Kjemisk forbindelse er et stoff som består av to eller flere grunnstoffer som er bundet sammen med kjemiske bindinger. For eksempel består sukker av grunnstoffene karbon, oksygen og hydrogen.
Kjemiske stoffer omfatter både rene grunnstoffer og kjemiske forbindelser. Noen kjemiske stoffer er rene grunnstoffer, så som nitrogengass (N2) og oksygengass (O2) i luft og diamant, som er karbon (C). Siden disse består av bare ett grunnstoff regnes disse ikke med som kjemisk forbindelse, selv om de består av to eller flere like atomer bundet sammen til en enhet med kjemiske bindinger.
Kjemiske forbindelser kommer i alle størrelser fra de minste med to–tre atomer (for eksempel hydrogenklorid-gass og vann) til mange millioner atomer som i cellulose, kvarts og polyester.
Det finnes om lag 220 millioner ulike kjemiske forbindelser som er beskrevet (tall fra 2025), og antallet kjente forbindelser øker med om lag en million i året.
Kjemiske forbindelser og grunnstoffer kan ikke oppstå eller forsvinne, men de kan omdannes til nye kjemiske stoffer, slik som når et stearinlys brenner og blir omdanna til vanndamp, karbondioksid og kanskje litt sot.
Naturlige og kunstige kjemiske forbindelser
Kjemiske forbindelser omfatter både naturlige forbindelser som vanlig sukker og salt på kjøkkenet og ikke-naturlige, kunstig fremstilte forbindelser som polyetenplasten i handleposer.
Syntetiske forbindelser er kjemiske forbindelser som er kunstig fremstilt. Et syntetisk framstilt stoff er helt identisk med et rent, naturlig stoff. For eksempel er betakaroten fargestoffet som gjør gulrøtter oransje, men betakaroten som tilsettes i mat (E 160a) er ofte syntetisk framstilt. Det er ikke mulig å finne ut om rent betakaroten kommer fra et naturlig råstoff eller fra en fabrikk, og kroppen vil bryte ned betakarotenet til vitamin A ved behov, uansett hvordan betakarotenet ble framstilt.
Det er ikke noen sammenheng mellom naturlige og kunstige kjemiske forbindelser og giftighet. Giftigheten er en egenskap til det kjemiske stoffet, og det spiller ikke noen rolle hvordan det er laga.
Ulike typer kjemiske forbindelser
De kjemiske forbindelsene deles inn etter hvordan grunnstoffene er bundet sammen med hverandre. De to vanligste typene kjemiske forbindelser er molekyler og salter.
Molekyler
Molekyler er atomer satt sammen til en enhet. I molekyler vil det være et bestemt antall atomer av hver type av grunnstoffene som finnes i molekylet. I tillegg må atomene være bundet sammen på en bestemt måte og i en bestemt rekkefølge med kjemiske bindinger. Molekyler kan være små og enkle som vann (H2O), og de kan være kjempestore, som DNA i cellekjerner, bygd opp av karbon, nitrogen, oksygen, hydrogen og fosfor. Et DNA-molekyl i et menneske kan inneholde 50 millioner atomer, og alle er bundet sammen i en bestemt rekkefølge.
Eksempel: vann og hydrogenperoksid
To hydrogenatomer bundet sammen med ett oksygenatom danner vann, H2O. Rent vann består utelukkende av H2O-molekyler. Det er dobbelt så mange hydrogen som oksygen i vann, men siden oksygenatomet er mye tyngre enn hydrogenatomet vil 1 desiliter (100 gram) vann inneholde 89 gram oksygen og 11 gram hydrogen.
Hydrogenperoksid har formelen H2O2, så også dette molekylet består bare av hydrogenatomer og oksygenatomer, men to av hvert grunnstoff. I hydrogenperoksid er det altså like mange hydrogen- og oksygenatomer, men i 100 gram hydrogenperoksid er det 94 gram oksygen og bare seks gram hydrogen.
Salter
Salter er kjemiske stoffer satt sammen av positive og negative ioner. Ionene holdes sammen av ionebinding, der ioner med motsatt ladning som tiltrekkes av hverandre, på samme måte som magneter.
Eksempel: natriumklorid (vanlig salt)
Vanlig koksalt, natriumklorid, som finnes på alle kjøkken, består av natriumioner (Na+) og klorioner (klorid, Cl–). Både natrium og klor er reaktive grunnstoffer, men som ioner er de stabile. De positive natriumionene og de negative klorionene er stabla sammen i krystaller der hvert natriumion er omslutta av seks klorioner, og hvert klorion er omslutta av seks natriumioner. Selv om formelen for natriumklorid er NaCl, så er dette en empirisk formel som bare viser antallsforholdet mellom natrium og klor i salt, ionene er ikke bundet sammen i par.
Eksempel: magnesiumklorid
Magnesiumionet har ladning +2, da magnesiumatomet har mista to elektroner for å bli et stabilt ion. Klorionet er vanlig klorid (Cl–), slik som i natriumklorid. Siden magnesiumionet (Mg2+) har dobbel så stor ladning som klorionet (Cl–), så må saltet inneholde dobbelt så mange klorioner som magnesiumioner og formelen blir MgCl2.
Eksempel: natriumhydrogenkarbonat (natron)
Natriumhydrogenkarbonat er et salt, sammensatt av ioner. Her finnes natriumioner (Na+) og hydrogenkarbonationer (HCO3–). Natriumionene i natron er identiske med natriumionene i vanlig salt, mens det negative ionet i natron er et sammensatt ion der hydrogen, karbon og oksygen er bundet sammen i et molekyl som har fått ett ekstra elektron. Siden natriumionet har ei plussladning og hydrogenkarbonationet har ei minusladning blir formelen NaHCO3.
Kompleksforbindelser
En kompleksforbindelse er et salt, men ionene er omgitt av andre atomer (ligander), slik at forbindelsen får en mer kompleks struktur enn et enkelt salt.
Et eksempel på en kompleksforbindelse er kobbersulfatpentahydrat, CuSO4 · 5H2O. Her er ionene omgitt av vannmolekyler, som er bundet så kraftig til ionene at stoffet likevel er et pulver. Først ved sterk oppvarming brytes bindingene mellom ionene og vannmolekylene, når vannet fordamper.
Trivialnavnet på kobbersulfatpentahydrat er blåstein, se kobbersulfater.
Nettverksforbindelser
Kvarts, SiO2, er en nettverksforbindelse. Hvert silisiumatom (Si) er omgitt av fire oksygenatomer, og hvert oksygenatom er bundet til to silisiumatomer. Hele kvartskrystallen blir dermed ett stort molekyl. Diamanter er bundet sammen på samme måte, men i diamanter er det bare ett grunnstoff.
Løsninger og legeringer ligner på kjemiske forbindelser.
I ei løsning vil ulike kjemiske forbindelser være blanda sammen, slik som sukker i vann. Her finnes det ikke vanlige elektronparbindinger mellom sukkermolekylene og vannmolekylene og sukkermolekylene og vannmolekylene kommer ikke i en bestemt rekkefølge. Sukker i vann er derfor ikke en kjemisk forbindelse, bare ei blanding (løsning) av to ulike forbindelser.
Ei legering er et metall som er smelta sammen med et annet kjemisk stoff, for eksempel er bronse ei legering som består av grunnstoffene kobber og tinn. Her er atomene blanda sammen og bundet til hverandre med metallbindinger, men legeringer regnes likevel ikke som kjemisk forbindelse, siden de ulike grunnstoffatomene ikke er regelmessig fordelt gjennom hele metallklumpen.