Химических формул примеры: Химические формулы — Энциклопедия MPlast.by

Содержание

Как написать формулу химического соединения — Наука и Техника — Каталог статей

Формулы химических соединений обеспечивают краткую связь для структуры молекул и соединений. Чтение и написание химической формулы соединений требует лишь небольшого понимания языка химии.


Определения терминов

Наука зависит от точности языка для эффективного общения. Следующие определения помогут вам узнать, как написать химическую формулу для различных соединений.

Атомы — самые маленькие частицы элемента. Атомы не могут быть разрушены дальше и все еще сохраняют уникальные характеристики элемента. Атомы имеют три основных субчастицы: протоны (положительные частицы) и нейтроны (частицы без какого-либо заряда) образуют ядро или центр атома, а электроны (которые имеют отрицательные заряды) движутся вокруг ядра. Эти крошечные электроны играют важную роль в формировании соединений.

Элементы содержат только один вид атома. Элементы могут быть металлами, неметаллами или полуметаллами.

Соединения образуются, когда атомы химически соединяются. Когда металлы объединяются (реагируют) с неметаллами, обычно образуются ионные соединения. Когда неметаллы объединяются, обычно образуются ковалентные соединения.

Молекулы — это самая маленькая часть соединения, которая обладает свойствами соединения. Молекулы не заряжены, что означает, что позитивы и негативы компенсируют друг друга.

Ионы образуются, когда атом или группа атомов приобретает или теряет один или несколько электронов, что приводит к образованию отрицательно или положительно заряженных частиц. Положительные ионы образуются, когда электроны теряются или отнимаются. Отрицательные ионы образуются при добавлении электронов.

Химическая формула представляет химический состав вещества. Написание химических уравнений требует понимания того, как работают химические формулы.


Идентификация символов элемента

Каждый элемент имеет свой собственный символ. Периодическая таблица элементов показывает элементы и их символы, которые обычно представляют собой первую букву или первые две буквы имени элемента.

Однако некоторые элементы известны так долго, что их символы происходят от их латинских или греческих имен. Например, символ свинца, Pb, происходит от латинского слова plumbum.


Написание химических символов

Химические символы с двумя буквами всегда имеют первую букву заглавной, а вторая букву в нижнем регистре. Этот стандартный формат предотвращает путаницу. Например, символ Bi представляет висмут, элемент 83. Если вы видите BI, это представляет соединение, состоящее из бора (B, элемент 5) и йода (I, элемент 53).


Числа в химических формулах

Положение чисел в химических формулах дает конкретную информацию об элементе или соединении.

Количество атомов или молекул

Число, предшествующее символу элемента или составной формуле, указывает, сколько атомов или молекул. Если перед символом нет числа, значит есть только один атом или молекула. Например, рассмотрим формулу для химической реакции, которая образует углекислый газ, C + 2O → CO2. Число 2, предшествующее символу кислорода O, показывает, что в реакции присутствуют два атома кислорода. Отсутствие числа, предшествующего символу углерода C и формуле соединения CO2, показывает, что существует один атом углерода и одна молекула диоксида углерода.

Значение номеров нижних индексов

Номера индексов в химических формулах представляют количество атомов или молекул, непосредственно предшествующих индексу. Если ни один индекс не следует за химическим символом, в молекуле присутствует только один элемент или соединение. В примере с диоксидом углерода CO2, индекс 2, следующий за символом кислорода O, говорит, что в соединении CO2 есть два атома кислорода, и ни один индекс после символа C не говорит, что в молекуле присутствует только один атом углерода. Более сложные молекулы, такие как нитрат-ион NO3, будут заключены в круглые скобки, если в формуле присутствует более одной молекулы, а нижний индекс будет помещен за закрывающую скобку. Например, составной нитрат магния записывается как Mg (NO3) 2.

В этом примере соединение имеет один атом магния и две молекулы нитрата.

Значение верхних индексов чисел и знаков

Надстрочные цифры и знаки представляют заряды ионов. Ионы могут быть отдельными атомами или многоатомными. Большинство многоатомных ионов имеют отрицательные заряды. Отрицательные заряды возникают, когда число электронов больше, чем число протонов. Положительные заряды возникают, когда число протонов превышает количество электронов.

В примере нитрата магния формула химической реакции:

Mg2 + + 2 (NO3) — → Mg (NO3) 2

Верхний индекс 2+ (который также можно записать как +2 или ++) показывает, что ион магния имеет два дополнительных положительных заряда, а верхний индекс — показывает, что нитрат-ион NO3 имеет один отрицательный заряд. Поскольку конечная молекула должна быть нейтральной, положительные и отрицательные значения должны взаимно компенсировать друг друга, чтобы добавить к нулю. Таким образом, один положительный ион магния с его зарядом 2+ в сочетании с двумя отрицательными ионами нитрата, с одним отрицательным зарядом каждый, образует молекулу нейтрального нитрата магния:

2 + 2 (-1) = 2 — 2 = 0

Числа и химические префиксы

Многие формулы используют латинские и греческие префиксы для определения количества атомов или ионов в соединении.

Общие префиксы включают моно (один или один), би или ди (два или два), три (три), тетра (четыре), пента (пять), гекса (шесть) и гепта (семь). Например, монооксид углерода имеет один атом углерода и один атом кислорода, в то время как диоксид углерода имеет один атом углерода и два атома кислорода. Химические формулы CO и CO2, соответственно.

Дополнительные химические сокращения

При наименовании химикатов распространены специальные термины и сокращения. Катион или положительный ион использует имя элемента с римской цифрой, если элемент имеет более одного возможного заряда. Если только один элемент образует анион или отрицательный ион, вторым термином является имя «корневого» элемента с конечным -иде, например оксид (кислород + иде) или хлорид (хлор + иде). Если анион многоатомный, название происходит от названия многоатомного иона. Эти названия необходимо запомнить, но некоторые распространенные многоатомные ионы включают гидроксид (ОН-), карбонат (СО3-), фосфат (РО43-), нитрат (NO3-) и сульфат (SO42-).


Примеры химической формулы

Используйте следующие примеры для практики написания химических формул. Хотя название обычно показывает порядок атомов или соединений, как узнать, какой элемент стоит первым в химической формуле? При написании формулы положительный атом или ион идет первым, за которым следует имя отрицательного иона.

Химическое название обычной поваренной соли — хлорид натрия. Периодическая таблица показывает, что символом натрия является Na, а символом хлора является Cl. Химическая формула для хлорида натрия NaCl.

Химическое название растворителя для химической чистки — четыреххлористый углерод. Символом углерода является C. Тетра означает четыре, а символом хлора является Cl. Химическая формула для четыреххлористого углерода CCl4.

Химическое название пищевой соды — бикарбонат натрия. Символом для натрия является Na. Приставка означает два или два, а карбонат относится к многоатомному иону CO3. Следовательно, химическая формула Na (CO3) 2.

Попробуйте написать формулу для соединения, называемого гептахлоридом азота. Д означает два или два, поэтому есть два атома азота. Гепта означает семь, поэтому есть семь атомов хлора (хлора). Тогда формула должна быть N2Cl7.

Одним из немногих положительно заряженных многоатомных ионов является аммоний. Формула для иона аммония — Nh4 +. Соединение гидроксида аммония имеет формулу Nh4OH. Хотя может показаться логичным объединить символы так, чтобы формула читалась как Nh5O, это не будет правильным. Чтобы правильно написать химическую формулу для этой молекулы, два многоатомных иона, аммоний и гидроксид, представлены в формуле отдельно.


Формула переходного металла

Переходные металлы могут образовывать разные ионы. Заряд будет показан в имени соединения в виде римской цифры. Например, соединение CuF2 будет записываться как фторид меди (II), определяемый потому, что заряд фторид-иона всегда равен 1-, поэтому уравновешивающий ион меди должен иметь заряд 2+. Используя эту модель, формула для хлорида железа (III) должна быть FeCl3, потому что железо (III) имеет заряд 3+. Зная, что один ион хлора имеет один отрицательный заряд, нейтральная молекула должна иметь три отрицательных иона хлора, чтобы сбалансировать ион железа (III).

Однако более традиционные и менее стандартизированные названия все еще остаются в химии. Например, многие промывки фтором включают фторид олова в качестве ингредиента. К олову относится олово (II), поэтому химическая формула для фторида олова — SnF2. Другие обычно используемые нестандартные названия включают трехвалентное железо [железо (III)], двухвалентное железо [железо (II)] и оловянный [олово (IV)]. Суффикс -ic относится к форме с более высоким ионным зарядом, тогда как суффикс -ous относится к форме с более низким ионным зарядом.

Химические формулы простых и сложных веществ

    Состав молекул сложных и простых веществ изображается при помощи химических формул. [c. 23]

    Этой формулой можно пользоваться для вычисления химических эквивалентов простых и сложных веществ. Например, если известно, что 1,44 г металла образуют 2,72 г оксида, то эквивалент вычисляется следующим образом. Масса металла равна 1,44 г, масса кислорода /пд равна 2,72—1,44=1,28 г, эквивалент кислорода 3q равен 8. Отсюда эквивалент металлу равен  [c.26]


    Химическая формула выражает качественный и количественный состав молекулы химического соединения. Она может быть установлена методами синтеза или анализа. Первый метод заключается в получении сложного вещества соединением простых веществ. При этом точно учитывается масса вступивших в реакцию веществ и масса полученного соединения. По второму методу разлагают определенное количество исследуемого вещества на более простые соединения, весовой состав которых известен, или на простые вещества и точно взвешивают их. Определив весовые количества элементов, входящих в состав взятого вещества, вычисляют его процентный состав и находят простейшую формулу соединения. Чтобы установить истинную (молекулярную) формулу соединения, необходимо определить его молекулярный вес. [c.37]

    Из химических формул простого или сложного вещества следует, что его молекула состоит из целого числа атомов. Например, молекула воды Н2О состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Значит, для получения определенного количества молекул или определенной массы воды необходимо, чтобы-с одним атомом кислорода в реакцию вступали два атома водорода. Однако отсчитывать или отвешивать отдельные атомы практически невозможно. [c.10]

    Химический элемент, простое вещество, сложное вещество. Знаки химических элементов и хгшические формулы. Уравнения химических реакций. [c.122]

    Химические элементы. Знаки химических элементов и химические формулы. Простое вещество, сложное вещество. Аллотропия. [c.500]

    Еще несколько слов о таком выборе. Систематические названия, особенно названия комплексных соединений, обычно достаточно сложны для понимания. Поэтому нецелесообразно использовать полностью систематизированную номенклатуру с ее длинными и сложными химическими названиями при обзорном рассмотрении общих положений для того или иного класса соединений. Лучше в этом случае выбрать выражения типа ненасыщенный спирт, производное кислоты, исходное вещество-или просто обозначить вещество как соединение (5) (если его формула или систематическое название уже были введены ранее), чем постоянно засорять текст такими названиями, как. [c.19]

    Формулы. Химическая формула сложного вещества включает в себя катион (условно электроположительную составляющую) и анион (условно электроотрицательную составляющую). Катион всегда ставится в формуле на первое место (слева), ашон — на второе. Катионы и анионы могут быть простыми и сложными и содержать металлические и неметаллические элементы. [c.7]


    Вещество. Обобщением рассмотренных понятий является пред ставление о веществе, под которым понимают вид материи, обладающей массой покоя. В химии под веществом понимается определенная совокупность атомно-молекулярных частиц в газообразном, жидком и твердом состояниях. Для веществ, независимо от степени ассоциации или агрегации атомов и молекул, используются такие понятия, как простые и сложные вещества, химические соединения и др., которые представляют стехиометрической формулой вещества с указанием его модификации или состояния. [c.6]

    Свойства простых и сложных веществ 1) состав (формула) 2) агрегатное состояние, химическая связь, строение молекул, структура кристаллов 3) способность к перестройке, насколько она выражена (с качественной и количественной стороны) 4) степени окисления, реакции с типичными окислителями и восстановителями 5) отношение к воде (растворимость, взаимодействие) 6) формулы важнейших соединений 7) применение 8) получение. [c.51]

    Ознакомление с образцами простых и сложных веществ (та же работа, опыт 1) целесообразно провести на уроке по изучению химических формул веществ. Эта работа оживит урок. Методическая ценность ее заключается в том, что учащиеся с первых же шагов в обращении с химическими формулами обращают внимание на связь их с самими веществами. [c.22]

    Часто круговой процесс используется для определения тех или иных величин, входящих в него. Ясно, что, вычислив энергию решетки по одной из формул, можно определить величину любого члена уравнения, если известны величины всех остальных. Действительно, с помощью кругового процесса впервые была определена энергия сродства к электрону. Часть членов — энергия ионизации и энергия сродства к электрону — являются атомными константами, другие — теплота диссоциации или энергия сублимации — характеризуют простые вещества, и только энергии решеток и теплоты образования относятся к сложным веществам. Таким образом, первые четыре величины могут быть заранее найдены экспериментально или вычислены для всех химических элементов. Экспериментальное определение двух последних величин для всех веществ затруднительно ввиду того, что число сложных химических соединений очень велико и с [c. 176]

    Небольшой избыток катионов, замещающих Мд (0,12), может быть обусловлен тем, что часть атомов Mg, как известно, может замещать Са, а последний может занимать и восьмое катионное место в структуре, т. е. изоморфно замещать Ка. Этот небольшой избыток может и просто объясняться ошибками анализа, так как в качестве примера взят конкретный реальный анализ минерала. Как видим иа разобранного примера, по данным только химического анализа, без серьезного кристаллохимического анализа, невозможно нахождение правильной структурной формулы сложных веществ. [c.348]

    Масса молекулы любого вещества равна сумме масс атомов, образующих эту молекулу. Поэтому молекулярная масса равна сумме соответствующих атомных масс. Например, молекулярная масса серной кислоты, молекула которой содержит два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода, равна 2 1,008 + 32,06 + 15,99 4 = 98,076. Следовательно, относительной молекулярной массой (или просто молекулярной массой) простого или сложного вещества называют массу его молекулы, выраженную в атомных единицах массы. Отмечалось, что одной из важнейших операций в химии является расчет по химическим формулам [c.30]

    Химический элемент (19). — 4. Простое вещество. Аллотропия (22). — 5. Сложное вещество. Моль. (23). — 6. Закон Авогадро (24) — 7. Валентность. Степень окисления. Химические формулы (26) — Упражнения к главе 1 (28). [c.1]

    Химические формулы. Химическими формулами пользуются для обозначения состава простых и сложных веществ. Химическая формула вещества показывает, из каких элементов состоит данное вещество и сколько атомов каждого элемента входит в состав его молекулы. Например, формула N2 показывает, что молекула азота состоит из двух атомов азота aS04 — в молекуле сульфата кальция содержится один атом кальция, один атом серы и четыре атома кислорода. [c.27]

    Молекулы простых и сложных веществ изображают при помощи химических формул Од, Н2О, КНд и т. п. Цифра, показывающая число атомов одного и того же элемента в молекуле вещества, называется индексом.[c.26]

    При решении задач необходимо помнить, что вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Для обозначения состава молекул как простых, так и сложных веществ пользуются химическими формулами. Последние показывают, из каких элементов состоит вещество и сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы. Химическая формула отображает качественный и количественный состав молекулы. Например, оксид алюминия AI2O3 состоит из атомов алюминия и кислорода. Индексы 2 и 3 указывают на количественный состав соединения. [c.16]


    Весовые определения первых двух типов выполняются сравнительно просто. Но в большинстве случаев определяемая составная часть не может быть количественно выделена в чистом виде из анализируемого вещества. Например, нельзя выделить из каменного угля серу и взвесить ее. Эти случаи относятся к наиболее сложному, третьему типу весовых определений. При выполнении весовых определений третьего типа определяемую составную часть количественно превращают химическими способами в такое химическое соединение, в виде которого она люжет. быть выделена из анализируемого вещества и взвешена. Состав этого соединения должен быть строго определенным, т. е. точно выражаться химической формулой, и оно не должно содержать каких-либо посторонних примесей. Соединение, в виде которого определяемую составную часть взвешивают, обозначают термином весовая форма. [c.12]

    Химическая формула сложного вещества отражает, помимо его элементного состава, количественные соотношения между числом атомов различных элементов в молекуле, например вода — Н2О, оксид фосфора (V) — Р2О5, сахароза — С,2Н220,, и т. д. Для твердых веществ, представляющих собой молекулярные ассоциаты или агрегаты, в химических формулах учитывается простейшее сочетание их атомов, например ЫаС1. [c.11]

    Химическая наука является точной, и химики в исследовательской работе издавна широко используют математику. Это всевозможные количественные расчеты, основанные на законах стехиометрии. Например, вычисление процентного состава вещества, вычисление по уравнениям реакций необходимого количества исходных веществ для получения определенного количества заданного вещества, и наоборот, вычисление по формуле вещества количества продуктов, которое можно получить из определенного количества этого вещества, вывод формулы сложного вещества на основании данных его процентного или весового состава и атомных весов элементов, входящих в состав этого вещества, и т. д. Для этого было достаточно знание арифметики, умение с ее помощью вычислять процент числа и число по проценту, составлять и решать пропорции. И если еще в конце XIX в. Ф. Энгельс, говоря о применении математики, отмечал в химии простейшие уравнения первой степени, то уже через двадцать лет картина резко изменилась. [c.102]

    Для установления формул химического строения простейших неорганических соединений необходимо было такое же последовательное проведение принципов классической теории химического строения, какое имело место в органической химии. Но как раз эта последовательность в применении к более сложным неорганическим соединениям, известным тогда под названием молекулярных, а позднее комплексных, оказалась несостоятельной. Как мы уже говорили в первом разделе, для объяснения существования веществ, не возможных с точки зрения учения о постоянной атомности, Кекуле выдвинул гипотезу, что они представляют собой относительно лабильные соприлегания настоящих химических молекул. Однако вскоре обнаружилось, что эти соединения по всем своим физическим и химическим признакам подобны атомным соединениям , хотя и отличаются иногда некоторым своеобразием. Именно для молекулярных соединений известны были многочисленные случаи изомерии, которые требовали своего объяснения, как это было раньше в органической химии. Молекулярные соединения часто обладают настолько прочнылш связями, что на них, так же как на органические соединения, можно было распространить принцип наименьшего изменения строения во время реакций. Это делало возможным изучение их методами, вырабо-таннылш в органической химии.[c.226]

    В отличие от Купера, Лошмидт при выборе формул, кроме валентности ( поллентности по его выражению), иногда руководствовался и химическими свойствами. Однако в целом метод вывода формул Лошмидта был абстрактным, а зачастую просто необоснованным. Так, не опираясь на химические данные, Лошмидт пытался вывести формулы таких сложных веществ, как индиго, мочевая кислота и т. п. [c.59]

    Достижения квантовой химии в настоящее время используются для интерпретации многих химических реакций. Однако современное состояние этой теории таково, что за исключением простейших молекул или ионов (Н ,Н2 , Н2), расчеты могут быть проведены только приближенно, и то лишь при использовании сложного математического аппарата. Чем точнее эти расчеты, тем дальше они, в большинстве случаев, от простых химических формул из них исчезают элементы наглядности, полученные результаты трудно поддаются физической интерпретации и уже не могут быть использованы химиками в их повседневной работе по расщеплению и синтезу сложных органических веществ. Поэтому был создан ряд вспомогательных, так называемых качественных электронных теорий химической связи (Вейтц, Робинсон, Ингольд, Арндт, Полинг, Слейтер, Хюккель, Мулликен и др.), которые нашли широкое распространение и дают плодотворные результаты в построении феноменологической органической химии. Впрочем, необходимо всегда знать границы применения этих приблилнастоящей книге. Наконец, следует отметить, что согласно квантовой механике, невозможно создать точную и вместе с тем наглядную теорию материи, так как любая такая теория неизбежно окажется лишь oгpaничeIiнo правильной. [c.24]

    Прежде чем перейти к номенклатуре неорганических веществ, напомним, что состав вещества отображается с помощью химической формулы. Химическая формула отображает атомы каких видов и в каких количественных соотношениях составляют вещество. Соотношение количеств атомов каждого вида обозначается индексом (вообще, химическая формула — это более общее понятие, включающее брутто-формулу, струетурную, графическую и т. д., но об этом будет сказано позже, в разделе, посвященном химической связи). Так, химическая формула Н 80з отображает, что вещество содержит атомы трех химических элементов — водорода Н, серы 8, кислорода О. На один аггом серы приходится 2 атома водорода и 3 атома кислорода. Если вещество имеет молекулярное строение, то формула должна отображать количество атомов каждого вида в молекуле. Например, химическая формула показывает, что молекула кислорода состоит из двух атомов. По составу все вещества делятся на простые и сложные. [c.9]

    Химическая формула ионного вещества состоит, таким образом, из двух частей -формул катиона (положительного иона) и аниона (отрицательного иона), например формула хлорида кальция СаС12-это сочетание формул одного катиона Са (катиона кальция) и двух анионов СГ (хло-рид-ионов). Катионы и анионы могут быть простыми, или одноэлементными (Са , С1″), и сложными, или многоэлементными (НН4, СОз ), однозарядными (К , Вг ) и многозарядными (Ре , Сг , Зб , Р01 , ЗЮ ).[c.14]

    Следует отметить, что простейшие формулы в неорганической химии весьма распространены ими пользуются для обозначения многих веществ с более сложной в действительности структурой (пример PjOs) и для всех веществ, в строении которых отдельные молекулы обычно не выявляются (пример Na l), не говоря уже о веществах, для которых известен только химический состав. Простейшими формулами сражаются, как правило, и сами химические элементы (например, в уравнениях пишется S, а не Sg).  [c.33]

    Весовой состав химических соединений может б ягь выражен в процентах ]1ли в химических отношениях элементов, образующих данное вещество. Зная весорон состав сложного вещества и атомные массы составляю-ишх его э. ементов, легко установить так называемую простейшую формулу вещества, которая дает представ-лениг. о соотнои]емии между количествами отдельных атомов в молекуле. [c.33]

    Основной химический компонент магмы — кремнезем. Небольшие количества алюминия, железа, магния, кальция, натрия и калия в виде оксидов, а также вода соединяются с кремнеземом в столь сложные соединения, что их невозможно описать простыми химическими формулами. При охлаждении магмы происходит их последовательная кристаллизация, в результате которой из расплава удаляются наиболее тугоплавкие соединения, оставляя в нем более легкоплавкие вещества и воду. При этом не образуется эвтектик, как бывает при кристаллизации простых расплавов, а возникает последовательность ионных замещений или обменов, что представляет собой важнейшее отличие геохимических процессов. В качестве примера укажем, какие замещения могут происходить в минералах, называемых амфиболами, которые содержат кремнекислородную структурную единицу 8140ц. [c.444]

    Урок проводится так, что после ознакомления учащихся со смыслом химической формулы им дается задание распределить имеющиеся на столах вещества (Ь, СиО, РегОа, Nag Oa, Zn, S) на простые и сложные. Для этого на банках должны быть этикетки с названиями и обязательно формулами веществ. В последующей беседе обсулпростым веществам Что показывает индекс 2 в формуле иода 2) Почему оксиды меди, железа и карбонат натрия относят к сложным веществам  [c.22]

    В результате исследований газов и открытия газовых законов удалось определить состав молекул простых веществ, отыскать массы молекул и атомов и, в конце концов, определить химические формулы сложных веществ. Гей-Люссак, анализируя результаты экспериментов, пришел к выводу, что объемы реагирующих и образующихся в результате реакций газов относятся между собой как небольшие целые числа. Так, исходное соотношение объемов водорода н кислорода при образовании воды составляет 2 1, а получается 2 объема водяного пара. Имелись данные по реакции оксида серы (IV) с кислородом, оксида углерода (II)—угарного газа с кислородохм и некоторым другим газовым реакциям. Гей-Люссаком был сделан вывод в равных объемах различных газов при одинаковых давлениях и температуре содержится одинаковое число атомов. Если в 1 объеме одного газа (водорода) и в I объеме другого (хлора) содержалось одинаковое количество атомов (водорода и хлора), то должен был бы образоваться 1 объем газообразного продукта реакции (хлористого водорода), а образовывалось два объема. Следовательно, сделанный вывод противоречил этим экспериментальным данным. Однако идея Гей-Люссака дала возможность Амедео Авогадро высказать (1811) гипотезу, известную сейчас как закон Авогадро. [c.13]

    Иордис, исходя из способов приготовления различных золей, указывает, что в результате химического взаимодействия эти способы приводят к образованию нерастворимых соединений, и если при этом получаются устойчивые золи, то нужно предполагать, что или продукты реакции обладают какими-то новыми и странными свойствами, или уравнения реакций являются лишь грубым выражением процесса, в действительности протекающего более сложно, и требуют поэтому соответствующих поправок. Иордис подвергает сомнению правильность обычных химических уравнений и доказывает опытом, что образующиеся осадки никогда не имеют простого химического состава, а всегда содержат примеси исходных веществ он показал, что золь 5Юг всегда содержит минимальные примеси С1 и Na, причем эти примеси не случайны и не безразличны для коллоидной системы, а напротив, удаление этих примесей диализом ведет к осаждению золя, тогда как увеличение их количества повышает устойчивость золя. Состав коллоидной частицы, таким образом, не может быть дан обычной, простой химической формулой. Частица имеет сложный состав и построена по типу химических комплексных соединений. [c.191]

    Как уже говорилось, Бертло не признавал теорию химического строения. В своей практической работе он пользовался теорией эквивалентов и был приверженцем унитарной теории Лорана и Жерара. Следуя воззрениям этих химиков, он в принципе отвергал возможность установления строения сложных веществ. Изображая формулами состав соединений, Бертло пользуется приемом замещения, переходя от простейших соединений к более сложным, например, метан он изображает СН4, а этан — СНгССНд) и т. д. Несмотря на такой прием, который может быть охарактеризован как отсталый, Бертло выполнил несколько выдающихся синтезов и высказывал претензии на роль основателя синтетической химии .  [c.329]


Исследователи научили нейронную сеть распознавать химические формулы из научных статей

Исследователи из основанного в Сколтехе стартапа «Синтелли», МГУ им.

Ломоносова и Университета «Сириус» разработали решение на базе нейронной сети для автоматического распознавания химических формул на сканах научных статей. Статья с описанием исследования опубликована в научном журнале Chemistry-Methods, выпускаемом издательством Европейского химического общества.

Человечество вступает в эпоху искусственного интеллекта, и химия здесь не является исключением. Современные методы глубокого обучения всецело базируются на больших объёмах качественных данных, которые необходимы для обучения нейросетей.

Хорошая новость: химические данные «не стареют». Даже если какое-то соединение было синтезировано, скажем, в начале XX века, информация о его структуре, свойствах и методах синтеза остаётся актуальной по сей день. Даже в наши дни всеобщей цифровизации не является редкостью случай, когда химику-органику приходится искать по библиотекам оригинальный научный журнал или диссертацию, изданную в начале XX века на, скажем, немецком языке, чтобы получить информацию о малоизученной молекуле.

Но есть и плохая новость: не существует единого стандарта представления химических формул. Химики привыкли использовать множество приёмов сокращения записи известных химических групп. Например, вместо рисунка трет-бутильной группы могут использоваться несколько вариантов обозначений: tBu, t-Bu или tert-Bu. Что ещё хуже, часто целую группу похожих соединений записывают в виде шаблона с символами-заместителями (R1,R2), но сами расшифровки заместителей могут быть приведены где угодно: в таблицах, схемах, в тексте статьи, в приложениях к статье. Добавьте сюда различные стили отрисовки в различных журналах, традиции и привычки химиков, изменения стилей рисования с течением времени. Всё это приводит к тому, что иногда даже химики-эксперты теряются в попытках расшифровать «химический кроссворд» из очередной статьи. Для алгоритма эта задача и вовсе кажется неразрешимой.

Однако в руках у исследователей уже был опыт применения мощного инструмента для решения схожих задач — нейросети «Трансформер», предложенной компанией Google для машинного перевода с одного языка на другой. Вместо этого коллектив решил «переводить» изображение молекулы или молекулярного шаблона в специально разработанное текстовое представление этого шаблона. Это представление исследователи назвали Functional-Group-SMILES.

К большому удивлению авторов работы, нейросеть оказалась способна выучить практически всё, если выбранный стиль отображения был представлен в обучающем наборе данных. Однако «Трансформер» сам по себе требует десятки миллионов примеров для обучения. Вручную вырезать из журналов столько химических формул просто невозможно. Тогда исследователи решили посмотреть на проблему под другим углом: сделать генератор данных, который будет создавать случайные молекулярные шаблоны комбинируя различные фрагменты молекул и стили отрисовки.

«Наше исследование наглядно демонстрирует сдвиг парадигмы в области оптического распознавания химических структур. Если раньше исследователи работали над тем, как распознать молекулярные структуры, то, благодаря уникальной производительности нейросетей типа „Трансформер“, возможно полностью сфокусироваться именно на создании генератора искусственных примеров, имитирующих большинство возможных стилей отрисовки молекулярных шаблонов. Наш алгоритм комбинирует молекулы, функциональные группы, шрифты, стили и даже погрешности печати, фрагменты других молекул, фрагменты аннотаций и т. п. Даже химику будет тяжело сказать, была ли молекула взята из существующей статьи или её рисунок создан нашим генератором», — говорит Сергей Соснин, руководитель исследования и основанного в Сколтехе стартапа «Синтелли».

Примеры искусственных шаблонов с погрешностями. Источник: Иван Хохлов и др./Chemistry-Methods

Исследователи надеются, что данный метод станет важнейшим шагом на пути к химической системе искусственного интеллекта, которая будет способна «читать» и «понимать» статьи не хуже высококвалифицированного химика.

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

*protected email*

Химические формулы для «чайников». Химические расчеты

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 :

  • 1 молекулу (а также ион , радикал …) или 1 моль конкретного вещества ;
  • качественный состав: из каких химических элементов состоит вещество;
  • количественный состав: сколько атомов каждого элемента содержит молекула (ион, радикал…).

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 будет 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 . 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. Истинные формулы также называют брутто-формулами . Они отражают 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 — гексацианокобальтат калия . Рациональные формулы часто встречаются в полуразвернутом 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.
  • 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 полуразвернутом виде: СН 3 СН 2 ОН
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. Основные понятия химии (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 23 ноября 2009. Архивировано 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 & 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 «

Ну и чтобы завершить знакомство со спиртами, приведу ещё формулу другого известного вещества — холестерина . Далеко не все знают, что он является одноатомным спиртом!

|`/`\\`|`\`/|\/`|0/`|/\|_q_q_q:a_q|0`/`\|dH; #a_(A-72)-/-/`\

Гидроксильную группу в нём я обозначил красным цветом.

Карбоновые кислоты

Любой винодел знает, что вино должно храниться без доступа воздуха. Иначе оно скиснет. Но химики знают причину — если к спирту присоединить ещё один атом кислорода, то получится кислота.
Посмотрим на формулы кислот, которые получаются из уже знакомых нам спиртов:
Вещество Скелетная формула Брутто-формула
Метановая кислота
(муравьиная кислота)
H/C`|O|\OH HCOOH O//\OH
Этановая кислота
(уксусная кислота)
H-C-C/O>\O-H; H|#C|H Ch4-COOH /`|O|\OH
Пропановая кислота
(метилуксусная кислота)
H-C-C-C/O>\O-H; H|#2|H; H|#3|H Ch4-Ch3-COOH \/`|O|\OH
Бутановая кислота
(масляная кислота)
H-C-C-C-C/O>\O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H Ch4-Ch3-Ch3-COOH /\/`|O|\OH
Обобщённая формула {R}-C/O>\O-H {R}-COOH или {R}-CO2H {R}/`|O|\OH

Отличительной особенностью органических кислот является наличие карбоксильной группы (COOH), которая и придаёт таким веществам кислотные свойства.

Все, кто пробовал уксус, знают что он весьма кислый. Причиной этого является наличие в нём уксусной кислоты. Обычно столовый уксус содержит от 3 до 15% уксусной кислоты, а остальное (по большей части) — вода. Употребление в пищу уксусной кислоты в неразбавленном виде представляет опасность для жизни.

Карбоновые кислоты могут иметь несколько карбоксильных групп. В этом случае они называются: двухосновная , трёхосновная и т.д…

В пищевых продуктах содержится немало других органических кислот. Вот только некоторые из них:

Название этих кислот соответствует тем пищевым продуктам, в которых они содержатся. Кстати, обратите внимание, что здесь встречаются кислоты, имеющие и гидроксильную группу, характерную для спиртов. Такие вещества называются оксикарбоновыми кислотами (или оксикислотами).
Внизу под каждой из кислот подписано, уточняющее название той группы органических веществ, к которой она относится.

Радикалы

Радикалы — это ещё одно понятие, которое оказало влияние на химические формулы. Само слово наверняка всем известно, но в химии радикалы не имеют ничего общего с политиками, бунтовщиками и прочими гражданами с активной позицией.
Здесь это всего лишь фрагменты молекул. И сейчас мы разберёмся, в чём их особенность и познакомимся с новым способом записи химических формул.

Выше по тексту уже несколько раз упоминались обобщённые формулы: спирты — {R}-OH и карбоновые кислоты — {R}-COOH . Напомню, что -OH и -COOH — это функциональные группы. А вот R — это и есть радикал. Не зря он изображается в виде буквы R.

Если выражаться более определённо, то одновалентным радикалом называется часть молекулы, лишённая одного атома водорода. Ну а если отнять два атома водорода, то получится двухвалентный радикал.

Радикалы в химии получили собственные названия. Некоторые из них получили даже латинские обозначения, похожие на обозначения элементов. И кроме того, иногда в формулах радикалы могут быть указаны в сокращённом виде, больше напоминающем брутто-формулы.
Всё это демонстрируется в следующей таблице.

Название Структурная формула Обозначение Краткая формула Пример спирта
Метил Ch4-{} Me Ch4 {Me}-OH Ch4OH
Этил Ch4-Ch3-{} Et C2H5 {Et}-OH C2H5OH
Пропил Ch4-Ch3-Ch3-{} Pr C3H7 {Pr}-OH C3H7OH
Изопропил h4C\CH(*`/h4C*)-{} i-Pr C3H7 {i-Pr}-OH (Ch4)2CHOH
Фенил `/`=`\//-\\-{} Ph C6H5 {Ph}-OH C6H5OH

Думаю, что здесь всё понятно. Хочу только обратить внимание на колонку, где приводятся примеры спиртов. Некоторые радикалы записываются в виде, напоминающем брутто-формулу, но функциональная группа записывается отдельно. Например, Ch4-Ch3-OH превращается в C2H5OH .
А для разветвлённых цепочек вроде изопропила применяются конструкции со скобочками.

Существует ещё такое явление, как свободные радикалы . Это радикалы, которые по каким-то причинам отделились от функциональных групп. При этом нарушается одно из тех правил, с которых мы начали изучение формул: число химических связей уже не соответствует валентности одного из атомов. Ну или можно сказать, что одна из связей становится незакрытой с одного конца. Обычно свободные радикалы живут короткое время, ведь молекулы стремятся вернуться в стабильное состояние.

Знакомство с азотом. Амины

Предлагаю познакомиться с ещё одним элементом, который входит в состав многих органических соединений. Это азот .
Он обозначается латинской буквой N и имеет валентность, равную трём.

Посмотрим, какие вещества получаются, если к знакомым нам углеводородам присоединить азот:

Вещество Развёрнутая структурная формула Упрощенная структурная формула Скелетная формула Брутто-формула
Аминометан
(метиламин)
H-C-N\H;H|#C|H Ch4-Nh3 \Nh3
Аминоэтан
(этиламин)
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H Ch4-Ch3-Nh3 /\Nh3
Диметиламин H-C-N-C-H; H|#-3|H; H|#2|H $L(1. 3)H/N\dCh4 /N\
Аминобензол
(Анилин)
H\N|C\\C|C`//C`\C`||C/ Nh3|C\\CH|CH`//C`\HC`||HC/ Nh3|\|`/`\`|/_o
Триэтиламин $slope(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C`|C`|H Ch4-Ch3-N-Ch3-Ch4 \/N\|

Как Вы уже наверное догадались из названий, все эти вещества объединяются под общим названием амины . Функциональная группа {}-Nh3 называется аминогруппой . Вот несколько обобщающих формул аминов:

В общем, никаких особых новшеств здесь нет. Если эти формулы Вам понятны, то можете смело заниматься дальнейшим изучением органической химии, используя какой-нибудь учебник или интернет.
Но мне бы хотелось ещё рассказать о формулах в неорганической химии. Вы убедитесь, как их легко будет понять после изучения строения органических молекул.

Рациональные формулы

Не следует делать вывод о том, что неорганическая химия проще, чем органическая. Конечно, неорганические молекулы обычно выглядят гораздо проще, потому что они не склонны к образованию таких сложных структур, как углеводороды. Но зато приходится изучать более сотни элементов, входящих в состав таблицы Менделеева. А элементы эти имеют склонность объединяться по химическим свойствам, но с многочисленными исключениями.

Так вот, ничего этого я рассказывать не буду. Тема моей статьи — химические формулы. А с ними как раз всё относительно просто.
Наиболее часто в неорганической химии употребляются рациональные формулы . И мы сейчас разберёмся, чем же они отличаются от уже знакомых нам.

Для начала, познакомимся с ещё одним элементом — кальцием. Это тоже весьма распространённый элемент.
Обозначается он Ca и имеет валентность, равную двум. Посмотрим, какие соединения он образует с известными нам углеродом, кислородом и водородом.

Вещество Структурная формула Рациональная формула Брутто-формула
Оксид кальция Ca=O CaO
Гидроксид кальция H-O-Ca-O-H Ca(OH)2
Карбонат кальция $slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 CaCO3
Гидрокарбонат кальция HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH Ca(HCO3)2
Угольная кислота H|O\C|O`|/O`|H h3CO3

При первом взгляде можно заметить, что рациональная формула является чем то средним между структурной и брутто-формулой. Но пока что не очень понятно, как они получаются. Чтобы понять смысл этих формул, нужно рассмотреть химические реакции, в которых участвуют вещества.

Кальций в чистом виде — это мягкий белый металл. В природе он не встречается. Но его вполне возможно купить в магазине химреактивов. Он обычно хранится в специальных баночках без доступа воздуха. Потому что на воздухе он вступает в реакцию с кислородом. Собственно, поэтому он и не встречается в природе.
Итак, реакция кальция с кислородом:

2Ca + O2 -> 2CaO

Цифра 2 перед формулой вещества означает, что в реакции участвуют 2 молекулы.
Из кальция и кислорода получается оксид кальция. Это вещество тоже не встречается в природе потому что он вступает в реакцию с водой:

CaO + h3O -> Ca(Oh3)

Получается гидроксид кальция. Если присмотреться к его структурной формуле (в предыдущей таблице), то видно, что она образована одним атомом кальция и двумя гидроксильными группами, с которыми мы уже знакомы.
Таковы законы химии: если гидроксильная группа присоединяется к органическому веществу, получается спирт, а если к металлу — то гидроксид.

Но и гидроксид кальция не встречается в природе из-за наличия в воздухе углекислого газа. Думаю, что все слыхали про этот газ. Он образуется при дыхании людей и животных, сгорании угля и нефтепродуктов, при пожарах и извержениях вулканов. Поэтому он всегда присутствует в воздухе. Но ещё он довольно хорошо растворяется в воде, образуя угольную кислоту:

CO2 + h3O h3CO3

Знак говорит о том, что реакция может проходить в обе стороны при одинаковых условиях.

Таким образом, гидроксид кальция, растворённый в воде, вступает в реакцию с угольной кислотой и превращается в малорастворимый карбонат кальция:

Ca(OH)2 + h3CO3 -> CaCO3″|v» + 2h3O

Стрелка вниз означает, что в результате реакции вещество выпадает в осадок.
При дальнейшем контакте карбоната кальция с углекислым газом в присутствии воды происходит обратимая реакция образования кислой соли — гидрокарбоната кальция, который хорошо растворим в воде

CaCO3 + CO2 + h3O Ca(HCO3)2

Этот процесс влияет на жесткость воды. При повышении температуры гидрокарбонат обратно превращается в карбонат. Поэтому в регионах с жесткой водой в чайниках образуется накипь.

Из карбоната кальция в значительной степени состоят мел, известняк, мрамор, туф и многие другие минералы. Так же он входит в состав кораллов, раковин моллюсков, костей животных и т.д…
Но если карбонат кальция раскалить на очень сильном огне, то он превратится в оксид кальция и углекислый газ.

Этот небольшой рассказ о круговороте кальция в природе должен пояснить, для чего нужны рациональные формулы. Так вот, рациональные формулы записываются так, чтобы были видны функциональные группы. В нашем случае это:

Кроме того, отдельные элементы — Ca, H, O(в оксидах) — тоже являются самостоятельными группами.

Ионы

Думаю, что пора знакомиться с ионами. Это слово наверняка всем знакомо. А после изучения функциональных групп, нам ничего не стоит разобраться, что же представляют собой эти ионы.

В общем, природа химических связей обычно заключается в том, что одни элементы отдают электроны, а другие их получают. 2-

Карбонат-ион имеет заряд 2-. Это означает, что к нему присоединились два электрона.

Отрицательно заряженные ионы называются анионы . Обычно к ним относятся кислотные остатки.
Положительно заряженные ионы — катионы . Чаще всего это водород и металлы.

И вот здесь наверное можно полностью понять смысл рациональных формул. В них сначала записывается катион, а за ним — анион. Даже если формула не содержит никаких зарядов.

Вы наверное уже догадываетесь, что ионы можно описывать не только рациональными формулами. Вот скелетная формула гидрокарбонат-аниона:

Здесь заряд указан непосредственно возле атома кислорода, который получил лишний электрон, и поэтому лишился одной чёрточки. Проще говоря, каждый лишний электрон уменьшает количество химических связей, изображаемых в структурной формуле. С другой стороны, если у какого-то узла структурной формулы стоит знак +, то у него появляется дополнительная палочка. Как всегда, подобный факт нужно продемонстрировать на примере. 2- (Nh5)2CO3

Система Хилла

Итак, можно считать, что мы уже изучили структурные и рациональные формулы. Но есть ещё один вопрос, который стоит рассмотреть подробнее. Чем же всё-таки отличаются брутто-формулы от рациональных?
Мы знаем почему рациональная формула угольной кислоты записывается h3CO3 , а не как-то иначе. (Сначала идут два катиона водорода, а за ними карбонат-анион). Но почему брутто-формула записывается Ch3O3 ?

В принципе, рациональная формула угольной кислоты вполне может считаться истинной формулой, ведь в ней нет повторяющихся элементов. В отличие от Nh5OH или Ca(OH)2 .
Но к брутто-формулам очень часто применяется дополнительное правило, определяющее порядок следования элементов. Правило довольно простое: сначала ставится углерод, затем водород, а дальше остальные элементы в алфавитном порядке.
Вот и выходит Ch3O3 — углерод, водород, кислород. Это называется системой Хилла. Она используется практически во всех химических справочниках. И в этой статье тоже.

Немного о системе easyChem

Вместо заключения мне хотелось бы рассказать о системе easyChem. Она разработана для того, чтобы все те формулы, которые мы тут обсуждали, можно было легко вставить в текст. Собственно, все формулы в этой статье нарисованы при помощи easyChem.

Зачем вообще нужна какая-то система для вывода формул? Всё дело в том, что стандартный способ отображения информации в интернет-браузерах — это язык гипертекстовой разметки (HTML). Он ориентирован на обработку текстовой информации.

Рациональные и брутто-формулы вполне можно изобразить при помощи текста. Даже некоторые упрощённые структурные формулы тоже могут быть записаны текстом, например спирт Ch4-Ch3-OH . Хотя для этого пришлось бы в HTML использовать такую запись: CH3-CH2-OH .
Это конечно создаёт некоторые трудности, но с ними можно смириться. Но как изобразить структурную формулу? В принципе, можно использовать моноширинный шрифт:

H H | | H-C-C-O-H | | H H Выглядит конечно не очень красиво, но тоже осуществимо.

Настоящая проблема возникает при попытке изобразить бензольные кольца и при использовании скелетных формул. Здесь не остаётся иного пути, кроме подключения растрового изображения. Растры хранятся в отдельных файлах. Браузеры могут подключать изображения в формате gif, png или jpeg.
Для создания таких файлов требуется графический редактор. Например, Фотошоп. Но я более 10 лет знаком с Фотошопом и могу сказать точно, что он очень плохо подходит для изображения химических формул.
Гораздо лучше с этой задачей справляются молекулярные редакторы . Но при большом количестве формул, каждая из которых хранится в отдельном файле, довольно легко в них запутаться.
Например, число формул в этой статье равно . Из них выведены виде графических изображений (остальные при помощи средств HTML).

Система easyChem позволяет хранить все формулы прямо в HTML-документе в текстовом виде. По-моему, это очень удобно.
Кроме того, брутто-формулы в этой статье вычисляются автоматически. Потому что easyChem работает в два этапа: сначала текстовое описание преобразуется в информационную структуру (граф), а затем с этой структурой можно выполнять различные действия. Среди них можно отметить следующие функции: вычисление молекулярной массы, преобразование в брутто-формулу, проверка на возможность вывода в виде текста, графическая и текстовая отрисовка.

Таким образом, для подготовки этой статьи я пользовался только текстовым редактором. Причём, мне не пришлось думать, какая из формул будет графической, а какая — текстовой.

Вот несколько примеров, раскрывающих секрет подготовки текста статьи: Описания из левого столбца автоматически превращаются в формулы во втором столбце.
В первой строчке описание рациональной формулы очень похоже на отображаемый результат. Разница только в том, что числовые коэффициенты выводятся подстрочником.
Во второй строке развёрнутая формула задана в виде трёх отдельных цепочек, разделённых символом; Я думаю, нетрудно заметить, что текстовое описание во многом напоминает те действия, которые потребовались бы для изображения формулы карандашом на бумаге.
В третьей строке демонстрируется использование наклонных линий при помощи символов \ и /. Значок ` (обратный апостроф) означает, что линия проводится справа налево (или снизу вверх).

Здесь есть гораздо более подробная документация по использованию системы easyChem.

На этом разрешите закончить статью и пожелать удачи в изучении химии.

Краткий толковый словарь использованных в статье терминов

Углеводороды Вещества, состоящие из углерода и водорода. Отличаются друг от друга структурой молекул. Структурные формулы схематические изображения молекул, где атомы обозначаются латинскими буквами, а химические связи — чёрточками. Структурные формулы бывают развёрнутыми, упрощёнными и скелетными. Развёрнутые структурные формулы — такие структурные формулы, где каждый атом представлен в виде отдельного узла. Упрощённые структурные формулы — такие структурные формулы, где атомы водорода записаны рядом с тем элементом, с которым они связаны. А если к одному атому крепится больше одного водорода, то количество записывается в виде числа. Так же можно сказать, что в качестве узлов в упрощённых формулах выступают группы. Скелетные формулы — структурные формулы, где атомы углерода изображаются в виде пустых узлов. Число атомов водорода, связанных с каждым атомом углерода равно 4 минус число связей, которые сходятся в узле. Для узлов, образованных не углеродом, применяются правила упрощённых формул. Брутто-формула (она же истинная формула) — список всех химических элементов, которые входят в состав молекулы, с указанием количества атомов в виде числа (если атом один, то единица не пишется) Система Хилла — правило, определяющее порядок следования атомов в брутто-формуле: первым ставится углерод, затем водород, а далее остальные элементы в алфавитном порядке. Это а система используется очень часто. И все брутто-формулы в этой статье записаны по системе Хилла. Функциональные группы Устойчивые сочетания атомов, которые сохраняются в процессе химических реакций. Часто функциональные группы имеют собственные названия, влияют на химические свойства и научное название вещества

В минералогии важно суметь рассчитать формулу минерала по результатам его химического анализа. В этом разделе приводится ряд примеров таких расчетов для разных минералов. Когда подсчеты произведены и получена структурная формула, становится ясным, совпадает ли она с кри-сталлохимическими данными по минералу. Следует отметить, что если даже общая сумма компонентов в анализе оказывается равной 100%, это не всегда означает, что состав минерала определен верно и точно.

5.7.1 Расчет анализа сульфидов

В случае сульфидных минералов результаты анализов обычно выражаются в массовых процен-

Таблица 5.1 Результаты химического анализа железосодержащего сфалерита из месторождения Ренстрём, Сев. Швеция (по R. С. Duckworth and D. Richard, Mineral. Mag. 57: 83-91, 1993)

Элемент

Mac.%

Атомные

Атомные

количества

соотношения

при S = 1

57,93

0,886

0,858

8,21

0,1407

0,136

33,09

1,032

1,000

Сумма

99,23

тах (мас. %) элементов. Расчет формулы по данным таких анализов представляет собой простую арифметическую задачу. В приведенном ниже примере железосодержащего сфалерита (табл. 5.1) в качестве первого шага следует разделить содержание каждого элемента в массовых процентах на его атомную массу для получения мольной доли этого элемента. Структурная формула железосодержащего сфалерита выглядит как (Zn, Fe)S, и поэтому, чтобы результаты имели правильные соотношения, необходимо привести к единице либо сумму мольных долей Zn и Fe, либо мольную долю S. Используемая формула, допускающая как полностью катионную, так и полностью анионную решетку, справедлива для рассматриваемого случая, и если результаты анализа верны, то рассчитанные обоими способами формулы должны совпадать. Так, приводя S к единице и округляя получаемые значения до второго знака, получаем формулу (Zn 086 Fe 014) 100 S. У некоторых сульфидных минералов (например, пирротина Fe 1-x S) наблюдается нестехиометрическое содержание катионов. В таких случаях анализы следует рассчитывать, основываясь на количестве ионов серы.

5.7.2 Расчет силикатного анализа

Результаты анализов породообразующих минералов (см., например, анализ граната в табл. 5.2) обычно выражают в массовых процентах оксидов. Расчет анализа, представленного в таком виде, несколько более сложен и включает ряд дополнительных операций.

молекулярную массу, что дает относительное содержание оксидных молекул (столбец 2).

2. Рассчитать атомные количества кислорода. Для этого каждое значение столбца 2 умножается на число атомов кислорода в соответствующих оксидах, что дает относительное содержание кислородных атомов, вносимых в формулу каждым элементом (столбец 3).

В нижней части столбца 3 приведено общее число атомов кислорода (2,7133).

3. Если мы хотим получить формулу граната на основе 12 атомов кислорода, то необходимо пересчитать соотношения кислородных атомов таким образом, чтобы их общее число равнялось 12. Для этого цифры столбца 3 для каждого оксида умножаются на 12/Т, где Т -общее количество кислорода из столбца 3. Результаты приведены в столбце 4.

4. Рассчитать соотношения атомов для различных катионов. С этой целью числа столбца 4 нужно умножить или разделить на значения этих соотношений, определяемые стехиометрией. Так, например, у SiO 2 имеется один кремний на два кислорода. Поэтому соответствующее число столбца 4 делится на 2. У А1 2 0 3 на каждые три атома кислорода приходится два атома алюминия, и в этом случае число столбца 4 умножается на 2/3. Для двухвалентных катионов числа в столбцах 4 и 5 совпадают.

Таблица 5.2 Результаты химического анализа граната, рудник Уесселтон, Кимберли, ЮАР (по A.D. Edgar and Н.Е. Charbonneau, Am.Mineral. 78: 132-142, 1993)

Оксид

ММас.% оксидов

Молекулярные

количества

оксидов

Атомные количества кислорода в молекуле

Число анионов в расчете на 12 атомов О, т. е столбец (3) x 4,422

Число катионов в формуле

Si0 2

40,34

0,6714

1,3426

5,937

Si 2,968

A1 2 0 3

18,25

0,1790

0,537

2,374

Al 1,582

4,84

0,0674

0,0674

0,298

Fe 0,298

0,25

0,0035

0,0035

0,015

Mn 0,015

Ti0 2

2,10

0,0263

0,0526

0,232

Ti 0,116

Cr 2 0 3

2,22

0,0146

0,0438

0,194

Cr 0,129

18,77

0,3347

0,3347

1,480

Ca 1,480

13,37

0,3317

0,3317

1,467

Mg 1,467

Сумма

100,14

2,7133

12/2,7133 = 4,422

Количества катионов в формуле, соответствующие установленному числу атомов кислорода (12) и приведенные в столбце 5, могут быть сгруппированы показанным в таблице образом в соответствии со структурной формулой граната A 3 B 2 [(Si, Al)0 4 ], где А — двухвалентные катионы (Ca, Mg, Fe, Mn), а В — трехвалентные катионы (Al,Cr), а также Ti 4 +. ,0,ОН), который помимо

Таблица 5.3 Результаты химического анализа апатита

Оксиды

(!) ~

(2.)

Ч 4)

Число ка

Мас.%

Молеку

Молеку

лярные

лярные

тионов в

коли

количест

расчете на

Na 2 O

K 2 O

P 2 O 5

H 2 O

Сумма

O=FjCl

Сумма

55,08 0,32 0,02 0,05 0,03 0,04 0,0!

42,40 1,63 0,20 1,06 100,84 -0,72 100,12

чества

0,9822 0,0020 0,0003 0,0012 0,0003 0,0006 0,0001 0,2987 0,0858 0,0056 0,0567

0,0914 3/2, 5409 =

ва кислорода

0,9822 0,0060 0,0003 0,0012 0,0003 0,0006 0,0001 1,4935 0,0858 0,0056 0,0567

0,0914 2,5409 4, 9386

13 анионов (4,9386)

4,85 0,02

0,01

0,01

2,95 0,42 0,03 0,56

кислорода содержит F и Cl. Результаты анализа опять-таки выражены в массовых процентах оксидов, хотя на самом деле некоторые из них являются галоидами. В таких случаях необходимо скорректировать общую сумму кислорода посредством учета количества его молей, эквивалентного присутствующим галоидам.

Итак, расчет включает следующие этапы.

Для этого число молей, указанное в столбце 2, необходимо умножить на стехиометрическое

число аниона. Не забудьте вычесть кислород, эквивалентный (в данном случае 0,0914 молей) присутствующим в минерале F и Cl (стол бец 3).

3. Просуммировать количество анионов, не забывая вычесть 0,0914 молей кислорода, связанных с присутствующими F и Cl (получится 2,5409).

4. Если мы хотим получить формулу апатита, основанную на 13 анионах, то нам необходимо пересчитать соотношения анионов таким образом, чтобы их общее число равнялось 13. Для этого каждый из них умножается на 13/2,5409, т.е. на 4,9386.

5. Рассчитать соотношения атомов различных катионов. Для этого нужно приведенные в столбце 2 молекулярные количества умножить на 4,9386, а затем умножить или разделить полученные величины на значения этих соотношений, определяемые стехиометрией оксидов. Например, у P 2 O 5 на моль оксида приходится два атома фосфора. Окончательные результаты приведены в столбце 4.

Литература для дальнейшего изучения

1. Goldstein, J. L, Newbury, D. E., Echhn, P., Joy, D. С., FiOTi, C. and Lifshm, E. Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis. New York, Plenum, 1984.

2. Marfunin, A. S. (ed.]. Methods and Instrumentation: Results and Recent Developments, vol. 2 of Advanced Mineralogy Berlin, Springer-Verlag, 1985.

3. Willard, H. H., Merntt, L. L., Dean, J. A. and Settle, F. A. Instrumental Methods of Analysis, 7th edn. Belmont, CA, Wadsworth, 1988.

Дополнение редактора

1. Гаранин В. К., Кудрявцева Г. П. Применение элек-тронно-зондовых приборов для изучения минерального вещества. M , Недра, 1983, 216 с.

2. ЛапутинаИ.П. Микрозонд в минералогии. M., На ука, 1991, 139 с.

Физические свойства минералов определяются взаимодействием между структурой и химическим составом. В число этих свойств входят и такие, которые влияют на внешний вид минерала, например, его блеск и цвет. Другие свойства сказываются на физических характеристиках минералов — твердости, пьезоэлектричестве, магнетизме. Сначала мы рассмотрим плотность минералов, поскольку это свойство находится в прямой связи с их структурой и составом.

10-1. Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой следующих

соединений: SOCl2, PCl3, P2S5, Al4C3, LiAlh5, NaHCO3, Na2SiO3.

10-2. В лаборатории имеется пять колб с водными растворами различных

веществ. На первой колбе написано «гидроксид бария», на второй – «иодид

калия», на третьей – «карбонат натрия», на четвертой – «соляная кислота» и на

пятой – «нитрат меди». Этикетки перепутаны таким образом, что ни один из

растворов не подписан правильно. При сливании раствора из второй колбы с

раствором из третьей колбы выделяется газ, раствор при этом остается

прозрачным. При смешивании раствора из второй колбы с содержимым

четвертой колбы образуется белый осадок, цвет раствора не изменяется.

1. Укажите правильные надписи для колб №№ 1–5.

2. Напишите уравнения реакций, упомянутых в условии.

3. Какие еще реакции можно провести между указанными веществами?

10-3. Три органических вещества являются изомерами. При сжигании они

образуют только CO2 и воду. Молекулярная масса каждого из этих веществ

составляет 60, при этом массовая доля водорода в молекуле в 6 раз меньше, чем

массовая доля углерода.

1. Определите состав веществ, предложите их возможное строение.

2. Какие из указанных соединений взаимодействуют с а) водным

раствором гидроксида натрия. в) свежеосажденным гидроксидом меди?

Напишите уравнения реакций.

10-4. Разбирая на полках обезболивающие препараты, фармацевт наткнулся на

банку с белыми кристаллами. Фирменная этикетка почти стерлась, и можно

было прочесть только часть названия вещества: «S-2-(пара-изо…)-

про…овая…….». На титрование водного раствора 1,0 грамма этих кристаллов

было израсходовано 4,85 мл 1 М раствора NaOH. Элементный анализ показал,

что помимо углерода и водорода, вещество содержит 15,5% кислорода по массе.

Попробуйте по имеющимся данным восстановить брутто-формулу, а затем и

структуру этого соединения. Обоснуйте свой выбор.

10-5. Навеску минерала энаргит массой 3,95 г подвергли обжигу в избытке

кислорода. При обжиге получено 896 мл (н.у.) газа А с плотностью по водороду

32, а также 3,55 г смеси двух твердых продуктов Б и В. При обработке смеси Б

и В разбавленным раствором гидроксида натрия вещество Б растворилось с

образованием соли трехосновной кислоты. Молекула этой кислоты содержит

45,10% кислорода по массе. Нерастворившийся остаток представляет собой

вещество В массой 2,40 г, оно растворимо в разбавленной серной кислоте с

образованием голубого раствора.

1. Определите количественный состав (формулу) энаргита

2. Определите степени окисления входящих в его состав элементов. К

какому классу соединений можно отнести этот минерал?

3. Напишите уравнения упомянутых реакций.

10-6. При кипячении 100 г раствора, содержащего вещество А, выделилось

0,448 л оксида углерода(IV) (н.у.). После прекращения выделения газа раствор

осторожно упарили, получив 5,72 г вещества. При прокаливании масса этого

вещества уменьшилась на 3,60 г.

1. Что представляет собой вещество А?

2. Определите массовую долю вещества в растворе, полученном после

прекращения выделения газа, если при кипячении объем раствора не изменился.

Решения

10-1.

SOCl2 + h3O = SO2 + 2 HCl либо SOCl2 + 2 h3O = h3SO3 + 2 HCl

PCl3 + 3 h3O = h4PO3 + 3 HCl

P2S5 + 8 h3O = 2 h4PO4 + 5 h3S

Так как количество воды не указано, то реакции с образованием других фосфорных кислот, например, HPO3, тоже являются правильным решением. Однако писать в продуктах оксид фосфора — неправильно, так как он очень гигроскопичен и взаимодействует с водой гораздо быстрее, чем исходный сульфид.

Al4C3 + 12 h3O = 4 Al(OH)3 + 3 Ch5

LiAlh5 + 4 h3O = + 4 h3

NaHCO3 в воде гидролизуется с образованием щелочной среды.

Гидролиз лучше писать в ионном виде, однако любой способ написания оценивался как правильный.

HCO32– + h3O = h3CO3 + OH–

То же самое верно относительно силиката натрия Na2SiO3

SiO32– + h3O = HSiO3– + OH–

10-2.

1. Выделение газа (без образования осадка) означает, что слили растворы

карбоната натрия и соляной кислоты: Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + CO2 + h3O (колбы № 2+ № 3)

Образование белого осадка соответствует Na2CO3 + Ba(OH)2 = BaCO3 + 2 NaOH (№ 2 + № 4)

Вторая колба встречается в обоих случаях, следовательно это карбонат натрия

№2 — карбонат натрия

№3 — соляная кислота

№4 — гидроксид бария

Остались №1 и №5 — иодид калия и нитрат меди. Так как все колбы подписаны неправильно, то №1 — нитрат меди, а №5 — иодид калия (наоборот быть не может, так как номер 5 подписан как нитрат меди).

Другие реакции, которые можно провести между указанными веществами:

2 Cu(NO3)2 + 2 Na2CO3 + h3O = (CuOH)2CO3 + CO2 + 4 NaNO3

Cu(NO3)2 + Ba(OH)2 = Cu(OH)2 + Ba(NO3)2

2 Cu(NO3)2 + 4 KI = 2 CuI + I2 + 4 KNO3

Ba(OH)2 + 2 HCl = BaCl2 + 2h3O

10-3.

Судя по продуктам сгорания, вещество содержит только C, H и O.

Так как соотношение C и H по массе 6: 1, то атомное отношение = 1: 2.

Углеводорода с таким соотношением и молекулярной массой 60 быть не может,

в молекуле должен быть еще и кислород. Подходит C2h5O2.

В качестве изомеров можно предложить

Ch4COOH уксусная кислота

HCOOCh4 метилформиат

HOCh3–CHO гликолевый альдегид

Реакции: а) с водным раствором NaOH

Ch4COOH + NaOH 􀃆 Ch4COONa + h3O нейтрализация, образование ацетата натрия

HCOOCh4 + NaOH 􀃆 HCOONa + Ch4OH щелочной гидролиз

HOCh3–CHO + NaOH 􀃆 NaOCh3–CHO + h3O (частично)

б) с гидроксидом меди

Ch4COOH + Cu(OH)2 􀃆 (Ch4COO)2Cu + 2h3O нейтрализация, образование ацетата меди

HOCh3–CHO + 2 Cu(OH)2 􀃆 HOCh3–COOH + Cu2O + 2 h3O окисление

10-4.

По названию очевидно, что вещество ароматическое, оно содержит пара-замещенное

бензольное кольцо, скорее всего это кислота.

Расчет по титрованию. Количество NaOH пошедшее на титрование: 0,00485 моль

Предположим, что кислота одноосновная.

Тогда ее молярная масса составляет 1 / 0,00485 = 206,18.

анализа можно узнать количество атомов кислорода: 206,2 х 0,155 = 32, два атома О,

т.е. в молекуле только карбоксильная группа, больше кислорода нет.

С учетом наличия одной группы COOH и бензольного кольца, можно определить,

что брутто формула вещества -C13h28O2

Обратив внимание на то, что бензольное кольцо замещено в пара-положение,

карбоновая кислота (скорее всего пропионовая) замещена в положение 2,

К такому подходу толкает и сходство брутто-формул серной, селеновой и так называемой теллуровой кислот – h3SO4, h3SeO4 и h3TeO4 соответственно. Однако, если первые два соединения полностью отвечают структурным представлениям о кислотах, поскольку содержат обособленные тетраэдрические комплексные радикалы 2- или 2- с КЧ S и Se, равным 4, что дает основание к написанию их структурных формул в виде h3 и h3, этого нельзя сказать о «теллуровой кислоте». Исследование этого соединения не обнаружило в его структуре анионных групп 2- с КЧ Te = 4. Вместо этого было установлено, что ионы Te6+ имеют КЧ = 6, т.е. отвечают КЧ амфотерных или слабо кислых анионообразователей. Структура же этого соединения оказалась состоящей из цепочек TeO4(OH)2 — октаэдров, в двух противоположных вершинах которых находятся OH-ионы, связанные друг с другом общими атомами O экваториальных вершин октаэдров . Легко видеть, что, вырезав элемент повторяемости такой структуры, получим структурную формулу в виде Te(OH)2O2. Таким образом, это соединение является гидроксидо-оксидом Te6+ с очень слабо кислыми свойствами, резко отличающими его от серной и селеновой кислот.

Слайд 109 из презентации «Систематика минералов» к урокам химии на тему «Минералы»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке химии, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как…». Скачать всю презентацию «Систематика минералов. ppt» можно в zip-архиве размером 4289 КБ.

Скачать презентацию

Минералы

«Химия минералов» — Минералы и минералогия представляют собой чрезвычайно большой интерес. Минералы. Минералы в природе. Среди промышленно ценных минералов принято выделять две группы. Свойства минералов. Минералы в продуктах. Драгоценные минералы. Значение минералов в жизни человека. Минералы сыграли важную роль в развитии человека.

«Систематика минералов» — Металлы, элементы которых занимают левую наибольшую часть. Кайносимметричный элемент. Семейство цеолитов, объединяющее подсемейства. Основные требования к систематике минералов. Несоизмеримо больше соединений различных элементов друг с другом. Отнесение минерала к определенному классу оксисолей. Минералы преимущественно с ковалентно-ионным и ионным типом.

«Классификация минералов» — Космическое тело. Кварц. Опал. Классификация минералов. Сфалерит. Класс самородных элементов. Галит. Силикаты характеризуются сложным химическим составом. Доломит. Окраска. Силикаты. Минералы класса сульфатов. Минералы. Кварц и халцедон. Класс силикатов. Из наиболее распространенных минералов первого класса можно назвать серу.

«Уральские самоцветы» — Но особенно ценится: зелёный узорчатый малахит и розовый орлец. Нередко и в виде кристаллов или их фрагментов. Изделия с БРИЛЛИАНТАМИ. Алмаз. Драгоценные камни встречаются в природе в самом разном обличье, в разнообразнейших формах. Изумруд (устар.: Смарагд) — драгоценный камень 1-го класса. Изумруд.

«Руды чёрных и цветных металлов» — Ознакомится с учебным материалом. Недостаток. Применение стали и чугуна. Руды. Ржавчина. Основные свойства металлов. Материал о руде. Как определить, какой металл чёрный, а какой цветной. Железо. Ожидаемые результаты.

«Месторождение золота» — Радиоактивные элементы. Уголь. Минерально-сырьевая база. Сурьма. Месторождения олова и вольфрама. Неметаллические ископаемые. Нефть и газ. Горючие ископаемые. Цветные и редкие металлы. Динамика ежегодного производства золота. Золото. Месторождения сурьмы. Месторождения золота. Олово и вольфрам. Улучшение законодательства в горнодобывающем секторе.

3.3: Написание химических формул — Химия LibreTexts

Молекулярная формула представляет собой представление молекулы, в котором используются химические символы для обозначения типов атомов, за которыми следуют нижние индексы, показывающие количество атомов каждого типа в молекуле. (Нижний индекс используется только в том случае, если присутствует более одного атома данного типа.) Молекулярные формулы также используются в качестве сокращений для названий соединений.

Структурная формула соединения дает ту же информацию, что и его молекулярная формула (типы и количество атомов в молекуле), но также показывает, как атомы связаны в молекуле.Структурная формула метана содержит символы для одного атома C и четырех атомов H, указывающие на количество атомов в молекуле (рисунок \(\PageIndex{1}\)). Линии представляют собой связи, удерживающие атомы вместе. (Химическая связь — это притяжение между атомами или ионами, которое удерживает их вместе в молекуле или кристалле.) Мы обсудим химические связи и увидим, как предсказать расположение атомов в молекуле позже. А пока просто знайте, что линии указывают на то, как атомы связаны в молекуле.Шарико-стержневая модель показывает геометрическое расположение атомов с размерами атомов не в масштабе, а модель заполнения пространства показывает относительные размеры атомов.

Рисунок \(\PageIndex{1}\) : Молекулу метана можно представить в виде (а) молекулярной формулы, (б) структурной формулы, (в) шаростержневой модели и (г) ) объемная модель. Атомы углерода и водорода представлены черными и белыми сферами соответственно.

Хотя многие элементы состоят из дискретных отдельных атомов, некоторые существуют в виде молекул, состоящих из двух или более атомов элемента, химически связанных друг с другом.Например, большинство образцов элементов водорода, кислорода и азота состоят из молекул, каждая из которых содержит два атома (называемых двухатомными молекулами), и поэтому имеют молекулярные формулы H 2 , O 2 и N 2 , соответственно. Другими элементами, обычно встречающимися в виде двухатомных молекул, являются фтор (F 2 ), хлор (Cl 2 ), бром (Br 2 ) и йод (I 2 ). Наиболее распространенная форма элемента серы состоит из молекул, состоящих из восьми атомов серы; его молекулярная формула S 8 (Рисунок \(\PageIndex{2}\)).

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Молекула серы состоит из восьми атомов серы и поэтому записывается как S 8 . Его можно представить в виде (а) структурной формулы, (б) шаростержневой модели и (в) модели заполнения пространства. Атомы серы представлены желтыми сферами.

Важно отметить, что нижний индекс после символа и число перед символом не представляют одно и то же; например, H 2 и 2H представляют совершенно разные виды.H 2 представляет собой молекулярную формулу; он представляет собой двухатомную молекулу водорода, состоящую из двух атомов элемента, которые химически связаны друг с другом. Выражение 2H, с другой стороны, указывает на два отдельных атома водорода, которые не объединены в одно целое. Выражение 2H 2 представляет собой две молекулы двухатомного водорода (рис. \(\PageIndex{3}\)).

Рисунок \(\PageIndex{3}\) : Символы H, 2H, H 2 и 2H 2 представляют очень разные объекты.

Соединения образуются при химическом соединении двух или более элементов, что приводит к образованию связей. Например, водород и кислород могут реагировать с образованием воды, а натрий и хлор могут реагировать с образованием поваренной соли. Мы иногда описываем состав этих соединений эмпирической формулой, которая указывает типы присутствующих атомов и простейшее целочисленное отношение числа атомов (или ионов) в соединении . Например, диоксид титана (используемый в качестве пигмента в белой краске и в густых белых блокирующих солнцезащитных средствах) имеет эмпирическую формулу TiO 2 . Это идентифицирует элементы титан (Ti) и кислород (O) как составляющие диоксида титана и указывает на присутствие вдвое большего количества атомов элемента кислорода, чем атомов элемента титана (рис. \(\PageIndex{4}\) ).

Рисунок \(\PageIndex{4}\) : (a) Белая составная двуокись титана обеспечивает эффективную защиту от солнца. (b) Кристалл диоксида титана TiO 2 содержит титан и кислород в соотношении 1 к 2. Атомы титана окрашены в серый цвет, а атомы кислорода — в красный.(кредит: модификация работы «ossous»/Flickr).

Как обсуждалось ранее, мы можем описать соединение с молекулярной формулой, в которой нижние индексы указывают фактическое число атомов каждого элемента в молекуле соединения. Во многих случаях молекулярная формула вещества получается из экспериментального определения как его эмпирической формулы, так и его молекулярной массы (суммы атомных масс всех атомов, составляющих молекулу). Например, экспериментально можно определить, что бензол содержит два элемента, углерод (С) и водород (Н), и что на каждый атом углерода в бензоле приходится один атом водорода. Таким образом, эмпирическая формула CH. Экспериментальное определение молекулярной массы показывает, что молекула бензола содержит шесть атомов углерода и шесть атомов водорода, поэтому молекулярная формула бензола C 6 H 6 (рисунок \(\PageIndex{5}\)).

Рисунок \(\PageIndex{5}\) : Бензол, C 6 H 6 , производится при переработке нефти и имеет множество промышленных применений. Молекулу бензола можно представить в виде (а) структурной формулы, (б) шаростержневой модели и (в) модели заполнения пространства.г) Бензол — прозрачная жидкость. (кредит d: модификация работы Сахара Атвы).

Если мы знаем формулу соединения, мы можем легко определить эмпирическую формулу. (Это своего рода академическое упражнение; на практике обычно используется обратная хронология.) Например, молекулярная формула уксусной кислоты, компонента, придающего уксусу его острый вкус, выглядит так: C 2 H 4 O 2 . Эта формула показывает, что молекула уксусной кислоты (рис. \(\PageIndex{6}\)) содержит два атома углерода, четыре атома водорода и два атома кислорода.Соотношение атомов 2:4:2. Деление на наименьший общий знаменатель (2) дает простейшее целочисленное соотношение атомов 1:2:1, поэтому эмпирическая формула CH 2 O. Обратите внимание, что молекулярная формула всегда является целым числом, кратным эмпирическая формула.

Рисунок \(\PageIndex{6}\): (a) Уксус содержит уксусную кислоту, C 2 H 4 O 2 , который имеет эмпирическую формулу CH 2 O. Это может быть представлена ​​в виде (б) структурной формулы и (в) в виде шаростержневой модели.(кредит: модификация работы «HomeSpot HQ»/Flickr)

Пример \(\PageIndex{1}\): эмпирические и молекулярные формулы

Молекулы глюкозы (сахара крови) содержат 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Каковы молекулярная и эмпирическая формулы глюкозы?

Раствор

Молекулярная формула C 6 H 12 O 6 , потому что одна молекула фактически содержит 6 атомов C, 12 H и 6 атомов O. Простейшее целочисленное отношение атомов C к H к O в глюкозе составляет 1:2:1, поэтому эмпирическая формула CH 2 O.

Упражнение \(\PageIndex{1}\)

Молекула метальдегида (пестицид, используемый для улиток и слизней) содержит 8 атомов углерода, 16 атомов водорода и 4 атома кислорода. Каковы молекулярная и эмпирическая формулы метальдегида?

Ответить

Молекулярная формула, C 8 H 16 O 4 ; эмпирическая формула, C 2 H 4 O

Узнайте больше об атомах, молекулах и молекулярных формулах

<

 

Важно знать, что одни и те же атомы могут располагаться по-разному: соединения с одной и той же молекулярной формулой могут иметь разные связи между атомами и, следовательно, разные структуры.Например, может ли существовать другое соединение с той же формулой, что и уксусная кислота, C 2 H 4 O 2 ? И если да, то какова будет структура его молекул?

Если вы предполагаете, что может существовать другое соединение с формулой C 2 H 4 O 2 , то вы продемонстрировали хорошее химическое понимание и правы. Два атома C, четыре атома H и два атома O также могут образовывать метилформиат, который используется в производстве в качестве инсектицида и для быстросохнущих покрытий.Молекулы метилформиата имеют один из атомов кислорода между двумя атомами углерода, что отличается от расположения в молекулах уксусной кислоты. Примерами изомеров являются уксусная кислота и метилформиат — соединения с одинаковой химической формулой, но разной молекулярной структурой (рис. \(\PageIndex{7}\)). Обратите внимание, что это небольшое различие в расположении атомов оказывает большое влияние на их соответствующие химические свойства. Вы, конечно, не захотите использовать раствор метилформиата вместо раствора уксусной кислоты (уксуса), когда делаете заправку для салата.

Рисунок \(\PageIndex{7}\): Молекулы (а) уксусной кислоты и метилформиата (б) являются структурными изомерами; они имеют одинаковую формулу (C 2 H 4 O 2 ), но разные структуры (и, следовательно, разные химические свойства).

Существует множество типов изомеров (рис. \(\PageIndex{8}\)). Уксусная кислота и метилформиат являются структурными изомерами, соединениями, в которых молекулы различаются тем, как атомы связаны друг с другом.Существуют также различные типы пространственных изомеров, в которых относительная ориентация атомов в пространстве может быть различной. Например, сложный карвон (содержащийся в семенах тмина, мяте колосовой и кожуре мандарина) состоит из двух изомеров, которые являются зеркальным отражением друг друга. S -(+)-карвон пахнет тмином, а R -(-)-карвон пахнет мятой.

Рисунок \(\PageIndex{8}\) : Молекулы карвона являются пространственными изомерами; они отличаются только относительной ориентацией атомов в пространстве.(кредит внизу слева: модификация работы «Miansari66»/Wikimedia Commons; кредит внизу справа: модификация работы Фореста и Ким Старр)

Химическая формула — Энциклопедия Нового Света

Al 2 (SO 4 ) 3
Выше: пример химической формулы

для сульфата алюминия

Химическая формула — это краткий способ выражения информации об атомах, составляющих конкретное химическое соединение. Это также полезно для демонстрации того, как происходит химическая реакция.

Для молекулярного соединения химическая формула дает химические символы для составляющих элементов и указывает число атомов каждого элемента в каждой молекуле этого соединения. Если молекула содержит более одного атома определенного элемента, это количество указывается с помощью нижнего индекса после химического символа (хотя в книгах девятнадцатого века часто использовались верхние индексы). Для ионного соединения или другого немолекулярного вещества нижние индексы указывают соотношение элементов в соединении.

Эмпирическая формула

В химии эмпирическая формула химического вещества представляет собой простое выражение относительного количества атомов каждого типа в молекуле или соотношения элементов в соединении. Эмпирические формулы являются стандартными для ионных соединений, таких как CaCl 2 , и для макромолекул, таких как SiO 2 . Эмпирическая формула не содержит ссылок на изомерию, структуру или абсолютное число атомов. Термин эмпирический относится к процессу элементного анализа, методу аналитической химии, используемому для определения относительного процентного состава чистого химического вещества по элементам.

Рассмотрим формулу перекиси водорода. Каждая молекула перекиси водорода состоит из двух атомов водорода и двух атомов кислорода. Его молекулярная формула (поясняется ниже) будет записана как H 2 O 2 , но его эмпирическая формула — просто HO, выражающая соотношение компонентов 1: 1.

В случае гексана каждая молекула имеет шесть атомов углерода и 14 атомов водорода. Отношение атомов углерода к атомам водорода составляет 3:7, поэтому его эмпирическая формула записывается как C 3 H 7 .

Молекулярная формула

Рассмотрим метан, простую молекулу, состоящую из одного атома углерода, связанного с четырьмя атомами водорода. Он имеет химическую формулу:

CH 4

В этом случае молекулярная формула совпадает с эмпирической формулой.

Молекула глюкозы состоит из шести атомов углерода, двенадцати атомов водорода и шести атомов кислорода. Его молекулярная формула:

С 6 Н 12 О 6 .

Химическая формула может также предоставлять информацию о типах и пространственном расположении связей в химическом веществе, хотя она не обязательно указывает точный изомер. Например, этан состоит из двух атомов углерода, связанных одинарной связью друг с другом, причем каждый атом углерода имеет три связанных с ним атома водорода. Его химическая формула может быть представлена ​​как CH 3 CH 3 . Если бы между атомами углерода существовала двойная связь (и, таким образом, каждый углерод имел бы только два атома водорода), химическая формула могла бы быть записана: предполагается.Однако более явным и правильным методом является запись H 2 C:CH 2 или H 2 C=CH 2 . Две точки или линии указывают на то, что двойная связь соединяет атомы по обе стороны от них.

Тройная связь может быть выражена тремя точками или линиями, а в случае неясности может использоваться одна точка или линия для обозначения одинарной связи.

Молекулы с несколькими одинаковыми функциональными группами могут быть выражены следующим образом: (CH 3 ) 3 CH.Однако это подразумевает структуру, отличную от других молекул, которые могут быть образованы с использованием тех же атомов (изомеров). Формула (CH 3 ) 3 CH подразумевает цепочку из трех атомов углерода, в которой средний атом углерода связан с другим углеродом:

и остальные связи на атомах углерода, ведущие к атомам водорода. Однако такое же количество атомов (10 атомов водорода и 4 атома углерода, или C 4 H 10 ) может быть использовано для получения прямой цепи: CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 .

Алкен-бут-2-ен имеет два изомера, которые не идентифицирует химическая формула CH 3 CH=CHCH 3 . Относительное положение двух метильных групп должно быть указано дополнительным обозначением, обозначающим, находятся ли метильные группы на одной стороне двойной связи ( цис или Z ) или на противоположных сторонах друг от друга ( транс или Е ).

Полимеры

Для полимеров повторяющуюся единицу заключают в круглые скобки.Например, молекула углеводорода, которая описывается как: CH 3 (CH 2 ) 50 CH 3 , представляет собой молекулу с 50 повторяющимися звеньями. Если количество повторяющихся единиц неизвестно или изменчиво, для обозначения этого можно использовать букву n : CH 3 (CH 2 ) n CH 3 .

Представление ионов

Для ионов заряд конкретного атома может быть обозначен правым верхним индексом.Например Na + или Cu 2+ . Таким же образом можно показать и полный заряд заряженной молекулы или многоатомного иона. Например: гидроксоний, H 3 O + или сульфат, SO 4 2-.

Представление изотопов

Хотя изотопы больше относятся к ядерной химии или химии стабильных изотопов, чем к обычной химии, разные изотопы могут обозначаться левым верхним индексом в химической формуле.Например, ион фосфата, содержащий радиоактивный фосфор-32, имеет вид 32 PO 4 3-. Кроме того, исследование соотношения стабильных изотопов может включать 18 O: 16 O.

Левый нижний индекс иногда используется для избыточного указания атомного номера для удобства.

Структурная формула

Структурная формула бутана
Молекулярная формула: C 4 H 10
Конденсированная или полуструктурная формула: CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 Структурная формула изобутана
Молекулярная формула: C 4 H 10
Конденсированная или полуструктурная химическая формула: (CH 3 ) 3 CH


Структурная формула химического соединения представляет собой графическое представление молекулярной структуры, показывающее, как расположены атомы. Химическая связь внутри молекулы также показана явно или неявно. В публикациях используются три общепринятых представления: сжатые формулы, формулы типа Льюиса и формулы линейного угла. Существует также несколько форматов, используемых для структурного представления в химических базах данных, таких как SMILES, InChI и CML.

В отличие от молекулярных формул или химических названий, структурные формулы обеспечивают очень наглядное представление молекулярной структуры. Химики почти всегда описывают химическую реакцию или синтез, используя структурные формулы, а не химические названия, потому что структурные формулы позволяют химику визуализировать происходящие изменения.

Многие химические соединения могут существовать в различных изомерных формах, имеющих разную структуру, но одинаковую общую химическую формулу. Структурная формула показывает расположение атомов так, как не может химическая формула. Простой пример этого можно увидеть с углеводородным бутаном, который имеет молекулярную формулу C 4 H 10 . Четыре атома углерода могут быть расположены в виде линейной или разветвленной Т-образной структуры. Первая компоновка известна как ортобутан или н- бутан, а вторая — изобутан .

Общие типы структурной формулы

В химической литературе широко используются три основных типа структурных формул. [1]

Краткая формула В ранних публикациях по органической химии, где использование графики было строго ограничено, возникла текстовая система для описания органических структур в текстовой строке. Хотя эта система имеет тенденцию разрушаться сложными циклическими соединениями, такими как стрихнин, она остается удобным способом представления простых структур, таких как этанол (CH 3 CH 2 OH).

Формула скелета Обратите внимание, что для органических соединений предполагается, что линейные рисунки структурной формулы имеют атомы углерода в вершинах и концах всех сегментов линии, не отмеченных атомным символом элемента (кроме углерода). В свою очередь предполагается, что каждый атом углерода несет достаточное количество атомов водорода, чтобы дать атому углерода четыре связи. Эквивалентные полные и сокращенные формы показаны на соседних рисунках.

Химическая структура может быть точно, однозначно и недвусмысленно описана с использованием номенклатуры IUPAC.В случае изобутана систематическое название ИЮПАК — метилпропан.

Несколько плоскостей Когда заместители молекулы находятся в разных плоскостях, их положение можно описать с помощью сплошных и пунктирных клиньев, причем первые показывают выход заместителя из плоскости, а вторые входят в нее. Эта система полезна для описания различий между хиральными молекулами.

Нестехиометрические формулы

Химические формулы чаще всего используют натуральные числа для каждого из элементов.Однако существует целый класс соединений, называемых нестехиометрическими соединениями, которые не могут быть представлены строго определенными натуральными числами. Такая формула может быть записана с использованием действительных чисел, как в Fe 0,95 O, или она может включать переменную часть, представленную буквой, как в Fe 1–x O.

Общие формы органических соединений

Химическая формула, используемая для ряда соединений, отличающихся друг от друга постоянной единицей, называется общей формулой .Такой ряд называется гомологическим рядом, а его члены называются гомологами .

Система холмов

Система Хилла — это система написания химических формул, при которой сначала указывается количество атомов углерода в молекуле, затем количество атомов водорода, а затем количество всех остальных химических элементов в алфавитном порядке. Когда формула не содержит углерода, все элементы, включая водород, перечислены в алфавитном порядке.

Путем сортировки формул по количеству атомов каждого элемента, присутствующего в формуле, в соответствии с этими правилами, при этом различия в более ранних элементах или числах рассматриваются как более значимые, чем различия в любом более позднем элементе или числе, — подобно сортировке текстовых строк в лексикографические порядок — можно сопоставить химические формулы в порядке, известном как порядок системы Хилла .

Система Хилла была впервые опубликована Эдвином А. Хиллом из Патентного ведомства США в 1900 году.

Примеры

Следующие формулы написаны с использованием системы Хилла и перечислены в порядке Хилла:

  1. БрГ
  2. БрИ
  3. CH 3 I
  4. С 2 Н 5 Бр
  5. Привет

Примечания

  1. ↑ Л. Г. Уэйд, Органическая химия, 4-е изд. (Аппер-Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1999, ISBN 978-0139227417), 17-20.

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Браун, Теодор Э., Х. Юджин ЛеМэй и Брюс Э. Берстен. Химия: Центральная наука, 10-е издание. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2005. ISBN 0131096869
  • Чанг, Раймонд. Химия, 9-е издание. Нью-Йорк: McGraw-Hill Science/Engineering/Math, 2006. ISBN 0073221031
  • .
  • Хаускрофт, Кэтрин Э. и Алан Г. Шарп. Неорганическая химия, 4-е издание. Харлоу, Великобритания: Prentice Hall, 2001. ISBN 0582310806
  • Макмерри, Джон и Роберт С. Фэй.2004. Химия, 4-е изд. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Прентис-холл. ISBN 0131402080
  • Мур, Джон В., Конрад Л. Станицкий и Питер С. Юрс. Химия: молекулярная наука. Нью-Йорк: Колледж Харкорт, 2002. ISBN 0030320119
  • Смит, Роланд. Покорение химии . Сидней: McGraw-Hill, 1994. ISBN 0074701460
  • .
  • Уэйд, Л. Г. Органическая химия . Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1999. ISBN 978-0139227417

Кредиты

New World Encyclopedia автора и редактора переписали и дополнили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Гиперглоссарий MSDS: Химическая формула

Гиперглоссарий MSDS: Химическая формула

Определения

Химическая формула выражает точный состав молекулы или вещества с использованием химических сокращений химических элементов.

Химический элемент – это вещество, которое нельзя разделить на более простые вещества химическим путем. В настоящее время известно 118 химических элементов, из которых 94 встречаются в природе (хотя некоторые из них встречаются лишь в незначительных количествах).Общие примеры химических элементов включают углерод, водород, хлор, натрий и железо.

Наименьшая основная единица химического элемента, которая может вступать в химические реакции, называется атомом.

Дополнительная информация

Существует несколько различных способов выражения химических формул:

  • Молекулярные формулы используют точное количество атомов каждого элемента, присутствующего в наименьшей единице вещества.Например, бензол представляет собой молекулу, состоящую из шести атомов углерода и шести атомов водорода, и имеет формулу C 6 H 6 .

    Примечание: два разных материала могут иметь одинаковую молекулярную формулу. Например, и ацетон (также называемый 2-пропаноном), и пропионовый альдегид (также называемый пропаналем) имеют одну и ту же молекулярную формулу C 3 H 6 O, но имеют разные 90 333 расположения 90 334 атомов в молекулах. Они называются структурными изомерами .Структурные изомеры обычно имеют разные химические и физические свойства:

  • В эмпирических формулах используется простейшее (наименьшее) целочисленное отношение присутствующих элементов. Например, молекулярная формула бензола C 6 H 6 , но эмпирическая формула просто CH.

    Примечание: Еще больше соединений могут иметь одну и ту же эмпирическую формулу. Например, ацетилен (газ) имеет молекулярную формулу C 2 H 2 , но имеет ту же эмпирическую формулу, что и бензол (жидкость), CH.

  • Структурные формулы — это разновидность молекулярных формул, в которых подразумевается связность атомов. Например, ацетон, молекулярная формула которого C 3 H 6 O, также может быть выражена как (CH 3 )CO(CH 3 ) или (CH 3 ) 2 CO Для удобства химики часто зарисовывают их. Показанные ниже для ацетона все имеют одинаковую структуру:

  • Наконец, хотя вы, вероятно, не увидите их в SDS, химики иногда используют структурные модели для представления расположения атомов в молекуле (молекулярной структуры). Опять же, это все эквивалентные способы рисования структуры ацетона:

Актуальность паспорта безопасности

Знайте, что молекулярная формула не обязательно является уникальным идентификатором химического вещества. Не полагайтесь только на молекулярные формулы для маркировки или идентификации вещества. Например, молекулярные формулы глюкозы (форма сахара) и димера 1,3-дигидрокси-2-пропанона (раздражающее глаза и кожу) идентичны: C 6 H 12 O 6 .

Химические названия не всегда надежны, потому что обычное химическое вещество может быть известно под несколькими разными названиями. Например, метиленхлорид, дихлорметан и метиленбихлорид являются общими названиями одного и того же вещества, CH 2 Cl 2 . Если вам нужен уникальный идентификатор, используйте регистрационный номер CAS, а также молекулярную формулу и название.

Дополнительное чтение

См. также : Регистрационный номер CAS, моль.

Дополнительные определения от Google и OneLook.



Последнее обновление записи: воскресенье, 2 февраля 2020 г. Эта страница защищена авторским правом 2000-2022 ILPI. Несанкционированное копирование или размещение на других веб-сайтах строго запрещено. Присылайте предложения, комментарии и новые пожелания (укажите URL-адрес, если применимо) нам по электронной почте.

Отказ от ответственности : Информация, содержащаяся в данном документе, считается достоверной и точной, однако ILPI не дает никаких гарантий относительно правдивости любого заявления.Читатель использует любую информацию на этой странице на свой страх и риск. ILPI настоятельно рекомендует читателю проконсультироваться с соответствующими местными, государственными и федеральными агентствами по вопросам, обсуждаемым здесь.

химическая формула в предложении

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Кембриджского словаря, издательства Кембриджского университета или его лицензиаров.

Дисилен (систематически называемый тетрагидридом дисиликона) представляет собой неорганическое соединение с химической формулой .

Из

Википедия