Хімічна формула

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

Хімічна формула - умовне позначення хімічного складу і структури з'єднань за допомогою символів хімічних елементів , числових і допоміжних знаків ( дужок , Тире і т. П.). Хімічні формули є складовою частиною мови хімії , На їх основі складаються схеми і рівняння хімічних реакцій , А також хімічна класифікація і номенклатура речовин [1] . Одним з перших почав використовувати їх російський хімік А. А. Іовська .

Хімічна формула може позначати або відображати [1] :

Наприклад, формула HNO3 позначає:

• 1 молекулу азотної кислоти або 1 моль азотної кислоти;
• якісний склад: молекула азотної кислоти складається з водню , азоту і кисню ;
• кількісний склад: до складу молекули азотної кислоти входять один атом водню, один атом азоту і три атоми кисню.

В даний час розрізняють наступні види хімічних формул:

• Найпростіша формула. Може бути отримана досвідченим шляхом через визначення співвідношення хімічних елементів в речовині з застосуванням значень атомної маси елементів. Так, найпростіша формула води буде H2O, а найпростіша формула бензолу CH (на відміну від C6H6 - істинної, см. далі ). Атоми в формулах позначаються знаками хімічних елементів, а відносне їх кількість - числами в форматі нижніх індексів. [2]
• Справжня формула. Молекулярна формула - може бути отримана, якщо відома молекулярна маса речовини. Справжня формула води Н2О, що збігається з найпростішої. справжня формула бензолу С6Н6, що відрізняється від найпростішої. Справжні формули також називають брутто-формулами. Вони відображають склад, але не структуру молекул речовини. Справжня формула показує точну кількість атомів кожного елемента в одній молекулі. Цій кількості відповідає [нижній] індекс - маленька цифра після символу відповідного елемента. Якщо індекс дорівнює 1, тобто в молекулі присутній тільки один атом даного елемента, то такий індекс не вказують.
• Раціональна формула. У раціональних формулах виділяються групи атомів, характерні для класів хімічних сполук. Наприклад, для спиртів виділяється група ОН . При записи раціональної формули такі групи атомів полягають в круглі дужки (ОН). Кількість повторюваних груп позначаються числами в форматі нижніх індексів, які ставляться відразу за закриваючою дужкою. Квадратні дужки застосовуються для відображення структури комплексних сполук . Наприклад, К4 [Co (CN) 6] [4] - гексаціанокобальтат калію . Раціональні формули часто зустрічаються в полуразвернутом вигляді, коли частина однакових атомів показується окремо для кращого відображення будови молекули речовини.
• Формула Маркуша являють собою формулу, в якій виділяється активне ядро ​​і кілька варіантів заступників, що об'єднуються в групу альтернативних структур. Вона є зручним способом позначення хімічних структур в узагальненому вигляді. Формула відноситься до опису цілого класу речовин. Використання «широких» формул Маркуша в хімічних патентах призводить до маси проблем і дискусій.
• емпірична формула . Різні автори можуть використовувати цей термін для позначення найпростішої [5] , Істинної або раціональної [6] формули.
• структурна формула . У графічному вигляді показує взаємне розташування атомів в молекулі. хімічні зв'язку між атомами позначаються лініями (рисками). Розрізняють двовимірні (2D) і тривимірні (3D) формули. Двовимірні є відбиток структури речовини на площині (також скелетна формула - спроби наблизити 3D-структуру на 2D-площині). Тривимірні [просторові моделі] дозволяють найближче до теоретичних моделей будови речовини представляти його складу, і, найчастіше (але не завжди), більш повне (справжнє) взаємне розташування атомів, кут зв'язку і відстані між атомами.

Наприклад, для етанолу :

• Найпростіша формула: С2Н6О
• Справжня, емпірична, або брутто-формула: С2Н6О
• Раціональна формула: С2Н5ОН
• Раціональна формула в полуразвернутом вигляді: СН3СН2ОН
• структурна формула (2D):

Н Н │ │ Н-С-С-О-Н │ │ Н Н

• Структурна формула (3D):

Варіант 1: Варіант 2:

Простій формулі С2Н6О в рівній мірі може відповідати і диметиловий ефір (Раціональна формула; структурна ізомерія ): СН3-О-СН3.

Існують і інші способи запису хімічних формул. Нові способи з'явилися в кінці 1980-х з розвитком персональної комп'ютерної техніки ( SMILES , WLN, ROSDAL, SLN і ін.). У персональних комп'ютерах для роботи з хімічними формулами також використовуються спеціальні програмні засоби, звані молекулярними редакторами .

1. ↑ 1 2 Основні поняття хімії
2. ↑ Розрізняють емпіричну і справжню формули. Емпірична формула виражає найпростішу формулу речовини (хімічної сполуки), яку встановлюють шляхом елементного аналізу. Так, аналіз показує, що найпростіша, або емпірична, формула деякого з'єднання відповідає CH. Справжня формула показує, яка кількість таких найпростіших груп CH міститься в молекулі. Уявімо справжню формулу у вигляді (CH) x, тоді при значенні x = 2 маємо ацетилен C2H2, при x = 6 - бензол C6H6.
3. ↑ формули сполук іонного типу [і / або в припущенні що вони іонни - полярні ковалентні (проміжні іонно-ковалентні)] висловлюють лише найпростіше співвідношення між іонами (катіонами і аніонами). Так, кристал кухонної солі NaCl складається з іонів Na + і Cl-, що знаходяться в співвідношенні 1: 1, що забезпечує електронейтральність з'єднання в цілому. Міркуючи аналогічно, відзначаємо, що кристали CaF2 складаються з Ca2 + і F- в співвідношенні 1: 2. Таким же чином К4 [Co (CN) 6] складається з катіонів К + і [комплексних координаційних ] Аніонів Co (CN) 64- в співвідношенні 4: 1 (хоча дане з'єднання має більш складне координаційно-комплексне кристалічну будову). аналогічним чином пірит FeS2 містить катіони Fe2 + і аніони S22- в співвідношенні 1: 1 (сульфід-аніонів S2- воно не має; атоми сірки в персульфід-аніоні пов'язані щодо міцної ковалентного [неполярной ковалентного ] Зв'язком).
   У з'єднаннях подібного типу не можна виявити окремі молекули NaCl і CaF2, і тому ці формули вказують лише на співвідношення катіонів та аніонів, з яких складаються ці речовини (хім. Сполуки).
4. ↑ М. А. Федоровська. Формула хімічна // Хімічна енциклопедія в 5 т .. - М.: Великої російської енциклопедії, 1998. - Т. 5. - С. 123. - 783 с.
5. ↑ Довідник хіміка. - Л.: Хімія, 1971. - Т. II. - С. 397. - 1168 с. - 20 000 прим.