Interested Article - Химическая формула

xandria
  • 2021-04-22
  • 1

Хими́ческая фо́рмула — условное обозначение химического состава и структуры соединений с помощью символов химических элементов , числовых и вспомогательных знаков ( скобок , тире и т. п.). Химические формулы являются составной частью языка химии , на их основе составляются схемы и уравнения химических реакций , а также химическая классификация и номенклатура веществ . Одним из первых начал использовать их русский химик А. А. Иовский .

Химическая формула может обозначать или отражать :

Например, формула HNO 3 обозначает:

  • 1 молекулу азотной кислоты или 1 моль азотной кислоты;
  • качественный состав: молекула азотной кислоты состоит из водорода , азота и кислорода ;
  • количественный состав: в состав молекулы азотной кислоты входят один атом водорода, один атом азота и три атома кислорода.

Виды

В настоящее время различают следующие виды химических формул:

  • Простейшая формула . Может быть получена опытным путём через определение соотношения химических элементов в веществе с применением значений атомной массы элементов. Так, простейшая формула воды — H 2 O, а простейшая формула бензола — CH (в отличие от C 6 H 6 — истинной, ). Атомы в формулах обозначаются знаками химических элементов, а относительное их количество — числами в формате нижних индексов.
  • Истинная формула ( брутто‐формула, молекулярная формула ) может быть получена, если известна молекулярная масса вещества. Истинная формула воды Н 2 О, что совпадает с простейшей. Истинная формула бензола С 6 Н 6 , что отличается от простейшей, отражающей состав, но не структуру молекул вещества. Истинная формула показывает точное количество атомов каждого элемента в одной молекуле. Этому количеству отвечает [нижний] индекс — маленькая цифра после символа соответствующего элемента. Если индекс равен 1, то есть в молекуле присутствует только один атом данного элемента, то такой индекс не указывают.
  • Рациональная формула . В рациональных формулах выделяются группы атомов, характерные для классов химических соединений. Например, для спиртов выделяется группа −ОН . При записи рациональной формулы такие группы атомов заключаются в круглые скобки (ОН). Количество повторяющихся групп обозначаются числами в формате нижних индексов, которые ставятся сразу за закрывающей скобкой. Квадратные скобки применяются для отражения структуры комплексных соединений . Например, К 4 [Co(CN) 6 ] — гексацианокобальтат калия . Рациональные формулы часто встречаются в полуразвёрнутом виде , когда часть одинаковых атомов показывается по отдельности для лучшего отражения строения молекулы вещества.
  • Формула Маркуша представляют собой формулу, в которой выделяется активное ядро и некоторое количество вариантов заместителей, объединяемых в группу альтернативных структур. Она является удобным способом обозначения химических структур в обобщенном виде. Формула относится к описанию целого класса веществ. Использование «широких» формул Маркуша в химических патентах приводит к массе проблем и дискуссий.
  • Эмпирическая формула . Разные авторы могут использовать этот термин для обозначения простейшей , истинной или рациональной формулы.
  • Структурная формула . В графическом виде показывает взаимное расположение атомов в молекуле. Химические связи между атомами обозначаются линиями (чёрточками). Различают двумерные (2D) и трёхмерные (3D) формулы. Двумерные представляют собой отражение структуры вещества на плоскости (также скелетная формула — попытки приблизить 3D-структуру на 2D-плоскости). Трёхмерные [пространственные модели] позволяют наиболее близко к теоретическим моделям строения вещества представлять его состав, и, зачастую (но не всегда), более полное (истинное) взаимное расположение атомов, угол связи и расстояния между атомами.

Например, для этанола :

  • Простейшая формула: С 2 Н 6 О
  • Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: С 2 Н 6 О
  • Рациональная формула: С 2 Н 5 ОН
  • Рациональная формула в полуразвёрнутом виде: СН 3 СН 2 ОН
  • Структурная формула (2D): 
      Н Н
      │ │
    Н—С—С—О—Н
      │ │
      Н Н
  • Структурная формула (3D):
Вариант 1:
Вариант 2:

Простейшей формуле С 2 Н 6 О в равной мере может соответствовать и диметиловый эфир (рациональная формула; структурная изомерия ): СН 3 —О—СН 3 .

Существуют и другие способы записи химических формул. Новые способы появились в конце 1980-х с развитием персональной компьютерной техники ( SMILES , WLN, ROSDAL, SLN и др.). В персональных компьютерах для работы с химическими формулами также используются специальные программные средства, называемые молекулярными редакторами .

Примечания

  1. ↑ . Дата обращения: 23 ноября 2009. Архивировано из 21 ноября 2009 года.
  2. Различают эмпирическую и истинную формулы. Эмпирическая формула выражает простейшую формулу вещества (химического соединения), которую устанавливают путём элементного анализа. Так, анализ показывает, что простейшая , или эмпирическая , формула некоторого соединения соответствует CH. Истинная формула показывает, какое количество таких простейших групп CH содержится в молекуле. Представим истинную формулу в виде (CH) x , тогда при значении x = 2 имеем ацетилен C 2 H 2 , при x = 6 — бензол C 6 H 6 .
  3. ↑ Строго говоря, нельзя употреблять термины « молекулярная формула » и « молекулярная масса » соли, поскольку в солях нет молекул, а имеются только упорядоченные решётки, состоящие из ионов . Ни один из ионов натрия [катион] в структуре хлорида натрия не «принадлежит» какому-либо конкретному хлорид-иону [аниону]. Правильно говорить о химической формуле соли и соответствующей ей формульной массе . Поскольку химическая формула ( истинная ) хлорида натрия — NaCl, формульная масса хлорида натрия определяется как сумма атомных масс одного атома натрия и одного атома хлора:

    1 атом натрия: 22,990 а. е. м.
    1 атом хлора: 35,453 а. е. м.
    ———————————

    Итого: 58,443 а. е. м.

    Принято называть эту величину « молекулярной массой » хлорида натрия, и не возникает никаких недоразумений, если ясно отдавать себе отчёт, какую структуру имеет соль. Моль хлорида натрия имеет массу 58,443 г. В нём содержится 6,022·10 23 ионов натрия и 6,022·10 23 хлорид-ионов. Хотя они и не объединены попарно в молекулы, соотношение между числом тех и других ионов точно 1 : 1.

  4. Формулы соединений ионного типа [и/или в предположении что они ионны — полярные ковалентные (промежуточные ионно-ковалентные)] выражают лишь простейшее соотношение между ионами (катионами и анионами). Так, кристалл поваренной соли NaCl состоит из ионов Na + и Cl − , находящихся в соотношении 1:1, что обеспечивает электронейтральность соединения в целом. Рассуждая аналогично, отмечаем, что кристаллы CaF 2 состоят из Ca 2+ и F − в соотношении 1:2. Таким же образом К 4 [Co(CN) 6 ] состоит из катионов К + и [комплексных координационных ] анионов Co(CN) 6 4− в соотношении 4:1 (хотя данное соединение имеет более сложное координационно-комплексное кристаллическое строение). Аналогичным образом пирит FeS 2 содержит катионы Fe 2+ и анионы S 2 2− в соотношении 1:1 (сульфид-анионов S 2− оно не имеет; атомы серы в персульфид-анионе связаны относительно прочной ковалентной [неполярной ковалентной ] связью).
    В соединениях подобного типа нельзя обнаружить отдельные молекулы NaCl и CaF 2 , и поэтому эти формулы указывают лишь на соотношение катионов и анионов, из которых состоят эти вещества (хим. соединения).
  5. М. А. Федоровская. Формула химическая // Химическая энциклопедия в 5 т.. — М. : Большая Российская Энциклопедия, 1998. — Т. 5. — С. 123. — 783 с.
  6. Справочник химика. — Л. : Химия, 1971. — Т. II. — С. 397. — 1168 с. — 20 000 экз.

См. также

Источник —

xandria
  • 2021-04-22
  • 1
  • Tags:

Same as Химическая формула

The title for the last searches