Определение химической формулы
Химическая формула представляет собой обозначение, используемое учеными, чтобы показать количество и тип атомов, присутствующих в молекула, используя атомарные символы и числовые индексы. Химическая формула представляет собой простое письменное представление существующей трехмерной молекулы. Химическая формула описывает вещество, вплоть до точных атомов, из которых оно состоит. Существует три основных типа химической формулы: эмпирическая формула, молекулярная формула и структурная формула.
Каждая из этих химических формул предоставляет немного различную информацию о составе вещества и подсказывает его трехмерную форму и то, как оно будет взаимодействовать с другими молекулами, атомами и ионами. В химической формуле буквы представляют атомный символ каждого атома. Нижний индекс (ниже) представляет номер каждого атома, в то время как верхний индекс (выше) представляет заряд на данном атоме. Коэффициент перед химической формулой представляет столько единиц молекулы. Каждый из различных типов химической формулы читается немного по-разному.
Типы химической формулы
Эмпирическая формула
Эмпирическая химическая формула представляет относительное число атомов каждого элемента в соединении. Некоторые соединения, такие как вода, имеют одинаковую эмпирическую и молекулярную формулу, потому что они малы и имеют одинаковое соотношение атомов в молекулах и число атомов в молекуле. Эмпирическая и молекулярная формула для воды выглядит следующим образом:
H2O
Эмпирическая формула определяется весом каждого атома в молекуле. Поэтому для немного большей молекулы, такой как перекись водорода, эмпирическая формула показывает только соотношение атомов. В этом случае:
HO:
Тем не менее, эта эмпирическая химическая формула показывает только базовую основу молекулы. В действительности две молекулы HO: собираются вместе, образуя молекулу перекиси водорода.
Молекулярная формула
Молекулярная формула показывает фактическое количество атомов в каждой молекуле. Таким образом, для перекиси водорода молекулярная формула, таким образом:
H2O2
Как видите, это несколько сбивает с толку фактическую структуру перекиси водорода. В то время как эмпирическая химическая формула дает понять, что молекула имеет два атома кислорода, связанных вместе в середине, молекулярная формула не проясняет это вообще. Тем не менее, молекулярная формула часто используется для описания молекул просто потому, что это удобно, и большинство молекул можно найти после того, как их формула идентифицирована.
Структурная формула
Структурная формула молекулы – это химическая формула с более художественным уклоном. В этих химических формулах показаны фактические связи между молекулами. Это помогает читателю понять, как различные атомы связаны, и, следовательно, как молекула функционирует в пространстве. Есть много различных структурных химических формул для рассмотрения.
Самый простой, метод электронных точек, использует двоеточия и точки, чтобы показать связи между атомами. Каждое двоеточие представляет собой пару электронов, распределенных между атомами по обе стороны от толстой кишки. Эта формула более точно отражает фактическое расположение атомов в молекуле. В случае воды формула электронной точки будет выглядеть следующим образом:
Н: О: Н
Другая химическая формула, формула линии связи, также показывает связи между атомами. Вместо того, чтобы показывать каждый общий электрон, используется линия для обозначения электронной пары, общей для атомов. Вода в формуле линии связи выглядит следующим образом:
Н-О-Н
Ученые придумали гораздо более продвинутую формулу и представления молекул, включая трехмерные модели типа «шарик-палка», модели заполнения пространства и даже модели, которые учитывают электронную плотность моделируемых атомов. Эти передовые модели учитывают не только присутствующие атомы и их количество, но и углы, размеры и расстояния между атомами в молекуле. Модель воды в виде шарика и стержня ниже даже показывает полярность молекулы, поскольку большой атом кислорода имеет тенденцию притягивать большинство электронов.
Молекулярная масса из химической формулы
Одним из важных навыков, полученных из химической формулы, является расчет молекулярной массы. Молекулярная масса молекулы является суммой всех различных атомов внутри. Каждое вещество имеет определенную молекулярную массу, определяемую его конкретной структурой.
Чтобы определить молекулярную массу вещества, рассмотрим химическую формулу. Формула легко отображает каждый присутствующий атом. Обязательно умножьте на количество атомов каждой молекулы. Индексы на каждом атоме будут указывать, сколько их. Некоторые большие молекулы с несколькими похожими группами покажут группам что-то вроде примера ниже:
C (OH) 4
В этом случае существует четыре группы (ОН), а не 4 атома водорода. Убедитесь, что вы учитываете это при расчете молекулярной массы. Молекулярная масса может использоваться для идентификации веществ, правильного взвешивания веществ для экспериментов и выполнения ряда расчетов, связанных с энергией, участвующей в химических реакциях. Ученые часто используют химическую формулу в качестве хранилища большей части этой информации, без необходимости объяснять основную химию в каждой статье.
викторина
Ссылки
- Мур, Дж. Т. (2010). Основы химии для чайников. Индианаполис: Wiley Publishing, Inc.
- Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2008). Принципы биохимия, Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Зильберберг М.С. (2009). Химия: Молекулярная природа материи и изменения (5-е изд.). Бостон: Высшее образование МакГроу-Хилл.