Химична формула

От Уикипедия, свободната енциклопедия
Отидете на навигация Отидете на търсене

Химическа формула - конвенционално обозначение на химичния състав и структурата на съединенията, използвайки символи на химични елементи , цифрови и спомагателни знаци ( скоби , тирета и др.). Химическите формули са неразделна част от езика на химията ; въз основа на тях се съставят схеми и уравнения на химичните реакции , както и химична класификация и номенклатура на веществата [1] . Един от първите, които ги използват, е руският химик А. А. Иовски .

Химическата формула може да означава или отразява [1] :

Например, формулата HNO 3 означава:

  • 1 молекула азотна киселина или 1 мол азотна киселина;
  • качествен състав: молекулата на азотната киселина се състои от водород , азот и кислород ;
  • количествен състав: молекулата на азотната киселина съдържа един водороден атом, един азотен атом и три кислородни атома.

Видове

В момента се разграничават следните видове химични формули:

  • Най-простата формула . Може да се получи емпирично чрез определяне на съотношението на химичните елементи във веществото, като се използват стойностите на атомната маса на елементите. И така, най-простата формула за вода е H 2 O, а най-простата формула за бензол е CH (за разлика от C 6 H 6, вярно е, вижте по-долу ). Атомите във формулите се обозначават със знаци на химични елементи, а относителното им количество се обозначава с числа във формата на индекси. [2]
  • Истинската формула ... Молекулна формула [3] - може да се получи, ако е известно молекулното тегло [3] на веществото. Истинската формула на водата е H 2 O, която съвпада с най-простата. Истинската формула на бензола е C 6 H 6 , която се различава от най-простата. Истинските формули се наричат ​​още брутни формули . Те отразяват състава, но не и структурата на молекулите на веществото. Истинската формула показва точния брой атоми на всеки елемент в една молекула. Това количество съответства на индекса [подиндекс] - малка цифра след символа на съответния елемент. Ако индексът е 1, тоест има само един атом от този елемент в молекулата, тогава такъв индекс не е посочен.
  • Рационална формула . В рационалните формули се разграничават групи от атоми, които са характерни за класовете химични съединения. Например за алкохолите се разграничава групата –OH . Когато се пише рационална формула, такива групи от атоми са затворени в скоби (OH). Броят на повтарящите се групи се обозначава с индекси, които се появяват непосредствено след затварящата скоба. Квадратните скоби се използват за отразяване на структурата на сложните съединения . Например K 4 [Co (CN) 6 ] [4] - калиев хексацианкобалтат . Рационалните формули често се срещат в полуразширена форма, когато някои от същите атоми са показани отделно, за да отразяват по-добре структурата на молекулата на веществото.
  • Формулата на Маркуш е формула, в която се разпределят активно ядро ​​и редица варианти на заместители, комбинирани в група от алтернативни структури. Това е удобен начин за обобщаване на химическите структури. Формулата се отнася до описанието на цял клас вещества. Използването на "широки" формули на Маркуш в химически патенти води до много проблеми и дискусии.
  • Емпирична формула . Различни автори могат да използват този термин, за да обозначат най -простата [5] , истинска или рационална [6] формула.
  • Структурна формула . Той показва графично взаимното подреждане на атомите в една молекула. Химическите връзки между атомите са обозначени с линии (тирета). Правете разлика между двуизмерни (2D) и триизмерни (3D) формули. Двуизмерните представляват отражение на структурата на веществото в равнина (също скелетна формула - опити за приближаване на 3D структура в 2D равнина). Триизмерните [пространствени модели] позволяват най-близките до теоретичните модели на структурата на веществото да представят неговия състав и, често (но не винаги), по-пълно (истинско) взаимно подреждане на атомите, ъгъла на свързване и разстоянието между атоми.

Например за етанол :

  • Най-простата формула: C 2 H 6 O
  • Истинска, емпирична или брутна формула: C 2 H 6 O
  • Рационална формула: C 2 H 5 OH
  • Рационална формула в полуразширена форма: CH 3 CH 2 OH
  • Структурна формула (2D):
 N N
      │ │
    H — C — C — O — H
      │ │
      N N
  • Структурна формула (3D):
Опция 1:
Етанол-3D-топки.png
Вариант 2:
Етанол-3D-vdW.png

Най-простата формула C 2 H 6 O може еднакво да съответства на диметилов етер (рационална формула; структурна изомерия ): CH 3 —O — CH 3 .

Има и други начини за писане на химични формули. Нови методи се появяват в края на 80-те години на миналия век с развитието на персоналните компютърни технологии ( SMILES , WLN, ROSDAL, SLN и др.). Персоналните компютри също използват специални софтуерни инструменти, наречени молекулярни редактори, за да работят с химически формули.

Бележки (редактиране)

  1. 1 2 Основни понятия на химията (недостъпна връзка) . Изтеглено на 23 ноември 2009 г. Архивирано на 21 ноември 2009 г.
  2. Правете разлика между емпирични и верни формули. Емпиричната формула изразява най -простата формула на вещество (химично съединение), която се установява чрез елементен анализ. И така, анализът показва, че най -простата или емпирична формула на определено съединение съответства на CH. Истинската формула показва колко от тези най-прости СН групи се съдържат в една молекула. Нека представим истинската формула във формата (CH) x , тогава при стойност x = 2 имаме ацетилен C 2 H 2 , при x = 6 - бензен C 6 H 6 .
  3. 1 2 Строго погледнато, термините „ молекулна формула “ и „ молекулно тегло “ на солта не трябва да се използват, тъй като в солите няма молекули, а само подредени решетки, състоящи се от йони . Нито един от натриевите йони [катион] в структурата на натриевия хлорид не „принадлежи“ на конкретен хлориден йон [анион]. Правилно е да се говори за химичната формула на солта и съответната формула маса . Тъй като химичната формула ( вярно ) на натриевия хлорид е NaCl, формулната маса на натриевия хлорид се дефинира като сумата от атомните маси на един натриев атом и един хлорен атом:

    1 натриев атом: 22,990 a. Яжте.
    1 хлорен атом: 35,453 a. Яжте.
    ———————————

    Общо: 58 443 а.е Яжте.

    Обичайно е тази стойност да се нарича " молекулно тегло " на натриевия хлорид и няма недоразумение, ако ясно разберете каква структура има солта. Един мол натриев хлорид има маса 58,443 г. Съдържа 6,022 · 10 23 натриеви йони и 6,022 · 10 23 хлоридни йони. Въпреки че не са комбинирани по двойки в молекули, съотношението между броя на тези и другите йони е точно 1:1.

  4. Формулите на съединения от йонен тип [и/или при предположението, че са йонни - полярни ковалентни (междинно йонно-ковалентни)] изразяват само най-простото съотношение между йони (катиони и аниони). По този начин кристалът от натриев хлорид NaCl се състои от Na + и Cl - йони в съотношение 1: 1, което осигурява електронеутралността на съединението като цяло. Разсъждавайки по подобен начин, отбелязваме, че кристалите CaF 2 се състоят от Ca 2+ и F - в съотношение 1: 2. По същия начин K 4 [Co (CN) 6 ] се състои от K + катиони и [комплексна координация ] Co (CN) 6 4– аниони в съотношение 4: 1 (въпреки че това съединение има по-сложна координационно-сложна кристална структура). По подобен начин пиритът FeS 2 съдържа Fe 2+ катиони и S 2 2– аниони в съотношение 1: 1 (няма S 2– сулфидни аниони; серните атоми в персулфидния анион са свързани чрез относително силен ковалентен [неполярн ковалентен ] връзка).
    В съединения от този тип не могат да се намерят отделни молекули на NaCl и CaF 2 и следователно тези формули показват само съотношението на катиони и аниони, които изграждат тези вещества (химични съединения).
  5. М. А. Федоровская. Химическа формула // Химическа енциклопедия в 5 тома.. - М .: Велика руска енциклопедия, 1998. - Т. 5. - С. 123. - 783 с.
  6. Наръчник на химика. - Л .: Химия, 1971. - Т. II. - С. 397 .-- 1168 с. - 20 000 екземпляра.

Вижте също