Chemický vzorec

Chemický vzorec  - značka chemického složení a struktury sloučenin pomocí značek chemických prvků , číselných a pomocných značek ( závorky , pomlčky atd.). Chemické vzorce jsou nedílnou součástí jazyka chemie , na jejich základě se sestavují schémata a rovnice chemických reakcí a také chemická klasifikace a názvosloví látek [1] . Jedním z prvních, kdo je použil, byl ruský chemik A. A. Iovsky .

Chemický vzorec může znamenat nebo odrážet [1] :

• 1 molekula (stejně jako ion , radikál ...) nebo 1 mol konkrétní látky ;
• kvalitativní složení: z jakých chemických prvků se látka skládá;
• kvantitativní složení: kolik atomů každého prvku molekula obsahuje (iont, radikál ...).

Například vzorec HNO 3 znamená:

• 1 molekula kyseliny dusičné nebo 1 mol kyseliny dusičné;
• kvalitativní složení: molekula kyseliny dusičné se skládá z vodíku , dusíku a kyslíku ;
• kvantitativní složení: molekula kyseliny dusičné se skládá z jednoho atomu vodíku, jednoho atomu dusíku a tří atomů kyslíku.

Druh

V současné době se rozlišují následující typy chemických vzorců:

• Nejjednodušší vzorec . Lze jej získat empiricky stanovením poměruchemických prvkův látce pomocí hodnotatomové hmotnostiprvků. Takže nejjednodušší vzorecvody je H2O a nejjednodušší vzorecbenzenu je CH (na rozdíl od C6H6 - pravda,viz níže). Atomy ve vzorcích jsou označeny znaky chemických prvků a jejich relativní počet - čísly ve formátu indexů. [2]
• Skutečný vzorec (empirický vzorec, molekulový vzorec) [3]  lze získat, pokudmolekulová hmotnost [3] látky. Skutečný vzorec vody je H2O, který se shoduje s tím nejjednodušším. Skutečný vzorecbenzenu jeC6H6, který se liší od nejjednoduššího, odráží složení, ale ne strukturu molekul látky. Skutečný vzorec ukazuje přesný počet atomů každého prvku v jedné molekule. Toto číslo odpovídá [dolnímu] indexu - malému číslu za symbolem odpovídajícího prvku. Pokud je index 1, to znamená, že v molekule je pouze jeden atom daného prvku, pak takový index není uveden.
• Racionální vzorec . V racionálních vzorcích se rozlišují skupiny atomů, které jsou charakteristické pro třídy chemických sloučenin. Například u alkoholů−OH. Při psaní racionálního vzorce jsou takové skupiny atomů uzavřeny v závorkách (OH). Počet opakujících se skupin je označen čísly ve formátu dolního indexu, která jsou umístěna bezprostředně za uzavírací závorkou. Hranaté závorky se používají k vyjádření strukturykomplexních sloučenin. Například K4[Co(CN)6] [4]  jehexakyanokobaltát draselný. Racionální vzorce se často nacházejí vsemi-expandované formě, kdy jsou některé stejné atomy zobrazeny odděleně, aby lépe odrážely strukturu molekuly látky.
• Markushův vzorec je vzorec, ve kterém se rozlišuje aktivní jádro a řada variant substituentů, kombinované do skupiny alternativních struktur. Je to pohodlný způsob, jak označovat chemické struktury zobecněným způsobem. Vzorec odkazuje na popis celé třídy látek. Použití „širokých“ Markushových vzorců v chemických patentech vede k mnoha problémům a diskusím.
• Empirický vzorec . Různí autoři mohou tímto termínem označovat nejjednodušší [5] , pravdivý nebo racionální [6] vzorec.
• Strukturní vzorec . Graficky znázorňuje vzájemné uspořádání atomů v molekule. Chemické vazby mezi atomy jsou označeny čárami (čárkami). Existují dvourozměrné (2D) a trojrozměrné (3D) vzorce. Dvourozměrné představují odraz struktury hmoty na rovině (také kosterní vzorec  - pokusy o aproximaci 3D struktury na 2D rovině). Trojrozměrné [prostorové modely] nám umožňují znázornit její složení co nejblíže teoretickým modelům struktury hmoty a často (ale ne vždy) úplnější (skutečnější) vzájemné uspořádání atomů, vazebný úhel a vzdálenosti mezi atomy.

Například pro etanol :

• Nejjednodušší vzorec : C2H6O _
• Pravdivý , empirický nebo hrubý vzorec : C2H60
• Racionální vzorec : C2H5OH _
• Racionální vzorec v semi-expandované formě: CH 3 CH 2 OH
• Strukturní vzorec (2D):

• Strukturní vzorec (3D):

Nejjednodušší vzorec C2H60 může stejně tak odpovídat dimethyletheru (racionální vzorec; strukturní izomerie ): CH3 - O - CH3 .

Existují i ​​jiné způsoby, jak psát chemické vzorce. Nové metody se objevily koncem 80. let s rozvojem techniky osobních počítačů ( SMILES , WLN, ROSDAL, SLN aj.). Osobní počítače také používají speciální software nazývaný molekulární editory pro práci s chemickými vzorci .

Poznámky

1. ↑ 1 2 Základní pojmy chemie (nepřístupný odkaz) . Získáno 23. listopadu 2009. Archivováno z originálu 21. listopadu 2009. (neurčitý) 
2. ↑ Existují empirické a pravdivé vzorce. Empirický vzorec vyjadřuje nejjednodušší vzorec látky (chemické sloučeniny), který je stanoven elementární analýzou. Analýza tedy ukazuje, že nejjednodušší nebo empirický vzorec určité sloučeniny odpovídá CH. Skutečný vzorec ukazuje, kolik z těchto jednoduchých skupin CH je obsaženo v molekule. Reprezentujme skutečný vzorec ve tvaru (CH) x , pak v x  = 2 máme acetylen C 2 H 2 , v x  = 6 - benzen C 6 H 6 .
3. ↑ 1 2 Přísně vzato, termíny „ molekulární vzorec “ a „ molekulární hmotnost “ soli nelze použít, protože v solích nejsou žádné molekuly, ale pouze uspořádané mřížky sestávající z iontů . Žádný ze sodných iontů [kationtů] ve struktuře chloridu sodného „nepatří“ žádnému konkrétnímu chloridovému iontu [aniontu]. Je správné mluvit o chemickém vzorci soli a jejím odpovídajícím vzorce hmotnosti . Protože chemický vzorec ( pravda ) chloridu sodného je NaCl, hmotnost vzorce chloridu sodného je definována jako součet atomových hmotností jednoho atomu sodíku a jednoho atomu chloru:

   1 atom sodíku: 22,990 a. e.m.
   1 atom chloru: 35,453 a.u. e.m.
   —————————————
   

   Celkem: 58 443 a. jíst.

   Je zvykem nazývat tuto hodnotu „ molekulární hmotností “ chloridu sodného a nedochází k žádným nedorozuměním, pokud si člověk jasně uvědomuje strukturu soli. Mol chloridu sodného má hmotnost 58,443 g. Obsahuje 6,022 10 23 sodných iontů a 6,022 10 23 chloridových iontů. I když nejsou spojeny v párech do molekul, poměr mezi počtem těchto a ostatních iontů je přesně 1:1.

4. ↑ Vzorce sloučenin iontového typu [a/nebo za předpokladu, že jsou iontově - polární kovalentní (středně iontově-kovalentní)] vyjadřují pouze nejjednodušší vztah mezi ionty (kationty a anionty). Krystal kuchyňské soli NaCl se tedy skládá z iontů Na + a Cl - , které jsou v poměru 1:1, což zajišťuje elektrickou neutralitu sloučeniny jako celku. Argumentujeme-li podobně, poznamenáváme, že krystaly CaF 2 se skládají z Ca 2+ a F − v poměru 1:2. Stejně tak K 4 [Co(CN) 6 ] se skládá z K + kationtů a [komplexní koordinační ] Co(CN) 6 4− aniontů v poměru 4:1 (i když tato sloučenina má složitější koordinační komplex Krystalická struktura). Podobně pyrit FeS 2 obsahuje kationty Fe 2+ a anionty S 2 2− v poměru 1:1 (nemá sulfidové anionty S 2− ; atomy síry v persulfidovém aniontu jsou spojeny poměrně silnou kovalentní [ne- polární kovalentní ] vazba).
   Ve sloučeninách tohoto typu není možné detekovat jednotlivé molekuly NaCl a CaF 2 , a proto tyto vzorce udávají pouze poměr kationtů a aniontů, které tvoří tyto látky (chemické sloučeniny).
5. ↑ M. A. Fedorovská. Chemický vzorec // Chemická encyklopedie v 5 svazcích - M. : Bolshaya Rossiyskaya Entsiklopediya, 1998. - V. 5. - S. 123. - 783 s.
6. ↑ Příručka chemika. - L . : Chemie, 1971. - T. II. - S. 397. - 1168 s. — 20 000 výtisků.

Viz také

• Slovník chemických vzorců
• molekulární graf