacions Classificació segons el tipus d'enllaç Els composts químics es poden classificar segons el tipus d'enllaç químic en: Covalents: Són composts químics on els àtoms resten units per enllaços covalents. Si existeix una petita diferència entre dos àtoms quant a la tendència a perdre o guanyar electrons, observam una compartició d'electrons. Aquest tipus d'enllaç és més important entre àtoms no metàl·lics. Cada àtom atreu als seus electrons perquè té energia d'ionització alta, però també atreu als electrons dels altres àtoms. Això fa que els àtoms s'uneixin per formar un compost. En la majoria dels casos es generen molècules separades i la fórmula química reflecteix el nombre real d'àtoms a la molècula (fórmula molecular). Exemples: Diòxid de carboni, CO₂; àcid periòdic, HIO₄; pentaclorur de fòsfor, PCl₅; etanol, CH₃CH₂OH, àcid acètic, CH₃COOH. Iònics: Són composts on els àtoms es mantenen units mitjançant enllaços iònics. Aquest enllaç s'observa típicament entre àtoms amb grans diferències en la seva tendència a perdre o guanyar electrons. Aquestes diferències s'observen entre metalls reactius (grups 1 i 2 de la taula periòdica) i no-metalls (grup 17 o halògens i la part superior del 16). L'àtom metàl·lic de baixa energia d'ionització perd un o dos electrons de valència, mentre que l'àtom no metàl·lic, d'afinitat electrònica molt negativa, guanya electrons. Es produeix una transferència d'electrons del metall al no-metall, i cada àtom forma un ió amb la configuració electrònica de gas noble. L'atracció electroestàtica entre els ions de diferent signe els porta a formar una estructura tridimensional d'un sòlid iònic, la qual fórmula química representa la proporció catió/anió (fórmula empírica). Exemples: Òxid de sodi, Na₂O; clorur de liti, LiCl; sulfur de potassi, K₂S; hidrur de calci, CaH₂. També existeixen composts iònics en els quals l'anió o el catió és poliatòmic, és a dir, està format per diversos àtoms units per enllaç covalent i amb càrrega elèctrica. Exemples de cations poliatòmics: amoni, NH₄+ i uranil, UO₂2+. Exemples d'anions poliatòmics, els oxoanions carbonat, CO₃2-, sulfat, SO₄2-, nitrat, NO₃-. Complexos: units per enllaços covalents coordinats.
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.).
Composts 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, sintetitzades als laboratoris. Actualment, hi ha milions 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 Aleksandr Mikhailovich 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 degut a Jacobus Henricus van 't Hoff i a Joseph Achille Le Bel, 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.
Segons l'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 dona 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.
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.
Segons l'estructura 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. macromolècules, composts, tant naturals com sintètics, les molècules dels quals són polímers.
Segons el grup funcional 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.
Principals grups de composts orgànics Hidrocarburs miniatura|esquerra|Plataforma petroliera. El petroli és una mescla d'hidrocarburs miniatura|1-butè, un hidrocarbur acíclic o alifàtic insaturat, un alquè.
Els hidrocarburs són composts orgànics formats exclusivament per carboni i hidrogen. Els àtoms de carboni poden unir-se entre ells formant cadenes més o menys llargues, per mitjà d'enllaços covalents 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 hidrocarburs acíclics, o alifàtics (del grec αλειψα, oli, perquè els greixos més importants són d'aquest tipus de composts), poden ésser saturats o insaturats, i llurs cadenes poden ésser lineals o ramificades, la qual cosa dona lloc a l'existència molts d'isòmers, que tenen 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. També s'anomenen alcans o parafines (del llatí parum affinis, poca afinitat, perquè tenen poca tendència a reaccionar). Per exemple: metà CH₄, età CH₃-CH₃, propà CH₃-CH₂-CH₃. 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 (del francès gaz oléfiant, gas oleificant, que fa referència al fet que els gasosos quan reaccionen amb clor o brom donen lloc a productes oliosos), si tenen dobles enllaços, per exemple etè CH₂=CH₂, propè CH₂=CH-CH₃, i alquins o acetilènics (nom derivat del més simple, l'acetilè o etí), si tenen triples enllaços. Per exemple etí CH≡CH, propí CH≡C-CH₃. Els hidrocarburs cíclics formen dos grans grups: