Что такое химическая формула напишите формулы
Химические формулы простых и сложных веществ
Химическая формула необходима для отражения состава вещества с помощью специальных символов и индексов. Формула включает символы химических элементов, уточнить которые всегда можно в таблице Менделеева, и индексы. В последнем случае речь идет о цифре, которая ставится справа снизу после знака элемента и указывает на количество его атомов. При ответственной подготовке к ЕГЭ по химии без умения читать формулы веществ просто не обойтись.
Химические формулы простых и сложных веществ
Для большинства простых веществ (многие неметаллы и все металлы) формула представляет собой знак соответствующего химического элемента. Так, для вещества медь и химического элемента медь обозначение одинаково — Cu. Если же вещество существует в форме молекул, то к знаку химического элемента справа внизу добавляется индекс, которые указывает на количество атомов в молекуле. В соответствии с этим правилом формула кислорода записывается как O2, хлора — Cl2, фосфора — P4.
Химическая формула простого вещества дает возможность получить следующую информацию:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
На примере алюминия Al можно сказать следующее:
При записи химических формул сложного вещества указывают знаки всех составляющих химических элементов и индексы, по которым можно определить, сколько элементов конкретного атома входит в молекулу. Если индекс отсутствует, то необходимо иметь в виду, что возле знака находится цифра 1.
Химическая формула: что это и какую информацию несет
В некоторых случаях в уравнении реакции перед формулой может стоять цифра. Речь идет о коэффициенте, отражающем число молекул или молей вещества. Если знак химического элемента стоит не перед, а после коэффициента, то речь идет о количестве атомов данного элемента. Например, 3Cu: количество атомов меди — три, количество моль — тоже три.
Химическая формула сложного вещества дает возможность получить следующую информацию:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Возьмем для примера глюкозу C6H12O6 и разберем ее по представленному выше плану:
В 1 моль глюкозы (100 г) содержится 40 г углерода, 7 г водорода и 53 г кислорода.
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Структурная химическая формула
Под структурной формулой понимается изображение, отражающее в графическом виде структуру молекул, порядок соединения атомов в них, а также валентность элементов. Данная информация может быть представлена в 2D или 3D виде. В первом случае для обозначения общих электронных пар используются штрихи (валентные черточки).
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Структурные 2D формулы могут быть представлены в нескольких вариантах (в качестве примера приведен пиридин C5H5N):
Порядок составления графических структурных формул первого и второго типов следующий:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Химические формулы
Химическая формула — это обозначение химического состава и структуры соединений. Для нее используются символы химических элементов, а также вспомогательные знаки (тире, скобки, цифры и т. д.). Химические формулы — неотъемлемая часть языка химии. Именно с их помощью составляются уравнения химических реакций, даются названия химическим веществам.
Химическая формула описывает одну молекулу (ион, радикал) или 1 моль определенного вещества, показывая, из каких молекул оно состоит, сколько атомов каждого элемента содержится в молекуле, ионе или радикале.
Например, формула H2S04 обозначает:
Различаются несколько видов химических формул.
Простейшую формулу можно получить опытным путем, определив соотношение химических элементов в веществе и зная, каков атомный вес элементов.
Истинную формулу получают, когда известна молекулярная масса вещества.
Например, простейшая формула воды Н2О совпадает с истинной. Количество атомов водорода в два раза больше количества атомов кислорода, причем атом кислорода один. Поэтому формула показывает и соотношение атомов, и их количество.
А простейшая формула бензола СН отличается от истинной С6Н6. Она показывает только соотношение атомов. Истинная же формула показывает точное количество атомов каждого элемента в одной молекуле. Это количество указано в виде нижнего индекса — маленькой цифры после символа соответствующего элемента. Если индекс равен 1, то его не указывают.
В рациональных формулах отдельно изображаются группы атомов, которые характерны для классов химических соединений. Например, для спиртов это группа —ОН. При записи рациональной формулы такие группы атомов часто помещаются в круглые скобки — (ОН). Квадратные скобки используют при записи формул комплексных соединений. Например, Kg[Co(CN)6] — гексацианокобальтат калия.
Эмпирическими формулами называют как истинные, так и простые и рациональные формулы. В формуле Маркуша выделяются активное ядро и различные варианты заместителей, потому она обозначает целые классы веществ.
Особо интересна структурная формула. С ее помощью показывают, как атомы располагаются в молекуле. Химические связи здесь обозначаются как линии (черточки). Имеются как двумерные, так и трехмерные формулы. Трехмерные нагляднее прочих иллюстрируют состав вещества, взаимное расположение атомов, угол связи и расстояние между ними.
Урок 5. Химическая формула
В уроке 5 «Химическая формула» из курса «Химия для чайников» дадим определение химическим формулам и их индексам, а также выясним различия химических формул веществ молекулярного и немолекулярного строения. Напоминаю, что в прошлом уроке «Сложные вещества» мы дали определение химическим соединениям, рассмотрели различия органических и неорганических соединений, а также выяснили, что означает качественный и количественный состав.
Состав любого вещества выражается в виде химической формулы.
Качественный состав показывается с помощью знаков (символов) химических элементов, а количественный — с помощью индексов, которые записываются справа и чуть ниже знаков химических элементов.
Индекс — число атомов данного химического элемента в формуле вещества.
Например, химическая формула простого вещества водорода записывается так:
Химические формулы веществ молекулярного строения
Формулы двухатомных молекул: кислорода — О2 («о-два»), хлора — Сl2 («хлор-два»), азота — N2 («эн-два»). Трехатомная молекула озона и восьмиатомная молекула серы обозначаются формулами О3 («о-три») и S8 («эс-восемь»).
Формулы молекул сложных веществ также отображают их качественный и количественный состав. Например, формула воды, как вы уже, наверное, хорошо знаете, Н2О («аш-два-о»), метана — СН4 («це-аш-четыре»), а аммиака — NH3 («эн-аш-три»). Точно так же читаются формулы любых сложных веществ. Например, формула серной кислоты — H2SO4 («аш-два-эс-о-четыре»), а глюкозы — C6H12O6 («це-шесть-аш-двенадцать-о-шесть»).
Химические формулы веществ молекулярного строения (их называют молекулярными формулами) показывают состав элементарных частей, т. е. условных «кирпичиков», из которых состоят эти вещества. Такими элементарными составными частями (элементарными структурными единицами, или просто структурными единицами) в данном случае являются молекулы.
Химические формулы веществ немолекулярного строения
А если вещество имеет немолекулярное строение? Химические формулы простых веществ такого типа (например, металлов) записывают просто знаками соответствующих элементов без индексов (или, вернее, с индексом, равным единице, которая не записывается). Так, формула простого вещества железа — Fe, меди — Cu, алюминия — Al.
Состав сложных веществ немолекулярного строения выражают с помощью формул, которые показывают простейшее соотношение чисел атомов разных химических элементов в этих веществах. Такие формулы называются простейшими. Например, простейшая формула кварца — главной составной части речного песка — SiO2. Она показывает, что в кристалле кварца на один атом кремния приходятся два атома кислорода, т. е. простейшее соотношение чисел атомов кремния и кислорода в этом веществе равно 1:2. Простейшая формула Al2O3 показывает, что в этом соединении простейшее соотношение между числами атомов алюминия и кислорода равно 2:3.
Группа атомов, состав которой соответствует простейшей формуле вещества немолекулярного строения, называется его формульной единицей.
Формульная единица, поваренной соли NaCl («натрий-хлор») — группа из одного атома натрия и одного атома хлора. Формульная единица мела CaCO3 («кальций-це-о-три») — группа из одного атома кальция, одного атома углерода и трех атомов кислорода.
Формулы более сложных соединений немолекулярного строения читаются аналогично. Дополнительно указывается только число групп атомов, заключенных в круглые скобки: Al2(SO4)3 («алюминий-два-эс-о-четыре-трижды»), Mg(NO3)2 («магний-эн-о-три-дважды») и т. д.
Таким образом, структурными единицами веществ молекулярного строения являются молекулы. Структурными единицами веществ немолекулярного строения являются их формульные единицы.
В таблице ниже показаны формульная запись и схематическое изображение состава веществ различного типа.
Краткие выводы урока:
Надеюсь урок 5 «Химическая формула» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Химические формулы веществ
Что такое химическая формула?
В любой науке есть своя система обозначений. Химия в этом плане не исключение. Вам уже известно, что для обозначения химических элементов используются символы, образованные от латинских названий элементов. Химические элементы способны образовывать как простые, так и сложные вещества, состав которых можно выразить химической формулой.
Чтобы написать химическую формулу простого вещества необходимо записать символ химического элемента, который образует простое вещество, и справа внизу записать цифру, показывающую количество его атомов. Данная цифра называется индексом.
Например, химическая формула кислорода – О2. Цифра 2 после символа кислорода – это индекс, указывающий, что молекула кислорода состоит из двух атомов элемента кислорода.
Индекс – число, показывающее в химической формуле количество атомов определенного типа Чтобы написать химическую формулу сложного вещества, необходимо знать, из атомов каких элементов оно состоит (качественный состав), и число атомов каждого элемента (количественный состав).
Например, химическая формула пищевой соды – NaHCO3. В состав этого вещества входят атомы натрия, водорода, углерода, кислорода – это его качественный состав. Атомов натрия, водорода, углерода по одному, а атомов кислорода – три. Это количественный состав соды
Химическая формула – условная запись состава вещества при помощи химических символов и индексов
Обратите внимание на то, что если в химической формуле присутствует только один атом одного вида, индекс 1 не ставится. Например, формулу углекислого газа записывают так – CO2, а не С1О2.
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.
Стоит отметить, что ионы могут быть образованы не только атомом одного элемента.
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».
Закон постоянства состава вещества
Одно и то же химическое соединение можно получить различными способами. Так, например, углекислый газ, CO2, образуется при сжигании топлива: угля, природного газа. Во фруктах содержится много глюкозы. При длительном хранении фрукты начинают портиться, начинается процесс, называемый брожением глюкозы, в результате которого выделяется углекислый газ.
Углекислый газ образуется и при нагревании таких горных пород, как мел, мрамор, известняк. Химические реакции совершенно разные, но вещество, образовавшееся в результате их протекания, имеет одинаковый качественный и количественный состав – CO2.
Эта закономерность касается, в основном, веществ молекулярного строения. В случае веществ немолекулярного строения, возможны случаи, когда состав вещества зависит от методов его получения.
Закон постоянства состава веществ молекулярного строения: состав сложного вещества всегда одинаков и не зависит от способа его получения
Итог статьи по теме Химические формулы веществ:
Химические формулы веществ
Химические формула – это изображение качественного и количественного состава вещества с помощью символов химических элементов.
Знаки химических элементов
Химический знак или химический символ элемента – это первая или две первые буквы от латинского названия этого элемента.
Таблица 1: Информация, которую дает химический знак
Название химического знака в большинстве случаев читается как название химического элемента. Например, К – калий, Са – кальций, Mg – магний, Mn – марганец.
Случаи, когда название химического знака читается иначе, приведены в таблице 2:
| Название химического элемента | Химический знак | Название химического знака |
(произношение)
Химические формулы простых веществ
Химическими формулами большинства простых веществ (всех металлов и многих неметаллов) являются знаки соответствующих химических элементов.
Таблица 3: Информация, которую дает химический знак
Химические формулы сложных веществ
Формулу сложного вещества составляют путем записи знаков химических элементов, из которых это вещество состоит, с указанием числа атомов каждого элемента в молекуле. При этом, как правило, химические элементы записывают в порядке увеличения их электроотрицательности в соответствии со следующим практическим рядом:
Исключение составляют:
Число атомов химического элемента в молекуле и сложном ионе определяется на основании понятия валентности или степени окисления и записывается индексом внизу справа от знака каждого элемента (индекс 1 опускается). При этом исходят из правила:
алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле должна быть равной нулю (молекулы электронейтральны), а в сложном ионе – заряду иона.
Этим же правилом пользуются при определении степени окисления химического элемента по формуле вещества или сложного иона. Обычно это элемент, имеющий несколько степеней окисления. Степени окисления остальных элементов, образующих молекулу или ион должны быть известны.
Заряд сложного иона – это алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, образующих ион. Поэтому при определении степени окисления химического элемента в сложном ионе сам ион заключается в скобки, а его заряд выносится за скобки.
При составлении формул по валентности вещество представляют, как соединение, состоящее из двух частиц различного типа, валентности которых известны. Далее пользуются правилом:
в молекуле произведение валентности на число частиц одного типа должно быть равным произведению валентности на число частиц другого типа.
Например:
Цифра, стоящая перед формулой в уравнении реакции, называется коэффициентом. Она указывает либо число молекул, либо число молей вещества.
Коэффициент, стоящий перед химическим знаком, указывает число атомов данного химического элемента, а в случае, когда знак является формулой простого вещества, коэффициент указывает либо число атомов, либо число молей этого вещества.
Например:
Химические формулы многих веществ были определены опытным путем, поэтому их называют «эмпирическими».
Таблица 4: Информация, которую дает химическая формула сложного вещества
1 моль (6,02·10 23 молекул) СаСО3 содержит 1 моль ионов Са 2+ и 1 моль ионов СО3 2- ;
1 моль (100г) карбоната кальция содержит 40г ионов Са 2+ и 60г ионов СО3 2-
Графические формулы
Для составления графической (структурной) формулы вещества необходимо:
Примеры графических формул: