Kemisk formel

Kemisk formel  - en symbol för den kemiska sammansättningen och strukturen av föreningar med hjälp av symbolerna för kemiska element , numeriska och hjälptecken ( parentes , bindestreck, etc.). Kemiska formler är en integrerad del av kemispråket , på grundval av dem sammanställs scheman och ekvationer av kemiska reaktioner , såväl som den kemiska klassificeringen och nomenklaturen av ämnen [1] . En av de första som använde dem var den ryske kemisten A. A. Iovsky .

Den kemiska formeln kan stå för eller återspegla [1] :

• 1 molekyl (liksom jon , radikal ...) eller 1 mol av ett specifikt ämne ;
• kvalitativ sammansättning: vilka kemiska grundämnen ämnet består av;
• kvantitativ sammansättning: hur många atomer av varje grundämne molekylen innehåller (jon, radikal ...).

Till exempel betyder formeln HNO 3 :

• 1 molekyl salpetersyra eller 1 mol salpetersyra;
• kvalitativ sammansättning: salpetersyramolekylen består av väte , kväve och syre ;
• kvantitativ sammansättning: salpetersyramolekylen består av en väteatom, en kväveatom och tre syreatomer.

Art

För närvarande särskiljs följande typer av kemiska formler:

• Den enklaste formeln . Det kan erhållas empiriskt genom att bestämma förhållandet mellankemiska elementi ett ämne med hjälp av värdena föratommassa. Så den enklaste formelnför vatten är H2O, och den enklaste formelnbensen är CH (till skillnad från C6H6 - sant,se nedan). Atomer i formler betecknas med tecken på kemiska element, och deras relativa antal - med siffror i formatet av sänkningar. [2]
• Den sanna formeln (empirisk formel, molekylformel) [3]  kan erhållas ommolekylvikt [3] är känd. Den sanna formeln för vatten är H2O, som sammanfaller med den enklaste. Den sanna formelnbensen ärC6H6, som skiljer sig från den enklaste, vilket återspeglar sammansättningen, men inte strukturen hos ämnets molekyler. Den sanna formeln visar det exakta antalet atomer av varje grundämne i en molekyl. Detta nummer motsvarar det [lägre] indexet - ett litet tal efter symbolen för motsvarande element. Om indexet är 1, det vill säga det finns bara en atom av ett givet grundämne i molekylen, så anges inte ett sådant index.
• Rationell formel . I rationella formler särskiljs grupper av atomer som är karakteristiska för klasser av kemiska föreningar. Till exempel, för alkoholer,−OH-. När man skriver en rationell formel är sådana grupper av atomer inneslutna inom parentes (OH). Antalet återkommande grupper anges med siffror i sänkt format, som placeras omedelbart efter den avslutande parentesen. Hakparenteser används för att återspegla strukturenhos komplexa föreningar. Till exempel är K4[Co (CN)6] [4 ] kaliumhexacyanokoboltat. Rationella formler finns ofta isemi-expanderad form, när några av samma atomer visas separat för att bättre återspegla strukturen hos ämnesmolekylen.
• Markush-formeln är en formel där den aktiva kärnan och ett antal substituentvarianter särskiljs, kombinerade till en grupp av alternativa strukturer. Det är ett bekvämt sätt att beteckna kemiska strukturer på ett generaliserat sätt. Formeln hänvisar till beskrivningen av en hel klass av ämnen. Användningen av "breda" Markush-formler i kemiska patent leder till många problem och diskussioner.
• Empirisk formel . Olika författare kan använda denna term för att hänvisa till den enklaste [5] , sanna eller rationella [6] formel.
• Strukturformel . Visar grafiskt det inbördes arrangemanget av atomer i en molekyl. Kemiska bindningar mellan atomer indikeras med linjer (streck). Det finns tvådimensionella (2D) och tredimensionella (3D) formler. Tvådimensionell representerar en reflektion av materiens struktur på ett plan (även en skelettformel  - försök att approximera en 3D-struktur på ett 2D-plan). Tredimensionella [rumsliga modeller] tillåter oss att representera dess sammansättning närmast teoretiska modeller av materiens struktur, och ofta (men inte alltid), ett mer komplett (sant) ömsesidigt arrangemang av atomer, bindningsvinkeln och avstånden mellan atomer.

Till exempel, för etanol :

• Den enklaste formeln: C 2 H 6 O
• Sann, empirisk eller grov formel: C 2 H 6 O
• Rationell formel: C 2 H 5 OH
• Rationell formel i semi-expanderad form: CH 3 CH 2 OH
• Strukturformel (2D):

• Strukturformel (3D):

Den enklaste formeln C 2 H 6 O kan likaledes motsvara dimetyleter (rationell formel; strukturell isomerism ): CH 3 —O—CH 3 .

Det finns andra sätt att skriva kemiska formler. Nya metoder dök upp i slutet av 1980-talet med utvecklingen av persondatorteknik ( SMILES , WLN, ROSDAL, SLN, etc.). Persondatorer använder också speciell programvara som kallas molekylära editorer för att arbeta med kemiska formler .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 Grundläggande begrepp inom kemi (otillgänglig länk) . Hämtad 23 november 2009. Arkiverad från originalet 21 november 2009. (obestämd) 
2. ↑ Det finns empiriska och sanna formler. Den empiriska formeln uttrycker den enklaste formeln för ett ämne (kemisk förening), som fastställs genom elementaranalys. Så, analys visar att den enklaste , eller empiriska , formeln för en viss förening motsvarar CH. Den sanna formeln visar hur många av dessa enkla CH-grupper som finns i molekylen. Låt oss representera den sanna formeln i formen (CH) x , då  har vi vid x = 2 acetylen C 2 H 2 , vid x  = 6 - bensen C 6 H 6 .
3. ↑ 1 2 Strängt taget kan termerna " molekylformel " och " molekylvikt " för salt inte användas, eftersom det inte finns några molekyler i salter, utan bara ordnade gitter som består av joner . Ingen av natriumjonerna [katjon] i natriumkloridstrukturen "tillhör" någon speciell kloridjon [anjon]. Det är korrekt att tala om saltets kemiska formel och dess motsvarande formelmassa . Eftersom den kemiska formeln ( sant ) för natriumklorid är NaCl, definieras formelmassan för natriumklorid som summan av atommassorna för en natriumatom och en kloratom:

   1 natriumatom: 22,990 a. e.m.
   1 kloratom: 35.453 a.u. e.m.
   ———————————
   

   Totalt: 58 443 a. äta.

   Det är vanligt att kalla detta värde för " molekylvikten " av natriumklorid, och det finns inga missförstånd om man är tydligt medveten om saltets struktur. En mol natriumklorid har en massa på 58,443 g. Den innehåller 6,022 10 23 natriumjoner och 6,022 10 23 kloridjoner. Även om de inte kombineras i par till molekyler, är förhållandet mellan antalet av dessa och andra joner exakt 1:1.

4. ↑ Formlerna för föreningar av jonisk typ [och/eller antar att de är joniska - polära kovalenta (mellanliggande jonkovalenta)] uttrycker endast det enklaste förhållandet mellan joner (katjoner och anjoner). Så, en kristall av bordssalt NaCl består av Na + och Cl - joner , som är i ett förhållande av 1: 1, vilket säkerställer den elektriska neutraliteten för föreningen som helhet. Med liknande argument noterar vi att CaF 2 -kristaller består av Ca 2+ och F − i ett förhållande av 1:2. På samma sätt består K 4 [Co(CN) 6 ] av K + katjoner och [komplex koordination ] Co(CN) 6 4− anjoner i förhållandet 4:1 (även om denna förening har ett mer komplext koordinationskomplex kristallstruktur). På liknande sätt innehåller pyrit FeS 2 Fe 2+ katjoner och S 2 2− anjoner i ett förhållande av 1: 1 (den har inga sulfidanjoner S 2− ; svavelatomer i persulfidanjonen är förbundna med en relativt stark kovalent [icke- polär kovalent ] bindning).
   I föreningar av denna typ är det omöjligt att detektera individuella NaCl- och CaF2- molekyler , och därför indikerar dessa formler endast förhållandet mellan katjoner och anjoner som utgör dessa ämnen (kemiska föreningar).
5. ↑ M. A. Fedorovskaya. Kemisk formel // Kemisk uppslagsverk i 5 volymer - M. : Bolshaya Rossiyskaya Entsiklopediya, 1998. - V. 5. - S. 123. - 783 sid.
6. ↑ Handbok för en kemist. - L. : Chemistry, 1971. - T. II. - S. 397. - 1168 sid. — 20 000 exemplar.

Se även

• Ordbok över kemiska formler
• molekylär graf