Нахождение молекулярной формулы вещества (часть с)

Химические названия в ответе на ограничения химических формул

алкена, названного but-2-ene, есть два изомера, которые химическую формулу не определяет CHCH=CHCH. Относительное положение двух групп метила должно быть обозначено дополнительным примечанием, обозначающим, являются ли группы метила на той же самой стороне двойной связи (СНГ или Z) или на противоположных сторонах друг от друга (сделка или E). Такие дополнительные символы нарушают правила для химических формул и начинают входить в территорию более сложных систем обозначения.

Как отмечено выше, чтобы представлять полные структурные формулы многих сложных органических и неорганических составов, химическая номенклатура может быть необходима, который подходит вне имеющихся ресурсов, используемых выше в простых сжатых формулах. См. номенклатуру IUPAC органической химии и номенклатуру IUPAC неорганической химии 2005 для примеров. Кроме того, линейные системы обозначения, такие как Международный Химический Идентификатор (InChI) позволяют компьютеру строить структурную формулу, и упрощенная система входа линии молекулярного входа (SMILES) позволяет более человекочитаемый вход ASCII. Однако все эти системы номенклатуры идут вне стандартов химических формул, и технически являются химическими системами обозначения, не системами формулы.

Сжатые формулы в органической химии, подразумевающей молекулярную геометрию и структурные формулы

Возможность соединения молекулы часто имеет сильное влияние на свои физические и химические свойства и поведение. У двух молекул, составленных из тех же самых чисел тех же самых типов атомов (т.е. пара изомеров), могли бы быть абсолютно различные химические и/или физические свойства, если атомы связаны по-другому или в различных положениях. В таких случаях структурная формула полезна, поскольку она иллюстрирует, какие атомы соединены с который другие. От возможности соединения часто возможно вывести приблизительную форму молекулы.

Сжатая химическая формула может представлять типы и пространственное расположение связей в простом химическом веществе, хотя это не обязательно определяет изомеры или сложные структуры. Например, этан состоит из двух атомов углерода, единственных хранящихся на таможенных складах друг другу с каждым атомом углерода, соединяя три водородных атома с ним. Его химическая формула может быть предоставлена как CHCH. В этилене есть двойная связь между атомами углерода (и таким образом у каждого углерода только есть два hydrogens), поэтому химическая формула может быть написана: CHCH и факт, что есть двойная связь между углеродом, неявны, потому что у углерода есть валентность четыре. Однако более явный метод должен написать HC=CH или реже HC:: CH. Эти две линии (или две пары точек) указывают, что двойная связь соединяет атомы по обе стороны от них.

Тройная связь может быть выражена тремя линиями или парами точек, и если может быть двусмысленность, единственная линия или пара точек могут использоваться, чтобы указать на единственную связь.

Молекулы с многократными функциональными группами, которые являются тем же самым, могут быть выражены, приложив повторную группу в круглых скобках. Например, изобутан может быть написан (CH) CH. Эта сжатая структурная формула подразумевает различную возможность соединения от других молекул, которые могут быть сформированы, используя те же самые атомы в тех же самых пропорциях (изомеры). Формула (CH) CH подразумевает центральный атом углерода, приложенный к одному водородному атому и трем группам CH. То же самое число атомов каждого элемента (10 hydrogens и 4 углерода или CH) может использоваться, чтобы сделать прямую молекулу цепи, бутан: CHCHCHCH.

Эмпирическая формула

В химии , то эмпирическая формула химического вещества является простым выражением относительного количества каждого типа атома или соотношения элементов в соединении. Эмпирические формулы являются стандартными для ионных соединений , таких как CaCl₂, а для макромолекул, таких как SiO₂. Эмпирическая формула не ссылается на изомерию , структуру или абсолютное число атомов. Термин эмпирический относится к процессу элементного анализа , методики аналитической химии, используемой для определения относительного процентного состава чистого химического вещества по элементам.

Например, гексан имеет молекулярную формулу C₆ЧАС₁₄, или конструктивно CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, подразумевая, что он имеет цепную структуру из 6 атомов углерода и 14 атомов водорода . Однако эмпирическая формула для гексана: C₃ЧАС₇. Точно так же эмпирическая формула для перекиси водорода , H₂О₂, просто HO, выражающее соотношение составляющих элементов 1: 1. Формальдегид и уксусная кислота имеют одну и ту же эмпирическую формулу CH₂O . Это настоящая химическая формула формальдегида, но у уксусной кислоты вдвое больше атомов.

Захваченные атомы

Традиционная формула: MC ₆₀ Обозначение «@»: M @ C ₆₀

Символ @ ( знак at ) указывает на атом или молекулу, захваченную внутри клетки, но не связанную с ней химически. Например, бакминстерфуллерен (C ₆₀ ) с атомом (M) будет просто представлен как MC ₆₀ независимо от того, находится ли M внутри фуллерена без химической связи или снаружи, связанный с одним из атомов углерода. Используя символ @, это будет обозначено M @ C _60, если M находится внутри углеродной сети. Примером нефуллерена является [As @ Ni ₁₂ As ₂₀ ] 3- , ион, в котором один атом As заключен в клетку, образованную другими 32 атомами.

Это обозначение было предложено в 1991 году с открытием фуллереновых каркасов ( эндоэдральных фуллеренов ), которые могут захватывать такие атомы, как La, с образованием, например, La @ C ₆₀ или La @ C ₈₂ . Авторы объяснили выбор символа как краткого, легко распечатываемого и передаваемого в электронном виде (знак at включен в ASCII , на котором основано большинство современных схем кодирования символов), а также как визуальные аспекты, предполагающие структуру эндоэдрального фуллерен.

Решение задач по химии

Химические формулы

· Формула и валентность
· Вывод эмпирических формул
· Вывод молекулярных формул
· Расчёты при помощи моля
· Молярный объем газов
· Расчёты по молекулярным уравнениям
· Расчёты по термохимическим уравнениям
· Расчёты по массовым долям
· Электролитическая диссоциация
· Смещение химического равновесия

Справочный материал

· Периодическая таблица элементов
· Таблица степеней окисления
· Таблица растворимости солей
· Таблица электроотрицательности элементов
· Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням
· Электронные конфигурации атомов по периодам
· Таблица названий кислот и их анионов

Углеводороды

Вещество	Развёрнутая структурная формула	Упрощенная структурная формула	Брутто-формула
Этан

Здесь представлены органические вещества, называемые углеводородами.
Название означает, что они состоят только из углерода и водорода.
Эти вещества в различной мере входят в состав нефти. И это далеко не полный список.
Но сначала смотрим ту колонку, которая называется Развёрнутая структурная формула.
Мы видим уже знакомые буквы C и H, соединённые химическими связями — палочками.
Главное правило по-прежнему в силе: у каждой буквы C четыре палочки, а у каждой H — одна.
Что здесь нового? Появились химические связи между атомами углерода.
И в результате оказалось, что молекулы органических веществ могут строиться при помощи таких цепочек,
где звеньями являются атомы углерода с прилипшими к ними водородами.

Теперь посмотрим на колонку, где представлены упрощённые структурные формулы.
Несложно догадаться, что они призваны экономить время людей, которые постоянно пишут формулы.
Особенно, если эти формулы достаточно большие.
Правила здесь довольно простые — убираем палочки между углеродом и водородом и пишем число атомов водорода в виде числа.
Таким образом, звенья цепочки становятся видны гораздо более отчётливо. По-научному они называются функциональные группы.
Можно даже довольно быстро понять некоторые более хитрые закономерности.
Например, группа на конце цепочки записывается ,
а в середине цепочки — .
А для ещё большей экономии повторяющиеся группы можно объединить в скобочках, подписав количество повторов.
Это показано в последней строке таблицы для формулы гексана: .

Некоторые функциональные группы получают собственные названия и даже специальные обозначения.
Например, группа называется метильная группа (от названия метана)
и имеет собственное обозначение: Me. Если Вам попадётся, к примеру, такая формула: ,
то ничего страшного тут нет. Это то же самое, что , то есть — пропан.

Двойные и тройные связи

Итак, за короткое время мы уже разобрались, что такое структурные формулы и выяснили, что они бывают развёрнутые и упрощённые.
Но пока что мы познакомились только с одинарными химическими связями.
Но на самом деле существуют двойные и даже тройные связи. Посмотрим на следующую таблицу.

Вещество	Развёрнутая формула	Упрощённая формула	Брутто-фломула
Этен (Этилен)
Пропен (Пропилен)
Бутен (Бутилен)
Этин (Ацетилен)
Пропин(Метилацетилен)
Бутин(Этилацетилен)

Представленные здесь вещества тоже относятся к углеводородам.
Если хорошенько присмотреться, то можно увидеть определённое сходство с веществами из первой таблицы.
Названия формируются заменой буквы в конце названия: этан — этен — этин или
пропан — пропен — пропин. Сходство не ограничивается названиями.
Главное — одинаковое количество атомов углерода. А значит — одинаковое количество звеньев в цепи.
Различие кроется в наличии двойных и тройных связей.
Углеводороды в первой таблице называются предельными.
Это означает, что к ним больше ничего нельзя добавить.
А во второй таблице представлены непредельные углеводороды.
То есть, при определённых условиях к ним можно добавить по парочке атомов водорода.

Кроме того, появились дополнительные названия. Тут тоже нет ничего страшного.
Верхние названия, которые без скобок — это научные названия.
А в скобках даны традиционные названия, которые тоже довольно часто употребляются как в научной литературе, так и в быту.

Решение задач на количество вещества, массу и объем

Ключевые слова: решение задач на количество вещества, решение задач по химии на массу и объем, какое количества вещества содержится, какое число молекул содержится, определите объем (н.у.), определите массу, какова масса порции, определите молярную массу, назовите вещество, найдите молярную массу, определите абсолютную массу молекулы, сколько атомов содержится, определите относительную плотность.

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Количество вещества характеризует число структурных единиц (атомов, молекул, ионов), которое содержится в определенном образце данного вещества. Единицей измерения количества вещества является моль. Количество вещества (ν) связано с числом структурных единиц (N) в образце вещества, его массой (m) и объемом (V) — для газообразных веществ при н. у. — следующими уравнениями:

в которых

Vm = 22,4 л/моль (мл/ммоль, м3/кмоль) при н.у.,Na = 6,02 • 1023 (постоянная Авогадро),
а молярная масса (М) численно равна относительной молекулярной массе вещества:

Наличие подобной взаимосвязи позволяет, зная одну из величин (количество вещества, массу, объем, число структурных величин) определить все другие величины.

РЕШЕНИЯ ПРОСТЫХ ЗАДАЧ

Задача № 1.
 Какое количество вещества содержится в 33 г оксида углерода (IV)?

Ответ: ν(СО₂) = 0,75 моль.

Задача № 2.Какое число молекул содержится в 2,5 моль кислорода?

Ответ: N(O₂) = 1,505 • 1024.

Внимание! В данном конспекте рассматриваются задачи обычной сложности. Решение сложных задач и задачи с кратким ответом смотрите в конспекте «Решение задач на количественные характеристики«

Задача № 3.Определите объем (н. у.), который займут 0,25 моль водорода.

Задача № 4.Какую массу будет иметь порция оксида серы (IV), объем которой 13,44 л (н. у.)?

Задача № 5.Имеется 3 моль кислорода О₂ при н.у. Определите массу кислорода, его объем, а также число имеющихся молекул кислорода.

Ответ: m = 96 г; V = 67.2 л;  N(O₂) = 1,81 • 1024.

Задача № 6.Имеется 10 г водорода Н₂. Определите количество водорода, его объем при н.у., а также число имеющихся молекул водорода.  

Ответ:  5 моль;   112 л;   3,01 • 1024.

Задача № 7.Имеется 56 л хлора Сl₂ при н.у. Определите количество вещества хлора, его массу и число имеющихся молекул хлора. 

Ответ:  2,5 моль;   177,5 г;   1,5 • 1024.

Задача № 8.Имеется 2,4 • 1023 молекул оксида углерода (IV) СO₂. Определите количество вещества углекислого газа, его массу, а также объем (н.у.) углекислого газа.

Ответ:  0,4 моль;   17,6 г;   8,96 л.

Задача № 9.Какова масса порции оксида азота (IV), содержащей 4,816 • 1023 молекул? Каков ее объем (н. у.)?

Задача № 10.Масса порции простого вещества, содержащей 1,806 • 1024 молекул, равна 6 г. Определите молярную массу данного вещества и назовите его.

Внимание! В данном конспекте рассматриваются задачи обычной сложности. Чтобы перейти к конспекту решения сложных задач на количественные характеристики и задачи с кратким ответом нажмите на кнопку ниже…. Решение задач на количество вещества, массу и объем

Выберите дальнейшие действия:

Решение задач на количество вещества, массу и объем. Выберите дальнейшие действия:

• Перейти дальше: Решение задач с долей вещества в смеси, в соединении
• Вернуться к списку конспектов по Химии.
• Проверить знания по Химии.

Изотопы

Хотя изотопы более важны для ядерной химии или химии стабильных изотопов, чем для традиционной химии, различные изотопы могут указываться с помощью префикса надстрочного индекса в химической формуле. Например, ион фосфата, содержащий радиоактивный фосфор-32, представляет собой [ 32 PO ₄ ] 3- . Также исследование соотношений стабильных изотопов может включать молекулу 18 O 16 O.

Левый нижний индекс иногда используется избыточно для обозначения атомного номера . Например, ₈ O ₂ для кислорода и16 ₈О₂ для наиболее распространенных изотопных форм дикислорода. Это удобно при написании уравнений ядерных реакций , чтобы более четко показать баланс заряда.

Как правильно понимать химические формулы?

При записи химических формул нередко встречаются цифры, которые записывают перед химической формулой.

Например, 2Na, или 5О2. Что обозначают эти цифры и для чего они нужны? Цифры, записанные перед химической формулой, называют коэффициентами.

Коэффициенты показывают общее количество частиц вещества: атомов, молекул, ионов.

Коэффициент – число, которое показывает общее количество частиц.

Коэффициент записывается перед химической формулой вещества молекул кислорода

Обратите внимание, что молекулы не могут состоять из одного атома, минимальное количество атомов в молекуле – два

• Таким образом, записи: 2Н, 4P обозначают два атома водорода и четыре атома фосфора соответственно.
• Запись 2Н2 обозначает две молекулы водорода, содержащие по два атома элемента водорода.
• Запись 4S8 – обозначает четыре молекулы серы, каждая из которых содержит восемь атомов элемента серы.
• Подобная система обозначений количества частиц используется и для ионов. Запись 5K+ обозначает пять ионов калия.

Стоит отметить, что ионы могут быть образованы не только атомом одного элемента.

Ионы, образованные атомами одного химического элемента, называют простыми: Li+, N3−.

Ионы, образованные несколькими химическими элементами, называют сложными: OH⎺, SO4 2−

Обратите внимание, что заряд иона обозначают верхним индексом.. А что будет обозначать запись 2NaCl?

А что будет обозначать запись 2NaCl?

Если на этот вопрос ответить – две молекулы поваренной соли, то ответ не правильный. Поваренная соль, или хлорид натрия, имеет ионную кристаллическую решетку, то есть это ионное соединение и состоит из ионов Na+ и Сl⎺. Пару этих ионов называют формульной единицей вещества. Таким образом, запись 2NaCl обозначает две формульных единицы хлорида натрия. Термин формульная единица используют так же и для веществ атомного строения.

Формульная единица – наименьшая частица вещества немолекулярного строения Ионные соединения так же электронейтральны, как и молекулярные. Значит, положительный заряд катионов полностью уравновешен отрицательным зарядом анионов. Например, какова формульная единица вещества, состоящего из ионов Ag+ и PO4 3−? Очевидно, что для компенсации отрицательного заряда иона (заряд –3), необходимо иметь заряд +3. С учетом того, что катион серебра имеет заряд +1, то таких катионов понадобиться три. Значит формульная единица (формула) данного вещества – Ag3PO4.

Таким образом, при помощи символов химических элементов, индексов и коэффициентов, можно четко составить химическую формулу вещества, которая даст информацию, как о качественном, так и о количественном составе вещества.

В завершение рассмотрим, как правильно произносить химические формулы. Например, запись 3Ca2+ произносится: «три иона кальций два плюс» или «три иона кальция с зарядом два плюс». Запись 4НСl, произносится «четыре молекулы аш хлор». Запись 2NaCl, произносится как «две формульных единицы хлорида натрия».

Химические свойства

Основные химические свойства оснований описаны в таблице.

Реакции	Что образуется	Примеры
С кислотами	Соль и вода. Нерастворимые основания взаимодействуют только с растворимыми кислотами	Cu(OH)2↓ + H2SO4 → CuSO4 +2H2O
Разложение при высокой температуре	Оксид металла и вода	2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
С кислотными оксидами (реагируют щёлочи)	Соль	NaOH + CO2 → NaHCO3
С неметаллами (вступают щёлочи)	Соль и водород
Обмена с солями	Гидроксид и соль	Ba(OH)2 + Na2SO4 → 2NaOH + BaSO4↓
Щелочей с некоторыми металлами	Сложная соль и водород

С помощью индикатора проводится тест на определение класса основания. При взаимодействии с основанием лакмус становится синим, фенолфталеин – малиновым, метилоранж – жёлтым.

Рис. 3. Реакция индикаторов на основания.

Что мы узнали?

Из урока 8 класса химии узнали об особенностях, классификации и взаимодействии оснований с другими веществами. Основания – сложные вещества, состоящие из металла и гидроксильной группы ОН. Они делятся на растворимые или щёлочи и нерастворимые. Щёлочи – более агрессивные основания, быстро реагирующие с другими веществами. Основания получают при взаимодействии металла или оксида металла с водой, а также в результате реакции соли и щёлочи. Основания реагируют с кислотами, оксидами, солями, металлами и неметаллами, а также разлагаются при высокой температуре.

Тест по теме

1. Вопрос 1 из 10

   Из чего состоят основания?

   • Из неметалла и гидроксильной группы
   • Из металла и гидроксильной группы
   • Из неметалла и оксидной группы
   • Из металла и оксидной группы

Начать тест(новая вкладка)

Простые и сложные вещества. Валентность

Вещества бывают простые и сложные. Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, — это простое вещество:

Если в состав вещества входят атомы только одного химического элемента — это простое вещество. Причём некоторые химические элементы образуют несколько простых веществ. Так, химический элемент кислород образует простое вещество «кислород» О₂ и простое вещество «озон» О₃*.

А химический элемент углерод образует четыре простых вещества, причём ни одно из них не называется «углерод». Эти вещества отличаются пространственным расположением атомов:

Алмаз — атомы углерода находятся в вершинах воображаемых тетраэдров;

Графит — атомы углерода находятся в одной плоскости;

Карбин — атомы углерода образуют «нити».

В четвертой модификации «углерода» — фуллерене — атомы углерода образуют сферу, т. е. молекулы фуллерена напоминают мячик.

Существование элемента в виде нескольких простых веществ называется аллотропией. Алмаз, графит, карбин, фуллерен — аллотропные модификации элемента «углерод», а кислород и озон — аллотропные модификации элемента «кислород».

Таким образом, не следует путать эти понятия: «химический элемент» и «простое вещество», а также «молекула» и «атом».

Очень часто в письменных записях слова «молекула» или «атом» заменяют соответствующими символами, но не всегда правильно. Так, нельзя писать: «В состав воды входит Н₂», так как речь здесь идёт о химическом элементе водороде — Н. Нужно писать: «В состав воды входит (Н)». Аналогично, правильной будет запись: «При действии металла на раствор кислоты выделится Н₂», т. е. вещество водород, молекула которого двухатомна.

Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов:

Как известно, в состав сложных веществ входят атомы разных химических элементов. Эти атомы соединяются между собой химическими связями: ковалентными, ионными, металлическими.

Способность атома образовывать определённое число ковалентных химических связей называется валентностью. (Подробнее см. урок 4 «Химическая связь».) Правильнее всего определять валентность по графическим или структурным формулам:

В таких формулах одна чёрточка обозначает одну ковалентную связь, т. е. «одну валентность». На практике чаще всего валентность определяют по молекулярной формуле, хотя здесь правильнее говорить о степени окисления элемента (см. урок 7). Иногда результат определения степени окисления соответствует реальному значению валентности, но бывают и неодинаковые результаты.

Задание 1.1. Определите «валентность» (степени окисления) атомов кальция и углерода по формуле СаС₂. Совпадает ли полученный результат с реальным значением валентности?

В устойчивой молекуле не может быть «свободных», «лишних» валентностей! Поэтому для двухэлементной молекулы число химических связей (валентностей) атомов одного элемента равно общему числу химических связей атомов другого элемента.

Валентность атомов некоторых химических элементов постоянна (табл. 2).

Для других атомов валентность можно определить (вычислить) из химической формулы вещества.

При этом следует учитывать изложенное выше правило о химической связи.

Сделаем практические выводы.

1. Если один из атомов в молекуле одновалентен, то валентность второго атома равна числу атомов первого элемента (см. на индекс!):

2. Если число атомов в молекуле одинаково, то валентность первого атома равна валентности второго атома:

3. Если у одного из атомов индекс отсутствует, то его валентность равна произведению валентности второго атома на его индекс:

4. В остальных случаях ставьте валентности «крест-накрест», т. е. валентность первого атома равна числу атомов второго элемента и наоборот:

Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:

Вначале укажите валентности атомов, у которых она постоянна! Аналогично определяется валентность атомных групп (ОН), (РО₄), (SО₄) и так далее.

Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах выделены курсивом):

Обратите внимание! Одинаковые группы атомов (OH), (РО4), (SO4) имеют одинаковые валентности во всех соединениях. Зная валентности атома или группы атомов можно составить формулу соединения

Для этого пользуются правилами:

Зная валентности атома или группы атомов можно составить формулу соединения. Для этого пользуются правилами:

Если валентности одинаковы, то и число атомов одинаково, т. е. индексы не ставим:

Если валентности кратны (одно число делится на другое), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:

В остальных случаях индексы определяют «крест-накрест»:

Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений:

Закон композиции

В любом химическом соединении элементы всегда сочетаются друг с другом в одинаковых пропорциях. Это закон постоянного состава .

Закон постоянного состава гласит, что в любом конкретном химическом соединении все образцы этого соединения будут состоять из одних и тех же элементов в одинаковой пропорции или соотношении. Например, любая молекула воды всегда состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода в соотношении 2: 1. Если мы посмотрим на относительные массы кислорода и водорода в молекуле воды, мы увидим, что 94% массы молекулы воды приходится на кислород, а оставшиеся 6% — это масса водорода. Эта массовая доля будет одинаковой для любой молекулы воды.

Химические названия в ответ на ограничения химических формул

Алкен, называемый бут -2-еном, имеет два изомера, которые химическая формула CH ₃ CH = CHCH ₃ не идентифицирует. Относительное положение двух метильных групп должно быть указано с помощью дополнительных обозначений, указывающих, находятся ли метильные группы на одной стороне двойной связи ( цис или Z ) или на противоположных сторонах друг от друга ( транс или E ).

Как отмечалось выше, для представления полных структурных формул многих сложных органических и неорганических соединений может потребоваться химическая номенклатура , которая выходит далеко за рамки имеющихся ресурсов, использованных выше в простых сокращенных формулах. См IUPAC номенклатуры органической химии и IUPAC номенклатуре неорганической химии 2005 для примеров. Кроме того, линейные системы именования, такие как Международный химический идентификатор (InChI), позволяют компьютеру построить структурную формулу, а упрощенная система ввода строки молекулярного ввода (SMILES) позволяет вводить ASCII в более удобочитаемом формате. Однако все эти системы номенклатуры выходят за рамки стандартов химических формул и технически являются системами химического наименования, а не системами формул.

Полимеры в сжатых формулах

Для полимеров в сжатых химических формулах повторяющиеся единицы заключаются в круглые скобки. Например, молекула углеводорода , которая описывается как CH ₃ (CH ₂ ) ₅₀ CH ₃ , представляет собой молекулу с пятьюдесятью повторяющимися звеньями. Если количество повторяющихся единиц неизвестно или варьируется, буква n может использоваться для обозначения этой формулы: CH ₃ (CH ₂ ) _n CH ₃ .

Ионы в конденсированных формулах

Для ионов заряд на конкретном атоме может быть обозначен правым верхним индексом. Например, Na + или Cu 2+ . Таким же образом может быть показан полный заряд заряженной молекулы или многоатомного иона . Например: H 3 O + или SO 4 2−

Обратите внимание, что + и — используются вместо +1 и -1 соответственно.

Для более сложных ионов квадратные скобки [] часто используются для заключения ионной формулы, как в [B ₁₂ H ₁₂ ] 2- , которое встречается в таких соединениях, как Cs ₂ [B ₁₂ H ₁₂ ] . Скобки () могут быть вставлены в скобки для обозначения повторяющейся единицы, как в [Co (NH ₃ ) ₆ ] 3+ Cl ₃ — . Здесь (NH ₃ ) ₆ указывает, что ион содержит шесть групп NH _3, связанных с кобальтом , а [] включает в себя всю формулу иона с зарядом +3.

Это строго необязательно; химическая формула действительна с информацией об ионизации или без нее, и хлорид гексамминкобальта (III) может быть записан как [Co (NH ₃ ) ₆ ] 3+ Cl ₃ — или [Co (NH ₃ ) ₆ ] Cl ₃ . Скобки, как и круглые скобки, ведут себя в химии так же, как и в математике, объединяя термины вместе — они не используются специально только для состояний ионизации. В последнем случае круглые скобки обозначают 6 групп одинаковой формы, связанных с другой группой размера 1 (атом кобальта), а затем весь пучок как группа связан с 3 атомами хлора. В первом случае более ясно, что связь, соединяющая хлорины, является ионной , а не ковалентной .

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

Виды

Основания классифицируются по двум признакам:

• по количеству групп ОН – однокислотные и многокислотные;
• по растворимости в воде – щёлочи (растворимые) и нерастворимые.

Щёлочи образуются щелочными металлами – литием (Li), натрием (Na), калием (K), рубидием (Rb) и цезием (Cs).

• LiOH;
• NaOH;
• KOH;
• RbOH;
• CsOH;
• Ca(OH)₂;
• Sr(OH)₂;
• Ba(OH)₂.

Все остальные основания, например, Mg(OH)₂, Cu(OH)₂, Al(OH)₃, относятся к нерастворимым.

По-другому щёлочи называются сильными основаниями, а нерастворимые – слабыми основаниями. При электролитической диссоциации щёлочи быстро отдают гидроксильную группу и быстрее вступают в реакцию с другими веществами. Нерастворимые или слабые основания менее активные, т.к. не отдают гидроксильную группу.

Рис. 2. Классификация оснований.

Особое место в систематизации неорганических веществ занимают амфотерные гидроксиды. Они взаимодействуют и с кислотами, и с основаниями, т.е. в зависимости от условий ведут себя как щёлочь или как кислота. К ним относятся Zn(OH)₂, Al(OH)₃, Pb(OH)₂, Cr(OH)₃, Be(OH)₂ и другие основания.

Формулы с окружностью

Само собой, все они означают одно и то же. Но первые три отличаются только поворотом вокруг собственного центра.
Тут нет ничего необычного, ведь молекулы не стоят на одном месте.
А вот дальше мы видим кружок вместо трёх двойных связей.
Причём, я намеренно изобразил все атомы водорода в последней формуле.
Чтобы было хорошо видно, что каждый угол фактически лишился одной чёрточки. Их заменил кружок.
Он как бы означает, что все двойные связи равномерно распределены внутри кольца.

Формулы бензола, где используется чередование одинарных и двойных связей называются формулами Кекуле в честь немецкого учёного,
который внёс значительный вклад в исследование структуры бензола.

На самом деле, среди химиков нет единого мнения по поводу того, насколько правильно использование формул с кружком.
Некоторые авторы категорически против. Но есть масса публикаций, где такая запись широко употребляется.
Моя задача состоит в том, чтобы Вы узнали о существовании подобных формул и не удивлялись, увидев их.

Нафталин:

Толуол:

Уравнения химических реакций

Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением химической реакции. Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:

Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O₂, образует одну молекулу углекислого газа СО₂. Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково! Это правило — следствие Закона сохранения массы вещества: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции. Закон был открыт в 18-м веке М. В. Ломоносовым и, независимо от него, А. Л. Лавуазье.

Выполняя этот закон, необходимо в уравнениях химических реакций расставлять коэффициенты так, чтобы число атомов каждого химического элемента не изменялось в результате реакции. Например, при разложении бертолетовой соли КClO₃, получается соль КСl и кислород О₂:

Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода — разное. Уравняем их:

Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:

Теперь между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:

Полученная запись показывает, что при разложении двух молекул КClO₃ получается две молекулы КСl и три молекулы кислорода O₂. Число молекул показывают при помощи коэффициентов.

При подборе коэффициентов необязательно считать отдельные атомы. Если в ходе реакции не изменился состав некоторых атомных групп, то можно учитывать число этих групп, считая их единым целым:

Последовательность действий такова:

1. Определим валентность исходных атомов и группы PO₄:

2. Перенесём эти числа в правую часть уравнения:

3. Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:

4

Обратим внимание на состав «самого сложного» соединения: Ca3(PO4)2 и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО4 (их две):

5. Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести; доставим соответствующий коэффициент:

Эти правила образуют Алгоритм составления уравнений химических реакций обмена, так как, пользуясь этой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций, за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций (см. урок 7).

Химические реакции бывают разных типов. Основными являются:

1. Реакции соединения:

Здесь из двух и более веществ образуется одно вещество:

2. Реакции разложения:

Здесь из одного вещества получаются два вещества и более веществ:

3. Реакции замещения:

Здесь реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причём простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:

4. Реакции обмена:

Здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:

Существуют и другие типы химических реакций.

Задание 1.5. Расставьте коэффициенты в предложенных выше примерах.

Задание 1.6. Расставьте коэффициенты и определите тип химической реакции: