Химична формула е изображение, използващо символи.
Знаци на химически елементи
Химически знакили символ на химически елемент– това е първата или първите две букви от латинското име на този елемент.
Например: ФерумFe , Купрум –Cu , OxygeniumОи т.н.
Таблица 1: Информация, предоставена от химически знак
| Интелигентност | Използвайки примера на Cl |
| Име на предмета | хлор |
| Неметални, халогенни | |
| Един елемент | 1 хлорен атом |
| (Ар)на този елемент | Ar(Cl) = 35,5 |
| Абсолютна атомна маса на химичен елемент
m = Ar 1,66 10 -24 g = Ar 1,66 10 -27 kg |
M (Cl) = 35,5 1,66 10 -24 = 58,9 10 -24 g |
Името на химичен символ в повечето случаи се чете като име на химичен елемент. Например, К – калий, Ca – калций, Mg – магнезий, Mn – манган.
Случаите, когато името на химичен символ се чете по различен начин, са дадени в таблица 2:
| Име на химичен елемент | Химически знак | Име на химическия символ
(произношение) |
| Азот | н | En |
| Водород | з | Пепел |
| Желязо | Fe | Ферум |
| злато | Au | Aurum |
| Кислород | О | ОТНОСНО |
| Силиций | Si | Силиций |
| Мед | Cu | Купрум |
| Калай | сн | Станум |
| живак | Hg | Хидраргиум |
| Водя | Pb | Plumbum |
| Сяра | С | Ес |
| Сребро | Ag | Аргентум |
| въглерод | ° С | Це |
| Фосфор | П | Пе |
Химични формули на прости вещества
Химичните формули на повечето прости вещества (всички метали и много неметали) са знаците на съответните химични елементи.
Така желязно веществоИ химически елемент желязоса обозначени еднакво - Fe .
Ако има молекулярна структура (съществува под формата , тогава неговата формула е химическият символ на елемента с индексдолу вдясно, което показва брой атомив молекула: H 2, O2, О 3, N 2, Е 2, Cl2, BR 2, P 4, S 8.
Таблица 3: Информация, предоставена от химически символ
| Интелигентност | Използвайки C като пример |
| Име на веществото | Въглерод (диамант, графит, графен, карбин) |
| Принадлежност на даден елемент към даден клас химични елементи | Неметални |
| Един атом на елемент | 1 въглероден атом |
| Относителна атомна маса (Ар)елемент, който образува вещество | Ar(C) = 12 |
| Абсолютна атомна маса | M(C) = 12 1,66 10-24 = 19,93 10 -24 g |
| Едно вещество | 1 мол въглерод, т.е. 6.02 10 23въглеродни атоми |
| M (C) = Ar (C) = 12 g/mol |
Химични формули на сложни вещества
Формулата на сложно вещество се получава чрез записване на знаците на химичните елементи, от които се състои веществото, като се посочва броят на атомите на всеки елемент в молекулата. В този случай по правило се пишат химични елементи в ред на увеличаване на електроотрицателността в съответствие със следните практически серии:
Me, Si, B, Te, H, P, As, I, Se, C, S, Br, Cl, N, O, F
Например, H2O , CaSO4 , Al2O3 , CS 2 , ОТ 2 , NaH.
Изключенията са:
- някои съединения на азот с водород (напр. амоняк NH 3 , хидразин N 2H 4 );
- соли на органични киселини (напр. натриев формиат HCOONa , калциев ацетат (CH 3COO) 2Ca) ;
- въглеводороди ( CH 4 , C2H4 , C2H2 ).
Химични формули на вещества, съществуващи във формата димери (НЕ 2 , P2О 3 , P2O5, соли на едновалентен живак, например: HgCl , HgNO3и т.н.), написани във формуляра N 2 O4,P 4 O6,P 4 О 10Hg 2 Cl2,Hg 2 ( НЕ 3) 2 .
Броят на атомите на химичен елемент в молекула и сложен йон се определя въз основа на концепцията валентностили степени на окислениеи се записва индекс долу вдясноот знака на всеки елемент (индекс 1 е пропуснат). В този случай те изхождат от правилото:
алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в една молекула трябва да бъде равна на нула (молекулите са електрически неутрални), а в комплексния йон - зарядът на йона.
Например:
2Al 3 + +3SO 4 2- =Al 2 (SO 4) 3
Използва се същото правило при определяне на степента на окисление на химичен елемент, използвайки формулата на вещество или комплекс. Обикновено това е елемент, който има няколко степени на окисление. Трябва да се знае степента на окисление на останалите елементи, образуващи молекулата или йона.
Зарядът на сложен йон е алгебричната сума от степените на окисление на всички атоми, които образуват йона. Следователно, когато се определя степента на окисление на химичен елемент в сложен йон, самият йон се поставя в скоби, а зарядът му се изважда извън скоби.
При съставяне на формули за валентноствеществото е представено като съединение, състоящо се от две частици от различен тип, чиито валентности са известни. След това използват правило:
в една молекула произведението на валентността по броя на частиците от един тип трябва да бъде равно на произведението на валентността по броя на частиците от друг вид.
Например:
Числото преди формулата в уравнението на реакцията се нарича коефициент. Тя посочва или брой молекули, или брой молове вещество.
Коефициентът преди химическия символ, показва брой атоми на даден химичен елемент, а в случай, че знакът е формулата на просто вещество, коефициентът показва или брой атоми, или броя молове от това вещество.
Например:
- 3 Fe– три железни атома, 3 мола железни атоми,
- 2 з– два водородни атома, 2 мола водородни атоми,
- H 2– една молекула водород, 1 мол водород.
Химичните формули на много вещества са определени експериментално, поради което се наричат "емпиричен".
Таблица 4: Информация, предоставена от химичната формула на сложно вещество
| Интелигентност | Например C aCO3 |
| Име на веществото | Калциев карбонат |
| Принадлежност на даден елемент към определен клас вещества | Средна (нормална) сол |
| Една молекула вещество | 1 молекула калциев карбонат |
| Един мол вещество | 6.02 10 23молекули CaCO3 |
| Относителна молекулна маса на веществото (Mr) | Мr (CaCO3) = Ar (Ca) +Ar (C) +3Ar (O) =100 |
| Моларна маса на веществото (M) | M (CaCO3) = 100 g/mol |
| Абсолютна молекулна маса на веществото (m) | M (CaCO3) = Mr (CaCO3) 1,66 10 -24 g = 1,66 10 -22 g |
| Качествен състав (какви химични елементи образуват веществото) | калций, въглерод, кислород |
| Количествен състав на веществото: | |
| Броят на атомите на всеки елемент в една молекула на веществото: | се състои от молекула калциев карбонат 1 атомкалций, 1 атомвъглерод и 3 атомакислород. |
| Броят на моловете на всеки елемент в 1 мол от веществото: | В 1 мол CaCO 3(6,02 · 10 23 молекули), съдържащи се 1 мол(6,02 · 10 23 атома) калций, 1 мол(6,02 10 23 атома) въглерод и 3 mol(3 6,02 10 23 атома) на химичния елемент кислород) |
| Масов състав на веществото: | |
| Маса на всеки елемент в 1 мол вещество: | 1 мол калциев карбонат (100 g) съдържа следните химични елементи: 40 г калций, 12g въглерод, 48 g кислород. |
| Масови фракции на химичните елементи в веществото (състав на веществото като процент от теглото):
|
Състав на калциев карбонат по тегло:
W (Ca) = (n (Ca) Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1·40)/100= 0,4 (40%) W (C) = (n (Ca) Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1 12)/100 = 0,12 (12%) W (О) = (n (Ca) Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (3 16)/100 = 0,48 (48%) |
| За вещество с йонна структура (сол, киселина, основа) формулата на веществото дава информация за броя на йоните от всеки тип в молекулата, тяхното количество и масата на йони на 1 мол от веществото:
|
Молекула CaCO 3се състои от йон Ca 2+и йон CO 3 2-
1 mol ( 6.02 10 23молекули) CaCO 3съдържа 1 mol Ca 2+ йониИ 1 мол йони CO 3 2-; 1 мол (100 g) калциев карбонат съдържа 40 g йони Ca 2+И 60g йони CO 3 2- |
| Моларен обем на вещество при стандартни условия (само за газове) | |
Графични формули
За да получите по-пълна информация за дадено вещество, използвайте графични формули , които сочат ред на свързване на атомите в молекулатаИ валентност на всеки елемент.
Графичните формули на вещества, състоящи се от молекули, понякога в една или друга степен отразяват структурата (структурата) на тези молекули; в тези случаи те могат да бъдат наречени структурен .
За да съставите графична (структурна) формула на вещество, трябва:
- Определете валентността на всички химични елементи, които образуват веществото.
- Запишете знаците на всички химични елементи, които образуват веществото, всеки в количество, равно на броя на атомите на даден елемент в молекулата.
- Свържете знаците на химичните елементи с чертички. Всяко тире обозначава двойка, която комуникира между химичните елементи и следователно принадлежи еднакво и на двата елемента.
- Броят на линиите около знака на химичния елемент трябва да съответства на валентността на този химичен елемент.
- При формулиране на кислородсъдържащи киселини и техните соли, водородните атоми и металните атоми са свързани с киселиннообразуващия елемент чрез кислороден атом.
- Кислородните атоми се комбинират един с друг само при формулиране на пероксиди.
Примери за графични формули:
Оксиди– съединения на елементи с кислород степента на окисление на кислорода в оксидите винаги е -2.
Основни оксидиобразуват типични метали с C.O. +1,+2 (Li 2 O, MgO, CaO, CuO и др.).
Киселинни оксидиобразуват неметали с S.O. повече от +2 и метали със S.O. от +5 до +7 (SO 2, SeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, CO 2, SiO 2, CrO 3 и Mn 2 O 7). Изключение: оксидите NO 2 и ClO 2 нямат съответните киселинни хидроксиди, но се считат за киселинни.
Амфотерни оксидиобразувани от амфотерни метали с C.O. +2,+3,+4 (BeO, Cr 2 O 3, ZnO, Al 2 O 3, GeO 2, SnO 2 и PbO).
Несолеобразуващи оксиди– неметални оксиди с CO+1,+2 (CO, NO, N 2 O, SiO).
Основания (основен хидроксиди ) - сложни вещества, които се състоят от метален йон (или амониев йон) и хидроксилна група (-ОН).
Киселинни хидроксиди (киселини)- сложни вещества, които се състоят от водородни атоми и киселинен остатък.
Амфотерни хидроксидиобразувани от елементи с амфотерни свойства.
соли- сложни вещества, образувани от метални атоми, комбинирани с киселинни остатъци.
Средни (нормални) соли- всички водородни атоми в киселинните молекули са заменени с метални атоми.
Киселинни соли- водородните атоми в киселината са частично заменени с метални атоми. Те се получават чрез неутрализиране на основа с излишък от киселина. За правилно име кисела сол,Необходимо е да се добави префиксът хидро- или дихидро- към името на нормална сол, в зависимост от броя на водородните атоми, включени в киселинната сол.
Например KHCO 3 - калиев бикарбонат, KH 2 PO 4 - калиев дихидроген ортофосфат
Трябва да се помни, че киселинните соли могат да образуват само две или повече основни киселини.
Основни соли- хидроксо групите на основата (ОН -) са частично заменени с киселинни остатъци. Да наименувам основна сол,необходимо е да се добави префиксът хидроксо- или дихидроксо- към името на нормална сол, в зависимост от броя на ОН групите, включени в солта.
Например, (CuOH) 2 CO 3 е меден (II) хидроксикарбонат.
Трябва да се помни, че основните соли могат да образуват само основи, съдържащи две или повече хидроксо групи.
Двойни соли- съдържат два различни катиона; получават се чрез кристализация от смесен разтвор на соли с различни катиони, но еднакви аниони. Например KAl(SO 4) 2, KNaSO 4.
Смесени соли- съдържат два различни аниона. Например Ca(OCl)Cl.
Хидратни соли (кристални хидрати) - съдържат молекули на кристализационна вода. Пример: Na 2 SO 4 10H 2 O.
Тривиални имена на често използвани неорганични вещества:
| Формула | Тривиално име |
| NaCl | халит, каменна сол, готварска сол |
| Na 2 SO 4 * 10H 2 O | Глауберова сол |
| NaNO3 | Натрий, чилийски нитрат |
| NaOH | сода каустик, сода каустик, сода каустик |
| Na 2 CO 3 * 10H 2 O | кристална сода |
| Na 2 CO 3 | калцинирана сода |
| NaHC03 | сода бикарбонат (питейна). |
| K2CO3 | поташ |
| КОН | каустичен калий |
| KCl | калиева сол, силвит |
| KClO3 | Бертолетова сол |
| KNO 3 | Калий, индийска селитра |
| К 3 | червена кръвна сол |
| К 4 | жълта кръвна сол |
| KFe 3+ | пруско синьо |
| KFe 2+ | Търнбул синьо |
| NH4CI | Амоняк |
| NH3*H2O | амоняк, амонячна вода |
| (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 | сол на Мор |
| CaO | негасена (прегорена) вар |
| Ca(OH) 2 | гасена вар, варна вода, варно мляко, варено тесто |
| СaSO 4 *2H 2 O | Гипс |
| CaCO3 | мрамор, варовик, креда, калцит |
| CaHPO 4 × 2H2O | Утайка |
| Ca(H2PO4)2 | двоен суперфосфат |
| Ca(H 2 PO 4) 2 +2CaSO 4 | прост суперфосфат |
| CaOCl 2 (Ca(OCl) 2 + CaCl 2) | избелващ прах |
| MgO | магнезия |
| MgSO4*7H20 | Английска (горчива) сол |
| Al2O3 | корунд, боксит, алуминий, рубин, сапфир |
| ° С | диамант, графит, сажди, въглища, кокс |
| AgNO3 | лапис |
| (CuOH) 2 CO 3 | малахит |
| Cu2S | меден блясък, халкоцит |
| CuSO 4 * 5H 2 O | меден сулфат |
| FeSO 4 * 7H 2 O | мастилен камък |
| FeS 2 | пирит, железен пирит, серен пирит |
| FeCO 3 | сидерит |
| Fe 2 O 3 | червена желязна руда, хематит |
| Fe 3 O 4 | магнитна желязна руда, магнетит |
| FeO × nH2O | кафява желязна руда, лимонит |
| H2SO4 × nSO 3 | олеумен разтвор на SO 3 в H 2 SO 4 |
| N2O | смехотворен газ |
| НЕ 2 | браун газ, лисича опашка |
| SO 3 | серен газ, серен анхидрид |
| SO 2 | серен диоксид, серен диоксид |
| CO | въглероден окис |
| CO2 | въглероден диоксид, сух лед, въглероден диоксид |
| SiO2 | силициев диоксид, кварц, речен пясък |
| CO+H2 | воден газ, синтез газ |
| Pb(CH3COO)2 | оловна захар |
| PbS | оловен блясък, галенит |
| ZnS | цинкова смес, сфалерит |
| HgCl2 | корозивен сублимат |
| HgS | цинобър |
ТРИВИАЛНИ НАИМЕНОВАНИЯ НА ВЕЩЕСТВАТА.В продължение на много векове и хилядолетия хората са използвали голямо разнообразие от вещества в своята практическа дейност. Доста от тях се споменават в Библията (те включват скъпоценни камъни, багрила и различни благовония). Разбира се, всеки от тях получи име. Разбира се, нямаше нищо общо със състава на веществото. Понякога името отразява външен вид или специално свойство, реално или фиктивно. Типичен пример е диамантът. На гръцки damasma – подчинение, опитомяване, damao – смазване; съответно адамас означава неразрушим (интересно е, че на арабски "ал-мас" означава най-твърдият, най-твърдият). В древни времена на този камък са приписвани чудодейни свойства, например това: ако поставите диамантен кристал между чук и наковалня, те по-скоро ще се разбият на парчета, отколкото „царят на камъните“ ще бъде повреден. Всъщност диамантът е много крехък и изобщо не може да издържи на удари. Но думата „диамант“ всъщност отразява свойството на шлифован диамант: на френски brilliant означава брилянтен.
Алхимиците измислиха много имена на веществата. Някои от тях са оцелели и до днес. По този начин името на елемента цинк (той е въведен в руския език от М. В. Ломоносов) вероятно идва от древногерманската tinka - „бяла“; Наистина, най-разпространеният цинков препарат, ZnO оксид, е бял. В същото време алхимиците измислиха много от най-фантастичните имена - отчасти поради философските си възгледи, отчасти - за да класифицират резултатите от своите експерименти. Например, те нарекоха същия цинков оксид „философска вълна“ (алхимиците получиха това вещество под формата на насипен прах). Други имена се основават на това как е получено веществото. Например метиловият алкохол се нарича дървесен алкохол, а калциевият ацетат се нарича „изгоряла дървесна сол“ (за получаването на двете вещества се използва суха дестилация на дървесина, което, разбира се, доведе до неговото овъгляване - „изгаряне“). Много често едно и също вещество получава няколко имена. Например дори до края на 18 век. имаше четири имена за меден сулфат, десет за меден карбонат и дванадесет за въглероден диоксид!
Описанието на химическите процедури също беше двусмислено. Така в произведенията на М. В. Ломоносов могат да се намерят препратки към „разтворена измет“, което може да обърка съвременния читател (въпреки че готварските книги понякога съдържат рецепти, които изискват „разтваряне на килограм захар в литър вода“ и „измет“ просто означава "утайка")
В момента имената на веществата се регулират от правилата на химическата номенклатура (от латинската номенклатура - списък с имена). В химията номенклатурата е система от правила, с помощта на която можете да дадете на всяко вещество „име“ и, обратно, знаейки „името“ на веществото, да запишете неговата химична формула. Разработването на унифицирана, недвусмислена, проста и удобна номенклатура не е лесна задача: достатъчно е да се каже, че дори днес няма пълно единство между химиците по този въпрос. С въпросите на номенклатурата се занимава специална комисия на Международния съюз по чиста и приложна химия - IUPAC (според началните букви на английското наименование International Union of Pure and Applied Chemistry). А националните комисии разработват правила за прилагане на препоръките на IUPAC към езика на тяхната страна. Така в руския език древният термин „оксид“ беше заменен с международния „оксид“, който беше отразен и в училищните учебници.
Анекдотични истории също са свързани с разработването на система от национални наименования на химични съединения. Например през 1870 г. комисията по химическа номенклатура на Руското физикохимично общество обсъди предложението на един химик да назове съединенията по същия принцип, по който се изграждат имена, бащини имена и фамилни имена на руски език. Например: Калиев Хлорович (KCl), Калиев Хлорович Трикислов (KClO 3), Хлор Водородович (HCl), Водород Кислородович (H 2 O). След дълъг дебат комисията реши да отложи обсъждането на този въпрос за януари, без да уточнява коя година. Оттогава комисията не се е връщала към този въпрос.
Съвременната химическа номенклатура е на повече от два века. През 1787 г. известният френски химик Антоан Лоран Лавоазие представя резултатите от работата на ръководената от него комисия за създаване на нова химическа номенклатура пред Академията на науките в Париж. В съответствие с предложенията на комисията бяха дадени нови имена на химични елементи, както и на сложни вещества, като се вземе предвид техният състав. Имената на елементите бяха избрани така, че да отразяват характеристиките на техните химични свойства. Така елементът, който Пристли по-рано наричаше „дефлогистиран въздух“, Шееле - „огнен въздух“, а самият Лавоазие - „жизнен въздух“, според новата номенклатура, получи името кислород (по това време се смяташе, че киселините задължително включват този елемент). Киселините са кръстени на съответните им елементи; в резултат на това „нитратната димна киселина“ се превръща в азотна киселина, а „витриолното масло“ в сярна киселина. За обозначаване на соли започнаха да се използват имената на киселини и съответните метали (или амоний).
Приемането на нова химическа номенклатура направи възможно систематизирането на обширен фактически материал и значително улесни изучаването на химията. Въпреки всички промени, основните принципи, заложени от Лавоазие, са запазени и до днес. Въпреки това сред химиците и особено сред миряните са запазени много така наречените тривиални (от латински trivialis - обикновен) имена, които понякога се използват неправилно. Например, на човек, който се чувства зле, се предлага да „помирише амоняк“. За химик това е глупост, тъй като амонякът (амониев хлорид) е сол без мирис. В този случай амонякът се бърка с амоняка, който наистина има остра миризма и стимулира дихателния център.
Много тривиални наименования на химически съединения все още се използват от художници, технолози и строители (охра, мумия, червено олово, цинобър, кал, пух и др.). Още по-тривиални имена сред лекарствата. В справочниците можете да намерите до дузина или повече различни синоними за едно и също лекарство, което се дължи главно на търговски марки, приети в различни страни (например местен пирацетам и вносен ноотропил, унгарски седуксен и полски реланиум и др.).
Химиците също често използват тривиални имена за вещества, понякога доста интересни. Например 1,2,4,5-тетраметилбензенът носи тривиалното име "дурол", а 1,2,3,5-тетраметилбензенът - "изодурол". Едно тривиално име е много по-удобно, ако за всички е очевидно за какво говорим. Например, дори химик никога няма да нарече обикновената захар „алфа-D-глюкопиранозил-бета-D-фруктофуранозид“, а използва тривиалното име за това вещество - захароза. И дори в неорганичната химия систематичното, строго номенклатурно наименование на много съединения може да бъде тромаво и неудобно, например: O 2 - диоксиген, O 3 - трикислород, P 4 O 10 - тетрафосфорен декаоксид, H 3 PO 4 - водороден тетраоксофосфат (V) , BaSO 3 – бариев триоксосулфат, Cs 2 Fe(SO 4) 2 – желязо(II)-дицезиев тетраоксосулфат(VI) и др. И въпреки че систематичното наименование напълно отразява състава на веществото, на практика се използват тривиални имена: озон, фосфорна киселина и др.
Сред химиците имената на много съединения също са често срещани, особено сложни соли, като солта на Zeise K.H 2 O - кръстена на датския химик William Zeise. Такива кратки имена са много удобни. Например вместо „калиев нитродисулфонат“ химикът ще каже „сол на Фреми“, вместо „кристален хидрат на двоен амониев железен (II) сулфат“ - сол на Мор и т.н.
Таблицата показва най-често срещаните тривиални (ежедневни) наименования на някои химични съединения, с изключение на тясно специализирани, остарели медицински термини и имена на минерали, както и техните традиционни химични наименования.
| Таблица 1. ТРИВИАЛНИ (БИТОВИ) ИМЕНА НА НЯКОИ ХИМИЧЕСКИ СЪЕДИНЕНИЯ | ||
| Тривиално име | Химично наименование | Формула |
| алабастър | Калциев сулфат хидрат (2/1) | 2CaSO4 . H2O |
| Анхидрит | Калциев сулфат | CaSO4 |
| Орпимент | Арсенов сулфид | Като 2 S 3 |
| Бяло олово | Основен оловен карбонат | 2PbCO3 . Pb(OH)2 |
| Титаново бяло | Титанов(IV) оксид | TiO2 |
| Цинкова замазка | Цинков оксид | ZnO |
| пруско синьо | Желязо(III)-калиев хексацианоферат(II) | KFe |
| Бертолетова сол | Калиев хлорат | KClO3 |
| Блатен газ | Метан | CH 4 |
| Боракс | Натриев тетраборат тетрахидрат | Na2B4O7 . 10H2O |
| Смехотворен газ | Азотен оксид (I) | N2O |
| Хипосулфит (снимка) | Натриев тиосулфат пентахидрат | Na2S2O3 . 5H 2 O |
| Глауберова сол | Натриев сулфат декахидрат | Na2SO4 . 10H2O |
| Оловен кал | Оловен (II) оксид | PbO |
| Алуминий | Алуминиев оксид | Al2O3 |
| Английска сол | Магнезиев сулфат хептахидрат | MgSO4 . 7H2O |
| Сода каустик (каустик) | Натриев хидроксид | NaOH |
| Каустичен калий | Калиев хидроксид | КОН |
| Жълта кръвна сол | Калиев хексацианоферат (III) трихидрат | K4Fe(CN)6 . 3H2O |
| Кадмиево жълто | Кадмиев сулфид | CdS |
| магнезия | Магнезиев оксид | MgO |
| Гасена вар (пух) | Калциев хидроксид | Ca(OH) 2 |
| Изгорена вар (негасена вар, вряща вода) | Калциев оксид | SaO |
| Каломел | Живачен(I) хлорид | Hg2Cl2 |
| Карборунд | Силициев карбид | SiC |
| стипца | Додекахидрати на двойни сулфати на 3- и 1-валентни метали или амоний (например калиева стипца) | M I M III (SO 4) 2 . 12H 2 O (M I – Na, K, Rb, Cs, Tl, NH 4 катиони; M III – Al, Ga, In, Tl, Ti, V, Cr, Fe, Co, Mn, Rh, Ir катиони) |
| Цинобър | Живачен сулфид | HgS |
| Червена кръвна сол | Калиев хексацианоферат (II) | K 3 Fe(CN) 6 |
| Силициев диоксид | Силициев оксид | SiO2 |
| Vitriol масло (акумулаторна киселина) | Сярна киселина | H2SO4 |
| Витриол | Кристални хидрати на сулфати на редица двувалентни метали | M II SO 4 . 7H 2 O (M II – Fe, Co, Ni, Zn, Mn катиони) |
| Лапис | Сребърен нитрат | AgNO3 |
| Урея | Урея | CO(NH2)2 |
| Амоняк | Воден разтвор на амоняк | NH 3 . х H2O |
| Амоняк | Амониев хлорид | NH4CI |
| олеум | Разтвор на серен (III) оксид в сярна киселина | H2SO4 . х SO 3 |
| Перхидрол | 30% воден разтвор на водороден прекис | H 2 O 2 |
| Флуороводородна киселина | Воден разтвор на флуороводород | HF |
| Трапезна (каменна) сол | Натриев хлорид | NaCl |
| поташ | Калиев карбонат | K 2 CO 3 |
| Разтворимо стъкло | Натриев силикат нонахидрат | Na 2 SiO 3 . 9H2O |
| Оловна захар | Оловен ацетат трихидрат | Pb(CH3COO)2 . 3H2O |
| Seignet сол | Калиев натриев тартарат тетрахидрат | KNaC4H4O6 . 4H2O |
| Амониев нитрат | Амониев нитрат | NH4NO3 |
| Калиев нитрат (индийски) | Калиев нитрат | KNO 3 |
| норвежка селитра | Калциев нитрат | Ca(NO3)2 |
| Чилийска селитра | Натриев нитрат | NaNO3 |
| Сярен черен дроб | Натриеви полисулфиди | Na2S х |
| серен диоксид | Серен (IV) оксид | SO 2 |
| Серен анхидрид | Серен (VI) оксид | SO 3 |
| Цвят на сярата | Фина сяра на прах | С |
| Силициев гел | Изсушен гел от силициева киселина | SiO2 . х H2O |
| Циановодородна киселина | Циановодород | HCN |
| калцинирана сода | Натриев карбонат | Na 2 CO 3 |
| Сода каустик (виж Сода каустик) | ||
| Сода за пиене | Сода бикарбонат | NaHC03 |
| Фолио | Станиол | сн |
| Корозивен сублимат | Живачен(II) хлорид | HgCl2 |
| Двоен суперфосфат | Калциев дихидроген фосфат хидрат | Ca(H2PO4)2 . H 2 O |
| Прост суперфосфат | Същото се смесва с CaSO 4 | |
| Златен лист | Калай(IV) сулфид или златно фолио | SnS2, Au |
| Оловен минимум | Оловен (IV) оксид - неоловен (II) | Pb 3 O 4 (Pb 2 II Pb IV O 4) |
| Желязо миниум | Дижелезен(III)-железен(II) оксид | Fe 3 O 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 |
| Сух лед | Твърд въглероден оксид (IV) | CO2 |
| Избелващ прах | Смесен хлорид-калциев хипохлорит | Ca(OCl)Cl |
| Въглероден окис | Въглероден(II) оксид | CO |
| Въглероден двуокис | Въглероден окис | CO 2 |
| Фосген | Карбонил дихлорид | COCl2 |
| Хром зелено | Хром(III) оксид | Cr2O3 |
| Chrompic (калий) | Калиев дихромат | K2Cr2O7 |
| verdigris | Основен меден ацетат | Cu(OH)2 . х Cu(CH3COO)2 |
Иля Леенсън
Е, за да завършим запознаването с алкохолите, ще дам формулата на друго добре известно вещество - холестерол. Не всеки знае, че това е едновалентен алкохол!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
Маркирах хидроксилната група в него в червено.
Карбоксилни киселини
Всеки винопроизводител знае, че виното трябва да се съхранява без достъп на въздух. Иначе ще вкисне. Но химиците знаят причината - ако добавите още един кислороден атом към алкохол, ще получите киселина.Нека да разгледаме формулите на киселините, които се получават от вече познатите ни алкохоли:
| вещество | Скелетна формула | Брутна формула | ||
|---|---|---|---|---|
| Метанова киселина (мравчена киселина) |
H/C`|O|\OH | HCOOH | O//\OH | |
| Етанова киселина (оцетна киселина) |
H-C-C\O-H; H|#C|H | CH3-COOH | /`|O|\OH | |
| Пропанова киселина (метилоцетна киселина) |
H-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H | СН3-СН2-СООН | \/`|O|\OH | |
| Бутанова киселина (маслена киселина) |
H-C-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | СН3-СН2-СН2-СООН | /\/`|O|\OH | |
| Обобщена формула | (R)-C\О-Х | (R)-COOH или (R)-CO2H | (R)/`|O|\OH |
Отличителна черта на органичните киселини е наличието на карбоксилна група (COOH), която придава на такива вещества киселинни свойства.
Който е опитвал оцет знае, че е много кисел. Причината за това е наличието на оцетна киселина в него. Обикновено трапезният оцет съдържа между 3 и 15% оцетна киселина, а останалото (предимно) вода. Консумацията на оцетна киселина в неразредена форма представлява опасност за живота.
Карбоксилните киселини могат да имат множество карбоксилни групи. В този случай те се наричат: двуосновен, триосновени т.н...
Хранителните продукти съдържат много други органични киселини. Ето само няколко от тях:
Името на тези киселини съответства на хранителните продукти, в които се съдържат. Между другото, имайте предвид, че тук има киселини, които също имат хидроксилна група, характерна за алкохолите. Такива вещества се наричат хидроксикарбоксилни киселини(или хидрокси киселини).
Отдолу под всяка от киселините има знак, указващ името на групата органични вещества, към която принадлежи.
Радикали
Радикалите са друга концепция, която е повлияла на химичните формули. Самата дума вероятно е известна на всички, но в химията радикалите нямат нищо общо с политиците, бунтовниците и други граждани с активна позиция.
Тук това са само фрагменти от молекули. И сега ще разберем какво ги прави специални и ще се запознаем с нов начин за писане на химични формули.
Обобщените формули вече са споменати няколко пъти в текста: алкохоли - (R)-OH и карбоксилни киселини - (R)-COOH. Нека ви напомня, че -OH и -COOH са функционални групи. Но R е радикал. Не напразно той е изобразен като буквата R.
За да бъдем по-конкретни, едновалентен радикал е част от молекула без един водороден атом. Е, ако извадиш два водородни атома, получаваш двувалентен радикал.
Радикалите в химията получиха собствени имена. Някои от тях дори получиха латински обозначения, подобни на обозначенията на елементите. И освен това, понякога във формулите радикалите могат да бъдат посочени в съкратена форма, напомняща повече на брутните формули.
Всичко това е демонстрирано в следващата таблица.
| Име | Структурна формула | Обозначаване | Кратка формула | Пример за алкохол | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Метил | CH3-() | аз | CH3 | (Ме)-ОН | CH3OH | |
| Етил | CH3-CH2-() | Et | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Прерязах | CH3-CH2-CH2-() | Пр | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| Изопропил | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| Фенил | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Мисля, че тук всичко е ясно. Искам само да обърна внимание на колоната, в която са дадени примери за алкохоли. Някои радикали са написани във форма, която прилича на брутната формула, но функционалната група е написана отделно. Например CH3-CH2-OH се превръща в C2H5OH.
А за разклонени вериги като изопропил се използват структури със скоби.
Има и такова явление като свободни радикали. Това са радикали, които по някаква причина са се отделили от функционални групи. В този случай едно от правилата, с които започнахме да изучаваме формулите, е нарушено: броят на химичните връзки вече не съответства на валентността на един от атомите. Е, или можем да кажем, че една от връзките става отворена в единия край. Свободните радикали обикновено живеят за кратко време, тъй като молекулите са склонни да се върнат към стабилно състояние.
Въведение в азота. Амини
Предлагам да се запозная с друг елемент, който е част от много органични съединения. Това азот.
Означава се с латинската буква ни има валентност три.
Нека да видим какви вещества се получават, ако към познатите въглеводороди се добави азот:
| вещество | Разширена структурна формула | Опростена структурна формула | Скелетна формула | Брутна формула |
|---|---|---|---|---|
| Аминометан (метиламин) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Аминоетан (етиламин) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Диметиламин | H-C-N<`|H>-С=Н; H|#-3|H; H|#2|H | $L(1,3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3 | /Н<_(y-.5)H>\ | |
| Аминобензен (Анилин) |
H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| Триетиламин | $наклон(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C<`-H><-H>`|C<`-H><-H>`|З | CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-СН2-СН3 | \/Н<`|/>\| |
Както вероятно вече се досещате от имената, всички тези вещества са обединени под общото име амини. Функционалната група ()-NH2 се нарича амино група. Ето някои общи формули на амини:
Като цяло тук няма специални иновации. Ако тези формули са ви ясни, тогава можете спокойно да се включите в по-нататъшно изучаване на органична химия, като използвате учебник или интернет.
Но бих искал да говоря и за формулите в неорганичната химия. Ще видите колко лесно ще бъде да ги разберете, след като изучавате структурата на органичните молекули.
Рационални формули
Не трябва да се заключава, че неорганичната химия е по-лесна от органичната химия. Разбира се, неорганичните молекули са склонни да изглеждат много по-прости, защото не са склонни да образуват сложни структури като въглеводородите. Но тогава трябва да изучим повече от сто елемента, които изграждат периодичната таблица. И тези елементи са склонни да се комбинират според техните химични свойства, но с множество изключения.
Така че няма да ви кажа нищо от това. Темата на моята статия е химичните формули. И с тях всичко е сравнително просто.
Най-често се използва в неорганичната химия рационални формули. И сега ще разберем как се различават от вече познатите ни.
Първо, нека се запознаем с още един елемент - калций. Това също е много често срещан елемент.
Обозначава се оки има валентност две. Нека да видим какви съединения образува с въглерода, кислорода и водорода, които познаваме.
| вещество | Структурна формула | Рационална формула | Брутна формула |
|---|---|---|---|
| Калциев оксид | Ca=O | CaO | |
| Калциев хидроксид | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Калциев карбонат | $наклон(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| Калциев бикарбонат | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| Карбонова киселина | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
На пръв поглед се вижда, че рационалната формула е нещо средно между структурна и груба формула. Но все още не е много ясно как се получават. За да разберете значението на тези формули, трябва да вземете предвид химичните реакции, в които участват веществата.
Калцият в чиста форма е мек бял метал. Не се среща в природата. Но е напълно възможно да го купите в химически магазин. Обикновено се съхранява в специални буркани без достъп на въздух. Защото във въздуха реагира с кислорода. Всъщност, затова не се среща в природата.
И така, реакцията на калция с кислорода:
2Ca + O2 -> 2CaO
Числото 2 пред формулата на дадено вещество означава, че в реакцията участват 2 молекули.
Калцият и кислородът произвеждат калциев оксид. Това вещество също не се среща в природата, защото реагира с вода:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Резултатът е калциев хидроксид. Ако се вгледате внимателно в неговата структурна формула (в предишната таблица), можете да видите, че той е образуван от един калциев атом и две хидроксилни групи, с които вече сме запознати.
Това са законите на химията: ако се добави хидроксилна група към органично вещество, се получава алкохол, а ако се добави към метал, се получава хидроксид.
Но калциевият хидроксид не се среща в природата поради наличието на въглероден диоксид във въздуха. Мисля, че всеки е чувал за този газ. Образува се при дишане на хора и животни, при изгаряне на въглища и нефтопродукти, при пожари и вулканични изригвания. Следователно той винаги присъства във въздуха. Но също така се разтваря доста добре във вода, образувайки въглена киселина:
CO2 + H2O<=>H2CO3
Знак<=>показва, че реакцията може да протече и в двете посоки при еднакви условия.
Така калциевият хидроксид, разтворен във вода, реагира с въглена киселина и се превръща в слабо разтворим калциев карбонат:
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
Стрелка надолу означава, че в резултат на реакцията веществото се утаява.
При по-нататъшен контакт на калциев карбонат с въглероден диоксид в присъствието на вода възниква обратима реакция за образуване на кисела сол - калциев бикарбонат, който е силно разтворим във вода
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
Този процес влияе върху твърдостта на водата. Когато температурата се повиши, бикарбонатът се превръща обратно в карбонат. Следователно в райони с твърда вода в чайниците се образува котлен камък.
Креда, варовик, мрамор, туф и много други минерали са до голяма степен съставени от калциев карбонат. Среща се и в корали, черупки на мекотели, животински кости и др.
Но ако калциевият карбонат се нагрее на много висока температура, той ще се превърне в калциев оксид и въглероден диоксид.
Тази кратка история за цикъла на калций в природата трябва да обясни защо са необходими рационални формули. И така, рационалните формули са написани така, че функционалните групи да са видими. В нашия случай това е:
Освен това отделните елементи - Ca, H, O (в оксиди) - също са независими групи.йони
Мисля, че е време да се запознаем с йоните. Тази дума вероятно е позната на всички. И след изучаване на функционалните групи, не ни струва нищо да разберем какви са тези йони.
Като цяло естеството на химичните връзки обикновено е, че някои елементи отдават електрони, докато други ги получават. Електроните са частици с отрицателен заряд. Елемент с пълен набор от електрони има нулев заряд. Ако е отдал електрон, тогава зарядът му става положителен, а ако го е приел, тогава той става отрицателен. Например, водородът има само един електрон, който се отказва доста лесно, превръщайки се в положителен йон. Има специален запис за това в химичните формули:
H2O<=>H^+ + OH^-
Тук виждаме това като резултат електролитна дисоциацияводата се разпада на положително зареден водороден йон и отрицателно заредена ОН група. Йонът ОН^- се нарича хидроксиден йон. Не трябва да се бърка с хидроксилната група, която не е йон, а част от някакъв вид молекула. Знакът + или - в горния десен ъгъл показва заряда на йона.
Но въглеродната киселина никога не съществува като самостоятелно вещество. Всъщност това е смес от водородни йони и карбонатни йони (или бикарбонатни йони):
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Карбонатният йон има заряд 2-. Това означава, че към него са добавени два електрона.
Отрицателно заредените йони се наричат аниони. Обикновено те включват киселинни остатъци.
Положително заредени йони - катиони. Най-често това са водород и метали.
И тук вероятно можете напълно да разберете значението на рационалните формули. В тях първо се изписва катионът, а след това анионът. Дори ако формулата не съдържа никакви такси.
Вероятно вече се досещате, че йоните могат да бъдат описани не само с рационални формули. Ето скелетната формула на бикарбонатния анион:
Тук зарядът е посочен непосредствено до кислородния атом, който е получил допълнителен електрон и следователно е загубил една линия. Просто казано, всеки допълнителен електрон намалява броя на химическите връзки, изобразени в структурната формула. От друга страна, ако някой възел от структурната формула има знак +, тогава той има допълнителна пръчка. Както винаги, този факт трябва да бъде демонстриран с пример. Но сред познатите ни вещества няма нито един катион, който да се състои от няколко атома.
И такова вещество е амоняк. Неговият воден разтвор често се нарича амоняки е включен във всеки комплект за първа помощ. Амонякът е съединение на водород и азот и има рационалната формула NH3. Помислете за химичната реакция, която възниква, когато амонякът се разтвори във вода:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
Същото нещо, но използвайки структурни формули:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H
От дясната страна виждаме два йона. Те са се образували в резултат на преместването на един водороден атом от водна молекула към амонячна молекула. Но този атом се движеше без своя електрон. Анионът вече ни е познат - той е хидроксиден йон. И катионът се нарича амоний. Проявява свойства, подобни на металите. Например, може да се комбинира с киселинен остатък. Веществото, образувано чрез комбиниране на амоний с карбонатен анион, се нарича амониев карбонат: (NH4)2CO3.
Ето уравнението на реакцията за взаимодействие на амоний с карбонатен анион, написано под формата на структурни формули:
2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|З
Но в тази форма уравнението на реакцията е дадено за демонстрационни цели. Обикновено уравненията използват рационални формули:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
Хил система
Така че можем да приемем, че вече сме изучавали структурни и рационални формули. Но има още един въпрос, който си струва да разгледаме по-подробно. Как брутните формули се различават от рационалните?
Знаем защо рационалната формула на въглеродната киселина е написана H2CO3, а не по друг начин. (Първи са двата водородни катиона, следвани от карбонатния анион.) Но защо брутната формула е написана CH2O3?
По принцип рационалната формула на въглеродната киселина може да се счита за истинска формула, тъй като няма повтарящи се елементи. За разлика от NH4OH или Ca(OH)2.
Но към брутните формули много често се прилага допълнително правило, което определя реда на елементите. Правилото е съвсем просто: първо се поставя въглеродът, след това водородът и след това останалите елементи по азбучен ред.
Така излиза CH2O3 - въглерод, водород, кислород. Това се нарича система Хил. Използва се в почти всички химически справочници. И в тази статия също.
Малко за системата easyChem
Вместо заключение бих искал да говоря за системата easyChem. Той е проектиран така, че всички формули, които обсъждахме тук, да могат лесно да бъдат вмъкнати в текста. Всъщност всички формули в тази статия са начертани с помощта на easyChem.
Защо изобщо се нуждаем от някаква система за извеждане на формули? Работата е там, че стандартният начин за показване на информация в интернет браузърите е езикът за маркиране на хипертекст (HTML). Той е фокусиран върху обработката на текстова информация.
Рационалните и брутните формули могат да бъдат изобразени с помощта на текст. Дори някои опростени структурни формули също могат да бъдат написани в текст, например алкохол CH3-CH2-OH. Въпреки че за това ще трябва да използвате следния запис в HTML: CH 3-CH 2-ОХ.
Това разбира се създава някои трудности, но можете да живеете с тях. Но как да изобразим структурната формула? По принцип можете да използвате шрифт с едно пространство:
H H | | H-C-C-O-H | | H H Разбира се, не изглежда много хубаво, но също така е възможно.
Истинският проблем идва, когато се опитвате да нарисувате бензенови пръстени и когато използвате скелетни формули. Не остава друг начин освен свързване на растерно изображение. Растерите се съхраняват в отделни файлове. Браузърите могат да включват изображения във формат gif, png или jpeg.
За да създадете такива файлове, е необходим графичен редактор. Например Photoshop. Но познавам Photoshop повече от 10 години и мога да кажа със сигурност, че той е много зле подходящ за изобразяване на химически формули.
Молекулярните редактори се справят много по-добре с тази задача. Но с голям брой формули, всяка от които се съхранява в отделен файл, е доста лесно да се объркате в тях.
Например броят на формулите в тази статия е . Те се показват под формата на графични изображения (останалите с помощта на HTML инструменти).
Системата easyChem ви позволява да съхранявате всички формули директно в HTML документ в текстов вид. Според мен това е много удобно.
Освен това брутните формули в тази статия се изчисляват автоматично. Тъй като easyChem работи на два етапа: първо текстовото описание се преобразува в информационна структура (графика), след което върху тази структура могат да се извършват различни действия. Сред тях могат да се отбележат следните функции: изчисляване на молекулното тегло, преобразуване в брутна формула, проверка за възможността за извеждане като текст, графично и текстово изобразяване.
Затова, за да подготвя тази статия, използвах само текстов редактор. Освен това не трябваше да мисля коя от формулите ще бъде графична и коя ще бъде текстова.
Ето няколко примера, които разкриват тайната на подготовката на текста на статия: Описанията от лявата колона автоматично се превръщат във формули във втората колона.
В първия ред описанието на рационалната формула е много подобно на показания резултат. Единствената разлика е, че числените коефициенти се показват междуредово.
Във втория ред разширената формула е дадена под формата на три отделни вериги, разделени със символ; Мисля, че е лесно да се види, че текстовото описание в много отношения напомня на действията, които биха били необходими за изобразяване на формулата с молив върху хартия.
Третият ред демонстрира използването на наклонени линии с помощта на символите \ и /. Знакът ` (обратна отметка) означава, че линията е начертана отдясно наляво (или отдолу нагоре).
Тук има много повече подробности документацияпри използване на системата easyChem.
Позволете ми да завърша тази статия и да ви пожелая успех в изучаването на химия.
