Zusammenfassung zum Thema:
Chemische Formel
Chemische Formel- Reflexion von Informationen über die Zusammensetzung und Struktur von Stoffen mit Hilfe chemischer Zeichen, Zahlen und Trennzeichen – Klammern.
Die Zusammensetzung der Moleküle komplexer Stoffe wird durch chemische Formeln ausgedrückt.
Anhand der chemischen Formel können Sie den Namen des Stoffes angeben.
Die chemische Formel bedeutet:
- 1 Molekül oder 1 Mol einer Substanz;
- qualitative Zusammensetzung (aus welchen chemischen Elementen der Stoff besteht);
- quantitative Zusammensetzung (wie viele Atome jedes Elements enthält ein Molekül einer Substanz).
- Die Formel H N O 3 bedeutet:
- Salpetersäure;
- 1 Molekül Salpetersäure oder 1 Mol Salpetersäure;
- qualitative Zusammensetzung: Das Salpetersäuremolekül besteht aus Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff;
- Quantitative Zusammensetzung: Ein Salpetersäuremolekül enthält ein Atom des Wasserstoffelements, ein Atom des Stickstoffelements und drei Atome des Sauerstoffelements.
Arten
Derzeit werden folgende Arten chemischer Formeln unterschieden:
- Die einfachste Formel. Sie kann empirisch ermittelt werden, indem das Verhältnis der chemischen Elemente in einer Substanz anhand der Werte der Atommasse der Elemente bestimmt wird. Die einfachste Formel von Wasser ist also H 2 O und die einfachste Formel von Benzol CH (im Gegensatz zu C 6 H 6 - wahr, siehe unten). Atome in Formeln werden durch Vorzeichen chemischer Elemente und ihre relative Anzahl durch Zahlen im Format von Indizes bezeichnet.
- Wahre Formel. Kann ermittelt werden, wenn das Molekulargewicht der Substanz bekannt ist. Die wahre Formel von Wasser ist H 2 O, was mit der einfachsten übereinstimmt. Die wahre Formel von Benzol lautet C 6 H 6, die sich von der einfachsten unterscheidet. Echte Formeln werden auch Bruttoformeln oder empirische Formeln genannt. Sie spiegeln die Zusammensetzung wider, nicht jedoch die Struktur der Moleküle des Stoffes. Die wahre Formel zeigt die genaue Anzahl der Atome jedes Elements in einem Molekül. Diese Zahl entspricht dem Index – einer kleinen Zahl nach dem Symbol des entsprechenden Elements. Wenn der Index 1 ist, also nur ein Atom eines bestimmten Elements im Molekül vorhanden ist, wird ein solcher Index nicht angezeigt.
- rationale Formel. In rationalen Formeln werden Atomgruppen unterschieden, die für Klassen chemischer Verbindungen charakteristisch sind. Bei Alkoholen wird beispielsweise die -OH-Gruppe unterschieden. Beim Schreiben einer rationalen Formel werden solche Atomgruppen in Klammern (OH) eingeschlossen. Die Anzahl der sich wiederholenden Gruppen wird durch Zahlen im tiefgestellten Format angegeben, die unmittelbar nach der schließenden Klammer stehen. Eckige Klammern werden verwendet, um die Struktur komplexer Verbindungen wiederzugeben. K 4 ist beispielsweise Kaliumhexacyanocobaltoat. Rationale Formeln liegen oft in halberweiterter Form vor, bei der ein Teil identischer Atome separat dargestellt wird, um die Struktur eines Substanzmoleküls besser wiederzugeben.
- Strukturformel. Zeigt grafisch die gegenseitige Anordnung der Atome in einem Molekül. Chemische Bindungen zwischen Atomen werden durch Linien angezeigt. Es gibt zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) Formeln. Zweidimensional stellen eine Widerspiegelung der Struktur der Materie auf einer Ebene dar. Dreidimensional ermöglicht es uns, seine Zusammensetzung, gegenseitige Anordnung, Bindungen und Abstände zwischen Atomen darzustellen, die den theoretischen Modellen der Struktur der Materie am nächsten kommen.
- Ethanol
- Die einfachste Formel C 2 H 6 O
- Wahre, empirische oder grobe Formel: C 2 H 6 O
- Rationale Formel: C 2 H 5 OH
- Rationale Formel in halbexpandierter Form: CH 3 CH 2 OH
- Strukturformel (2D):
Es gibt andere Möglichkeiten, chemische Formeln zu schreiben. Neue Methoden erschienen Ende der 1980er Jahre mit der Entwicklung von Personalcomputern (SMILES, WLN, ROSDAL, SLN usw.). Für die Arbeit mit chemischen Formeln verwenden Personalcomputer auch spezielle Software, sogenannte Molekulareditoren.
Anmerkungen
- 1 2 3 Grundkonzepte der Chemie – de.gubkin.ru/chemistry/ch1-th/node6.html
Diese Zusammenfassung basiert auf einem Artikel aus der russischen Wikipedia. Die Synchronisierung wurde am 10.07.11 um 17:38:37 Uhr abgeschlossen
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Derzeit werden folgende Arten chemischer Formeln unterschieden:
- Die einfachste Formel. Sie kann empirisch ermittelt werden, indem das Verhältnis der chemischen Elemente in einer Substanz anhand der Werte der Atommasse der Elemente bestimmt wird. Die einfachste Formel von Wasser ist also H 2 O und die einfachste Formel von Benzol CH (im Gegensatz zu C 6 H 6 - wahr, siehe unten). Atome in Formeln werden durch Vorzeichen chemischer Elemente und ihre relative Anzahl durch Zahlen im Format von Indizes bezeichnet.
- Empirische Formel. Verschiedene Autoren können sich auf diesen Begriff beziehen das einfachste, WAHR oder rational Formeln
- Wahre Formel. Kann ermittelt werden, wenn das Molekulargewicht der Substanz bekannt ist. Die wahre Formel von Wasser ist H 2 O, was mit der einfachsten übereinstimmt. Die wahre Formel von Benzol lautet C 6 H 6, die sich von der einfachsten unterscheidet. Es werden auch wahre Formeln genannt Bruttoformeln. Sie spiegeln die Zusammensetzung wider, nicht jedoch die Struktur der Moleküle des Stoffes. Die wahre Formel zeigt die genaue Anzahl der Atome jedes Elements in einem Molekül. Diese Zahl entspricht dem Index – einer kleinen Zahl nach dem Symbol des entsprechenden Elements. Wenn der Index 1 ist, also nur ein Atom eines bestimmten Elements im Molekül vorhanden ist, wird ein solcher Index nicht angezeigt.
- rationale Formel. In rationalen Formeln werden Atomgruppen unterschieden, die für Klassen chemischer Verbindungen charakteristisch sind. Bei Alkoholen wird beispielsweise die -OH-Gruppe unterschieden. Beim Schreiben einer rationalen Formel werden solche Atomgruppen in Klammern (OH) eingeschlossen. Die Anzahl der sich wiederholenden Gruppen wird durch Zahlen im tiefgestellten Format angegeben, die unmittelbar nach der schließenden Klammer stehen. Eckige Klammern werden verwendet, um die Struktur komplexer Verbindungen wiederzugeben. K 4 ist beispielsweise Kaliumhexacyanocobaltat. Rationale Formeln liegen oft in halberweiterter Form vor, bei der ein Teil identischer Atome separat dargestellt wird, um die Struktur eines Substanzmoleküls besser wiederzugeben.
- Strukturformel. Zeigt grafisch die gegenseitige Anordnung der Atome in einem Molekül. Chemische Bindungen zwischen Atomen werden durch Linien angezeigt. Es gibt zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) Formeln. Zweidimensional stellen eine Widerspiegelung der Struktur der Materie auf einer Ebene dar. Dreidimensional ermöglicht es uns, seine Zusammensetzung, gegenseitige Anordnung, Bindungen und Abstände zwischen Atomen darzustellen, die den theoretischen Modellen der Struktur der Materie am nächsten kommen.
- Ethanol
- Die einfachste Formel C 2 H 6 O
- Wahre, empirische oder grobe Formel: C 2 H 6 O
- Rationale Formel: C 2 H 5 OH
- Rationale Formel in halbexpandierter Form: CH 3 CH 2 OH
- Strukturformel (2D):
Es gibt andere Möglichkeiten, chemische Formeln zu schreiben. Neue Methoden erschienen Ende der 1980er Jahre mit der Entwicklung der Personalcomputertechnologie (SMILES, WLN, ROSDAL, SLN usw.). Für die Arbeit mit chemischen Formeln verwenden Personalcomputer auch spezielle Software, sogenannte Molekulareditoren.
Brutto-, Struktur- und elektronische Formeln von Verbindungen
Vutlerovs zweites Postulat. Die chemische Reaktivität bestimmter Atomgruppen hängt im Wesentlichen von ihrer chemischen Umgebung ab, also davon, zu welchen Atomen oder Atomgruppen eine bestimmte Gruppe benachbart ist.
Die Verbindungsformeln, die wir beim Studium der anorganischen Chemie verwendet haben, spiegeln nur die Anzahl der Atome eines bestimmten Elements in einem Molekül wider. Solche Formeln werden „Bruttoformeln“ oder „Molekülformeln“ genannt.
Wie aus dem ersten Postulat von Vutlerov hervorgeht, ist in der organischen Chemie nicht nur die Anzahl bestimmter Atome in einem Molekül wichtig, sondern auch die Reihenfolge ihrer Bindung, d. h. es ist nicht immer ratsam, für organische Verbindungen empirische Formeln zu verwenden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit haben wir beispielsweise bei der Betrachtung der Struktur des Methanmoleküls Strukturformeln verwendet – eine schematische Darstellung der Reihenfolge der Bindung von Atomen zu einem Molekül. Bei der Darstellung von Strukturformeln wird eine chemische Bindung durch einen Strich, eine Doppelbindung durch zwei Striche usw. gekennzeichnet.
Die elektronische Formel (oder Lewis-Formel) ist der Strukturformel sehr ähnlich, allerdings werden in diesem Fall nicht gebildete Bindungen dargestellt, sondern Elektronen, sowohl solche, die eine Bindung eingehen, als auch solche, die keine Bindung eingehen.
Beispielsweise kann die bereits betrachtete Sulfatsäure mit den folgenden Formeln geschrieben werden. Die Bruttoformel lautet H 2 80 4 , die Struktur- und elektronischen Formeln lauten wie folgt:
Strukturformeln organische Verbindungen
Fast alle organischen Substanzen bestehen aus Molekülen, deren Zusammensetzung durch chemische Formeln ausgedrückt wird, zum Beispiel CH 4, C 4 H 10, C 2 H 4 O 2. Wie ist die Struktur organischer Moleküle? Diese Frage wurde Mitte des 19. Jahrhunderts von den Begründern der organischen Chemie, F. Kekule und A. M. Vutlerov, gestellt. Sie untersuchten die Zusammensetzung und Eigenschaften verschiedener organischer Substanzen und kamen zu folgenden Schlussfolgerungen:
Die Atome in den Molekülen organischer Stoffe sind entsprechend ihrer Wertigkeit in einer bestimmten Reihenfolge durch chemische Bindungen verbunden. Diese Abfolge wird chemische Struktur genannt;
Kohlenstoffatome in allen organischen Verbindungen sind chotivalent und andere Elemente weisen ihre charakteristischen Valenzen auf.
Diese Bestimmungen bilden die Grundlage der Theorie der Struktur organischer Verbindungen, die 1861 von O. M. Butlerov formuliert wurde.
Die chemische Struktur organischer Verbindungen wird durch Strukturformeln anschaulich dargestellt, in denen die chemischen Bindungen zwischen Atomen durch Striche gekennzeichnet sind. Die Gesamtzahl der Striche, die vom Symbol jedes Elements ausgehen, entspricht seiner Wertigkeit des Atoms. Mehrfachbindungen werden durch zwei oder drei Striche dargestellt.
Am Beispiel eines gesättigten Kohlenwasserstoffs Propan C 3 H 8 überlegen wir, wie man die Strukturformel einer organischen Substanz zusammensetzt.
1. Darstellung eines Kohlenstoffskeletts. In diesem Fall besteht die Kette aus drei Kohlenstoffatomen:
S-S- MIT
2. Kohlenstoff ist vierwertig, daher stellen wir für jedes Kohlenstoffatom unzureichende Merkmale dar, sodass neben jedem Atom vier Merkmale vorhanden sind:
3. Wir fügen die Symbole der Wasserstoffatome hinzu:
Strukturformeln werden häufig in abgekürzter Form geschrieben, ohne C-H-Bindungen darzustellen. Abgekürzte Strukturformeln sind viel kompakter als erweiterte:
CH 3 - CH 2 - CH 3.
Strukturformeln zeigen lediglich die Reihenfolge der verbindenden Atome, spiegeln jedoch nicht die räumliche Struktur von Molekülen, insbesondere Bindungswinkel, wider. Es ist beispielsweise bekannt, dass der Winkel zwischen den C-Bindungen in Propan 109,5° beträgt. Die Strukturformel für Propan sieht jedoch so aus, dass dieser Winkel 180° beträgt. Daher wäre es richtiger, die Strukturformel von Propan in einer weniger bequemen, aber wahreren Form zu schreiben:
Professionelle Chemiker verwenden die folgenden Strukturformeln, in denen überhaupt keine Kohlenstoffatome oder Wasserstoffatome dargestellt sind, sondern nur das Kohlenstoffgerüst in Form miteinander verbundener C-C-Bindungen sowie funktionelle Gruppen. Damit das Rückgrat nicht wie eine durchgehende Linie aussieht, werden chemische Bindungen in einem Winkel zueinander dargestellt. Im C 3 H 8 -Propanmolekül gibt es also nur zwei C-C-Bindungen, sodass Propan durch zwei Striche dargestellt wird.
Homologe Reihe organischer Verbindungen
Betrachten Sie die Strukturformeln zweier Verbindungen derselben Klasse, zum Beispiel Alkohole:
Moleküle von Methyl-CH 3 OH- und Ethyl-C 2 H 5 OH-Alkoholen haben die gleiche funktionelle OH-Gruppe, die der gesamten Alkoholklasse gemeinsam ist, unterscheiden sich jedoch in der Länge des Kohlenstoffgerüsts: In Ethanol gibt es ein Kohlenstoffatom mehr. Beim Vergleich der Strukturformeln ist ersichtlich, dass sich bei einer Vergrößerung der Kohlenstoffkette um ein Kohlenstoffatom die Zusammensetzung des Stoffes zu einer CH 2 -Gruppe ändert, bei einer Verlängerung der Kohlenstoffkette um zwei Atome, um zwei CH 2 -Gruppen , usw.
Verbindungen derselben Klasse, die eine ähnliche Struktur haben, sich aber in der Zusammensetzung durch eine oder mehrere CH 2 -Gruppen unterscheiden, werden als Homologe bezeichnet.
Die CH 2 -Gruppe wird als homologe Differenz bezeichnet. Die Menge aller Homologen bildet eine homologe Reihe. Methanol und Ethanol gehören zur homologen Reihe der Alkohole. Alle Stoffe derselben Reihe haben ähnliche chemische Eigenschaften und ihre Zusammensetzung kann durch eine allgemeine Formel ausgedrückt werden. Die allgemeine Formel für die homologe Reihe von Alkoholen lautet beispielsweise C n H 2 n +1 WON, wobei n - natürliche Zahl.
|
Verbindungsklasse |
Allgemeine Formel |
Allgemeine Formel mit der Zuordnung einer Funktionsgruppe |
|
Alkane |
C n H 2 n + 2 |
|
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Cycloalkane |
C n H 2 n |
|
|
Alkene |
C n H 2 n |
|
|
Alkadieni |
C n H 2 n-2 |
|
|
Alkini |
C n H 2 n-2 |
|
|
Einkernige Arenen (homologe Benzolreihe) |
C n H 2 n-6 |
|
|
Einwertige Alkohole sind blau |
C n H 2 n + 2 V |
C n H 2 n +1 B H |
|
Mehrwertige Alkohole |
C n H 2 n + 2 O x |
C n H 2 n + 2-x (B H) x |
|
Aldehyde |
C n H 2 n B |
C n H 2 n +1 CHO |
|
Einbasige Carbonsäuren |
C n H 2 n O 2 |
C n H 2 n +1 COOH |
|
Ester |
C n H 2 n B |
C n H 2 n +1 COOC n H 2n+1 |
|
Kohlenhydrate |
C n (H 2 O) m |
|
|
Amine, primär |
C n H 2 n + 3 N |
C n H 2 n +1 NH 2 |
|
Aminosäuren |
C n H 2 n +1 NEIN |
H 2 NC n H 2n COOH |
Die Bruttoformel der Substanz und ihre Umwandlung in Toluol weisen darauf hin, dass es sich um Methylcyclohexadien handelt. Es ist in der Lage, Aleinsäureanhydrid zu addieren, was typisch für konjugierte Diene ist.
Die Summenformel eines Stoffes lässt sich zuverlässig nur durch eine Kombination der Elementaranalyse mit der Bestimmung des Molekulargewichts bestimmen.
Die Bestimmung der Summenformel eines Stoffes erfordert daher eine Analyse der homologen Reihe von Fragmentionen und charakteristischer Unterschiede.
Wie entsteht die Bruttoformel einer Substanz?
Neben dem PMR-Spektrum und der Bruttoformel eines Stoffes gibt es Daten zu seiner Natur oder Herkunft zur Ermittlung der Strukturformel, ohne die eine eindeutige Interpretation des Spektrums nicht möglich wäre.
Am Anfang jedes Artikels werden die Bruttoformel des Stoffes, sein Name und die Strukturformel angegeben. Die Suche nach dem gesuchten Stoff im Verzeichnis erfolgt nach der bekannten Bruttoformel und dem Formelverzeichnis oder nach dem bekannten Namen und dem alphabetischen Verzeichnis am Ende des Verzeichnisses.
In der ersten Spalte aller Tabellen ist die Bruttoformel des Stoffes angegeben, in der nächsten Spalte seine chemische Formel. Anschließend wird die Temperatur angegeben, bei der die Messungen durchgeführt wurden. Für Halogene (außer Jod) werden nur Daten angegeben, die bei der Standardtemperatur von flüssigem Stickstoff für NQR (77 K) erhalten wurden. Daten für andere Temperaturen werden angegeben, sofern keine Messungen bei 77 K vorliegen, was in den Anmerkungen angegeben ist.
Massenspektrometriemethoden werden verwendet, um Substanzen zu identifizieren, die Bruttoformeln von Substanzen und ihre chemische Struktur zu bestimmen. Für die Chemie sind physikalische Eigenschaften wie das Ionisationspotential und die Bruchenergie chemischer Bindungen wichtig.
Um eine Verbindung im Formelindex zu finden, müssen Sie zunächst die Bruttoformel der Substanz berechnen und die Elemente nach dem Hill-System anordnen: für anorganische Substanzen in alphabetischer Reihenfolge, zum Beispiel H3O4P (Phosphorsäure), CuO4S (Kupfersulfat), O7P2Zn2 (Zinkpyrophosphat) usw. .
Um eine Verbindung im Formelindex zu finden, müssen Sie zunächst die Bruttoformel der Substanz berechnen und die Elemente nach dem Hill-System anordnen: für anorganische Substanzen in alphabetischer Reihenfolge, zum Beispiel H3O4P (Phosphorsäure), CuO4S (Kupfersulfat), O7P2Zn2 (Zinkpyrophosphat) usw. .
Die Möglichkeiten der Massenspektrometrie mit niedriger Auflösung erlauben keine Trennung der zweiten und dritten Stufe der Gruppenidentifizierung, und die Bestimmung der Bruttoformel eines Stoffes erfolgt gleichzeitig mit der Einschränkung der Anzahl möglicher Möglichkeiten, ihn bestimmten homologen Reihen zuzuordnen . Per Definition umfasst eine homologe Gruppe eine Reihe von Verbindungen, deren Massenzahlen modulo 14 vergleichbar sind, einschließlich isobarer Verbindungen. In einigen Fällen weisen isobare Verbindungen verschiedener Serien ähnliche Fragmentierungsmuster auf, was sich in der Ähnlichkeit ihrer niedrig aufgelösten Massenspektren äußert.
Die Masse des Molekülions (180 1616) wurde mit hoher Genauigkeit gemessen, was es ermöglicht, sofort die Bruttoformel der Substanz zu bestimmen.
Aufbauend auf dem Vorstehenden werden in der Elementaranalyse organischer Verbindungen schwerelose Methoden zur Bestimmung der Stöchiometrie von Molekülen vorgeschlagen, die die Bruttoformel eines Stoffes charakterisieren. Im Wesentlichen dienen diese Methoden der Bestimmung der Stöchiometrie der organogenen Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Sie basieren auf einem Vergleich der analytischen Signale der Mineralisierungsprodukte einer Stoffprobe. Solche Signale sind zum Beispiel die Flächen chromatographischer Peaks, die zwei Elementen gemeinsamen Titriermittelvolumina usw. Somit ist es möglich, ohne Waagen mit Mikro- und Ultramikromengen zu arbeiten.
Die quantitative Analyse von Polymeren umfasst folgende Themen: 1) quantitative Elementaranalyse, die es ermöglicht, die Bruttoformel eines Stoffes zu ermitteln; 2) Bestimmung der Anzahl funktioneller Gruppen und Endgruppen in Polymerketten; 3) Definition eines Piers.
Die genauen Werte des Molekulargewichts können aus den Massenspektren gewonnen werden und liegen bestimmten alternativen Annahmen über die Bruttoformel der Substanz, ihre qualitativen und quantitativen Zusammensetzungen zugrunde. So kann insbesondere ein ungerades Molekulargewicht als Beweis für das Vorhandensein eines (drei, fünf, im Allgemeinen einer ungeraden Zahl) Stickstoffatoms in einem Molekül dienen: Stickstoff ist das einzige organogene Element mit einer ungeraden Wertigkeit an einem geraden ato. Im Gegenteil, ein gleichmäßiges Molekulargewicht weist auf die Abwesenheit von Stickstoff oder die Möglichkeit einer geraden Anzahl seiner Atome hin. So kann beispielsweise eine organische Substanz mit M 68 nur drei empirische Formeln haben: CsHs, 4 6 oder C3H, und deren Berücksichtigung wird die Interpretation der Spektraldaten und die endgültige Wahl der Struktur erheblich erleichtern.
Eine noch wertvollere Quelle notwendiger Zusatzinformationen sind die Daten der quantitativen (Elementar-)Analyse, die in Kombination mit der Bestimmung des Molekulargewichts die Ermittlung der Bruttoformel eines Stoffes ermöglichen.
Eine noch wertvollere Quelle für die notwendigen Zusatzinformationen sind die Daten der quantitativen (Elementar-)Analyse, die in Kombination mit der Bestimmung des Molekulargewichts die Ermittlung der Bruttoformel eines Stoffes ermöglichen. Klassische (chemische) Methoden zur Ermittlung der Summenformel werden mittlerweile zunehmend durch massenspektrometrische Methoden ersetzt, die auf einer genauen Messung der Intensität von Isotopenlinien von Molekülionen oder einer sehr genauen Messung von Massenzahlen auf hochauflösenden Spektrometern basieren.
Eine noch wertvollere Quelle notwendiger Zusatzinformationen sind die Daten der quantitativen (Elementar-)Analyse, die in Kombination mit der Bestimmung des Molekulargewichts die Ermittlung der Bruttoformel eines Stoffes ermöglichen.
Beachten Sie, dass dies ein seltener Fall ist, wenn die Bruttoformel einer Substanz entspricht. Normalerweise können wir auf der Grundlage dieser Daten nur die Bruttoformel des Stoffes angeben, nicht jedoch die Strukturformel. Und oft können wir einen Stoff nicht einmal einer bestimmten Klasse zuordnen. Um die Strukturformel eines Stoffes zu erhalten, werden zusätzliche Daten zu den chemischen Eigenschaften dieses Stoffes benötigt.
Die Elementaranalyse dient der quantitativen Bestimmung organischer und elementorganischer Verbindungen, die Stickstoff, Halogene, Schwefel sowie Arsen, Wismut, Quecksilber, Antimon und andere Elemente enthalten. Die Elementaranalyse kann auch verwendet werden, um das Vorhandensein dieser Elemente in der Zusammensetzung der Testverbindung qualitativ zu bestätigen oder um die Bruttoformel einer Substanz zu ermitteln oder zu bestätigen.
Die letzte Reihe ist weniger wahrscheinlich, da ihr Zeichen das Vorhandensein intensiver Peaks der 4. homologen Gruppe in den Spektren ist, die im betrachteten Fall fehlen. Die anschließende Spezifizierung der Zuordnung lässt sich eindeutig anhand der Spektren von Ionenreihen (siehe Abschnitt 5.5) durchführen, allerdings empfiehlt es sich unter Berücksichtigung der hohen Intensität der Peaks von Molekülionen in diesem Spektrum, die empirische Formel von zu verfeinern die Substanz anhand von Isotopensignalen.
Das Konzept der Homologie ist eines der wichtigsten in der organischen Chemie, und homologische Reihen bilden die Grundlage der modernen Klassifikation organischer Verbindungen. Die Fragen der Zugehörigkeit von Verbindungen zu verschiedenen homologen Reihen sind sehr wichtig und hängen beispielsweise mit den Problemen der Isomerie in der organischen Chemie zusammen, insbesondere mit der Schaffung wirksamer Algorithmen zur Bestimmung der Anzahl möglicher Isomere anhand der empirischen Formel a Substanz mithilfe eines Computers.
Schema zur quantitativen Elementaranalyse. In der Elementaranalyse besteht die Tendenz, den manuellen Arbeitsaufwand zu reduzieren und die Genauigkeit der Bestimmungen zu erhöhen. Die Entwicklung der Instrumententechnik hat es in den letzten Jahren ermöglicht, ein Gerät zur automatischen Elementaranalyse zu entwickeln, bei dem Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff, die bei der Verbrennung einer Probe entstehen, durch einen Heliumstrom zu einem angeschlossenen Gaschromatographen geleitet werden an das Gerät, mit dessen Hilfe deren gleichzeitige quantitative Bestimmung durchgeführt wird. Andererseits ermöglicht der Einsatz eines hochauflösenden Massenspektrometers (siehe Abschnitt 1.1.9.3) die einfache Bestimmung der Bruttoformel eines Stoffes ohne Durchführung einer quantitativen Elementaranalyse.
Es wurde eine interaktive Funktionsweise des RASTER-Systems entwickelt. Der Informationsaustausch zwischen Mensch und Computer erfolgt über eine alphanumerische Anzeige. Das Programm befragt den Mitarbeiter und gibt gleichzeitig die Form der Antwort an. Es werden Informationen über die Arten der verfügbaren experimentellen Spektren, ihre Merkmale und spektralen Parameter benötigt. Nach Eingabe aller Spektralinformationen und der groben Formel der Substanz gibt der Bediener den Modus zur Konstruktion von Implikationen an – logische Beziehungen zwischen den Merkmalen des Spektrums und der Struktur der Verbindung. Der Betreiber hat die Möglichkeit, beliebige Änderungen daran vorzunehmen: Informationen zu Bibliotheksfragmenten auszuschließen oder ihnen hinzuzufügen, etwaige Implikationen zu entfernen oder neue hinzuzufügen. Als Ergebnis der Lösung des Systems konsistenter logischer Gleichungen werden auf dem Display Sätze von Fragmenten angezeigt, die den Spektren und chemischen Informationen genügen.
Bei der manuellen Verarbeitung von Massenspektren ist die Bestimmung der Stoffklasse der notwendige Schritt der Identifizierung. Diese Phase ist explizit oder implizit auch in vielen komplexen Identifikationsalgorithmen enthalten, die für Computer entwickelt wurden. Ein ähnlicher Vorgang kann auch dann durchgeführt werden, wenn das Massenspektrum des Analyten zuvor nicht bekannt war, die Fragmentierungsmuster der Verbindungsklasse, zu der er gehört, jedoch gut untersucht sind. Dies ist auf der Grundlage der qualitativen und quantitativen Fragmentierungsmuster möglich, die einer bestimmten Klasse oder homologen Reihe gemeinsam sind. Wenn es für eine unbekannte Komponente möglich war, einen Peak zu registrieren, der für die Identifizierung genauso wichtig ist wie der Peak eines Molekülions, dann ermöglicht das Molekulargewicht in Kombination mit Informationen über die Klasse der Verbindung die Bestimmung der Bruttoformel der Verbindung Substanz. Es ist zu beachten, dass die Verwendung von Isotopenpeaks zur Bestimmung der Summenformel in der chromato-massenspektrometrischen Analyse nur von begrenztem Nutzen ist und nur bei einer hohen Intensität dieser Peaks und des Peaks des Molekülions möglich ist. Für einzelne Gruppen von Isomeren aromatischer und paraffinischer Kohlenwasserstoffe wurden Algorithmen zur individuellen Identifizierung entwickelt, die einige quantitative Merkmale ihrer Massenspektren berücksichtigen.
Nun, um unsere Bekanntschaft mit Alkoholen zu vervollständigen, werde ich eine weitere Formel einer anderen bekannten Substanz nennen – Cholesterin. Nicht jeder weiß, dass es sich um einen einwertigen Alkohol handelt!
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Ich habe die Hydroxylgruppe darin rot markiert.
Carbonsäuren
Jeder Winzer weiß, dass Wein von der Luft ferngehalten werden muss. Sonst wird es sauer. Aber Chemiker kennen den Grund: Wenn man Alkohol ein weiteres Sauerstoffatom hinzufügt, entsteht eine Säure.Schauen wir uns die Formeln von Säuren an, die aus uns bereits bekannten Alkoholen gewonnen werden:
| Substanz | Skelettformel | Bruttoformel | ||
|---|---|---|---|---|
| Methansäure (Ameisensäure) |
H/C`|O|\OH | HCOOH | OH | |
| Essigsäure (Essigsäure) |
H-C-C\OH; H|#C|H | CH3-COOH | /`|O|\OH | |
| Propansäure (Methylessigsäure) |
H-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H | CH3-CH2-COOH | \/`|O|\OH | |
| Butansäure (Buttersäure) |
H-C-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | CH3-CH2-CH2-COOH | /\/`|O|\OH | |
| Verallgemeinerte Formel | (R)-C\OH | (R)-COOH oder (R)-CO2H | (R)/`|O|\OH |
Eine Besonderheit organischer Säuren ist das Vorhandensein einer Carboxylgruppe (COOH), die diesen Substanzen saure Eigenschaften verleiht.
Jeder, der Essig probiert hat, weiß, dass er sehr sauer ist. Der Grund dafür ist die darin enthaltene Essigsäure. Typischerweise enthält Tafelessig 3 bis 15 % Essigsäure, der Rest (größtenteils) Wasser. Der Verzehr unverdünnter Essigsäure ist lebensgefährlich.
Carbonsäuren können mehrere Carboxylgruppen aufweisen. In diesem Fall heißen sie: dibasisch, dreigliedrig usw...
Lebensmittel enthalten viele andere organische Säuren. Hier sind nur einige davon:
Der Name dieser Säuren entspricht den Lebensmitteln, in denen sie enthalten sind. Beachten Sie übrigens, dass es hier Säuren gibt, die auch über eine für Alkohole charakteristische Hydroxylgruppe verfügen. Solche Stoffe nennt man Hydroxycarbonsäuren(oder Hydroxysäuren).
Darunter ist jede Säure signiert und gibt den Namen der Gruppe organischer Substanzen an, zu der sie gehört.
Radikale
Radikale sind ein weiteres Konzept, das chemische Formeln beeinflusst hat. Das Wort selbst ist wahrscheinlich jedem bekannt, aber in der Chemie haben Radikale nichts mit Politikern, Rebellen und anderen Bürgern zu tun, die eine aktive Position einnehmen.
Hier sind es nur Fragmente von Molekülen. Und jetzt werden wir herausfinden, was ihre Besonderheit ist, und uns mit einer neuen Art, chemische Formeln zu schreiben, vertraut machen.
Oben im Text wurden bereits mehrfach verallgemeinerte Formeln erwähnt: Alkohole – (R)-OH und Carbonsäuren – (R)-COOH. Ich möchte Sie daran erinnern, dass -OH und -COOH funktionelle Gruppen sind. Aber R ist das Radikal. Kein Wunder, dass es in Form des Buchstabens R dargestellt wird.
Genauer gesagt ist ein einwertiger Rest ein Teil eines Moleküls ohne ein Wasserstoffatom. Nun, wenn man zwei Wasserstoffatome wegnimmt, erhält man ein zweiwertiges Radikal.
Radikale in der Chemie haben ihre eigenen Namen. Einige von ihnen erhielten sogar lateinische Bezeichnungen, ähnlich den Bezeichnungen der Elemente. Und außerdem können Radikale in Formeln manchmal in abgekürzter Form angegeben werden, die eher an grobe Formeln erinnert.
All dies ist in der folgenden Tabelle dargestellt.
| Name | Strukturformel | Bezeichnung | Kurze Formel | Beispiel Alkohol | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Methyl | CH3-() | Mich | CH3 | (Ich)-OH | CH3OH | |
| Ethyl | CH3-CH2-() | Et | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Propil | CH3-CH2-CH2-() | Pr | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| Isopropyl | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| Phenyl | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Ich denke, dass hier alles klar ist. Ich möchte Ihre Aufmerksamkeit nur auf die Kolumne lenken, in der Beispiele für Alkohole aufgeführt sind. Einige Radikale werden in einer Form geschrieben, die einer empirischen Formel ähnelt, die Funktionsgruppe wird jedoch separat geschrieben. Beispielsweise wird CH3-CH2-OH in C2H5OH umgewandelt.
Und für verzweigte Ketten wie Isopropyl werden Konstruktionen mit Klammern verwendet.
Es gibt noch ein anderes Phänomen freie Radikale. Dies sind Radikale, die sich aus irgendeinem Grund von funktionellen Gruppen getrennt haben. In diesem Fall wird eine der Regeln verletzt, mit denen wir das Studium der Formeln begonnen haben: Die Anzahl der chemischen Bindungen entspricht nicht mehr der Wertigkeit eines der Atome. Nun, oder man kann sagen, dass einer der Links an einem Ende offen wird. Normalerweise leben freie Radikale nur für kurze Zeit, da die Moleküle dazu neigen, in einen stabilen Zustand zurückzukehren.
Einführung in Stickstoff. Amine
Ich schlage vor, ein weiteres Element kennenzulernen, das Teil vieler organischer Verbindungen ist. Das Stickstoff.
Es wird mit dem lateinischen Buchstaben bezeichnet N und hat eine Wertigkeit von drei.
Sehen wir uns an, welche Stoffe erhalten werden, wenn den bekannten Kohlenwasserstoffen Stickstoff zugesetzt wird:
| Substanz | Erweiterte Strukturformel | Vereinfachte Strukturformel | Skelettformel | Bruttoformel |
|---|---|---|---|---|
| Aminomethan (Methylamin) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Aminoethan (Ethylamin) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Dimethylamin | H-C-N<`|H>-CH; H|#-3|H; H|#2|H | $L(1.3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3 | /N<_(y-.5)H>\ | |
| Aminobenzol (Anilin) |
H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>„\C<`/H>`||C<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| Triethylamin | $slope(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>`|H | CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3 | \/N<`|/>\| |
Wie Sie anhand der Namen wahrscheinlich schon erraten haben, werden alle diese Stoffe unter dem gemeinsamen Namen zusammengefasst Amine. Die funktionelle Gruppe heißt ()-NH2 Aminogruppe. Hier sind einige allgemeine Formeln für Amine:
Generell gibt es hier keine besonderen Neuerungen. Wenn Ihnen diese Formeln klar sind, können Sie sich bedenkenlos mit einem Lehrbuch oder dem Internet weiter mit der organischen Chemie befassen.
Aber ich würde gerne mehr über Formeln in der anorganischen Chemie sprechen. Sie werden sehen, wie einfach es sein wird, sie zu verstehen, nachdem Sie die Struktur organischer Moleküle untersucht haben.
Rationale Formeln
Daraus sollte nicht der Schluss gezogen werden, dass die anorganische Chemie einfacher sei als die organische. Natürlich sehen anorganische Moleküle viel einfacher aus, da sie nicht dazu neigen, die komplexen Strukturen zu bilden, die Kohlenwasserstoffe aufweisen. Andererseits muss man mehr als hundert Elemente studieren, aus denen das Periodensystem besteht. Und diese Elemente neigen dazu, sich entsprechend ihrer chemischen Eigenschaften zu verbinden, allerdings mit zahlreichen Ausnahmen.
Also werde ich nichts davon sagen. Das Thema meines Artikels sind chemische Formeln. Und bei ihnen ist alles relativ einfach.
Die in der anorganischen Chemie am häufigsten verwendeten sind rationale Formeln. Und jetzt werden wir herausfinden, wie sie sich von den uns bereits bekannten unterscheiden.
Machen wir uns zunächst mit einem anderen Element vertraut – Kalzium. Dies ist auch ein sehr häufiger Gegenstand.
Es ist ausgewiesen Ca und hat eine Wertigkeit von zwei. Mal sehen, welche Verbindungen es mit uns bekannten Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff eingeht.
| Substanz | Strukturformel | rationale Formel | Bruttoformel |
|---|---|---|---|
| Calciumoxid | Ca=O | CaO | |
| Kalziumhydroxid | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Kalziumkarbonat | $slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| Calciumbicarbonat | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| Kohlensäure | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
Auf den ersten Blick kann man erkennen, dass die rationale Formel etwas zwischen der Struktur- und der Bruttoformel liegt. Bisher ist jedoch nicht ganz klar, wie sie gewonnen werden. Um die Bedeutung dieser Formeln zu verstehen, müssen Sie die chemischen Reaktionen berücksichtigen, an denen Stoffe beteiligt sind.
Calcium in seiner reinsten Form ist ein weiches weißes Metall. Es kommt in der Natur nicht vor. Es ist aber durchaus möglich, es in einem Chemieladen zu kaufen. Die Lagerung erfolgt meist in speziellen Gläsern ohne Luftzugang. Weil es mit Luftsauerstoff reagiert. Tatsächlich kommt es deshalb in der Natur nicht vor.
Also die Reaktion von Kalzium mit Sauerstoff:
2Ca + O2 -> 2CaO
Die Zahl 2 vor der Formel eines Stoffes bedeutet, dass an der Reaktion zwei Moleküle beteiligt sind.
Calciumoxid entsteht aus Calcium und Sauerstoff. Auch dieser Stoff kommt in der Natur nicht vor, da er mit Wasser reagiert:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Es stellt sich Calciumhydroxid heraus. Schaut man sich seine Strukturformel (in der vorherigen Tabelle) genau an, erkennt man, dass es aus einem Calciumatom und zwei Hydroxylgruppen besteht, die uns bereits bekannt sind.
Dies sind die Gesetze der Chemie: Wenn eine Hydroxylgruppe an eine organische Substanz gebunden wird, entsteht Alkohol, und wenn an ein Metall, dann Hydroxid.
Aufgrund des Kohlendioxids in der Luft kommt Calciumhydroxid in der Natur jedoch nicht vor. Ich denke, dass jeder von diesem Gas gehört hat. Es entsteht beim Atmen von Menschen und Tieren, bei der Verbrennung von Kohle und Erdölprodukten, bei Bränden und Vulkanausbrüchen. Daher ist es immer in der Luft vorhanden. Aber auch in Wasser löst es sich recht gut unter Bildung von Kohlensäure:
CO2 + H2O<=>H2CO3
Zeichen<=>weist darauf hin, dass die Reaktion unter den gleichen Bedingungen in beide Richtungen ablaufen kann.
So reagiert in Wasser gelöstes Calciumhydroxid mit Kohlensäure und wird zu schwerlöslichem Calciumcarbonat:
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
Der Pfeil nach unten bedeutet, dass die Substanz durch die Reaktion ausfällt.
Bei weiterem Kontakt von Calciumcarbonat mit Kohlendioxid in Gegenwart von Wasser kommt es zu einer reversiblen Reaktion unter Bildung eines sauren Salzes – Calciumbicarbonat, das in Wasser gut löslich ist.
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
Dieser Vorgang beeinflusst die Härte des Wassers. Mit steigender Temperatur wandelt sich das Bikarbonat wieder in Karbonat um. Daher kommt es in Regionen mit hartem Wasser zu Kalkablagerungen in den Wasserkochern.
Kreide, Kalkstein, Marmor, Tuffstein und viele andere Mineralien bestehen größtenteils aus Kalziumkarbonat. Man findet es auch in Korallen, Muschelschalen, Tierknochen usw.
Wenn Calciumcarbonat jedoch sehr stark erhitzt wird, wird es in Calciumoxid und Kohlendioxid umgewandelt.
Diese kurze Geschichte über den Kalziumkreislauf in der Natur soll erklären, warum rationale Formeln erforderlich sind. Rationale Formeln werden also so geschrieben, dass funktionelle Gruppen sichtbar sind. In unserem Fall ist das:
Darüber hinaus sind einzelne Elemente – Ca, H, O (in Oxiden) – auch unabhängige Gruppen.Ionen
Ich denke, es ist an der Zeit, sich mit Ionen vertraut zu machen. Dieses Wort ist wahrscheinlich jedem bekannt. Und nachdem wir die funktionellen Gruppen untersucht haben, kostet es uns nichts, herauszufinden, was diese Ionen sind.
Im Allgemeinen liegt die Natur chemischer Bindungen darin, dass einige Elemente Elektronen abgeben, während andere sie empfangen. Elektronen sind Teilchen mit negativer Ladung. Ein Element mit einem vollständigen Elektronensatz hat keine Ladung. Wenn er ein Elektron gibt, wird seine Ladung positiv, und wenn er es akzeptiert, wird es negativ. Wasserstoff hat beispielsweise nur ein Elektron, das er recht leicht abgibt und sich in ein positives Ion verwandelt. Dafür gibt es in chemischen Formeln einen besonderen Eintrag:
H2O<=>H^+ + OH^-
Hier sehen wir das als Ergebnis elektrolytische Dissoziation Wasser zerfällt in ein positiv geladenes Wasserstoffion und eine negativ geladene OH-Gruppe. Das OH^-Ion heißt Hydroxidion. Es sollte nicht mit der Hydroxylgruppe verwechselt werden, die kein Ion, sondern Teil eines Moleküls ist. Das + oder – Zeichen in der oberen rechten Ecke zeigt die Ladung des Ions an.
Kohlensäure existiert jedoch nie als eigenständige Substanz. Tatsächlich handelt es sich um eine Mischung aus Wasserstoffionen und Carbonationen (oder Bicarbonationen):
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Das Carbonation hat eine Ladung von 2-. Das bedeutet, dass sich ihm zwei Elektronen angeschlossen haben.
Man nennt negativ geladene Ionen Anionen. In der Regel handelt es sich dabei um saure Rückstände.
Positiv geladene Ionen Kationen. Am häufigsten sind es Wasserstoff und Metalle.
Und hier können Sie wahrscheinlich die Bedeutung rationaler Formeln vollständig verstehen. In ihnen wird zuerst das Kation und dann das Anion eingeschrieben. Auch wenn die Formel keine Gebühren enthält.
Sie ahnen wahrscheinlich bereits, dass Ionen nicht nur durch rationale Formeln beschrieben werden können. Hier ist die Grundformel des Bicarbonat-Anions:
Hier ist die Ladung direkt neben dem Sauerstoffatom angegeben, das ein zusätzliches Elektron aufgenommen hat und dadurch eine Linie verloren hat. Vereinfacht ausgedrückt verringert jedes zusätzliche Elektron die Anzahl der in der Strukturformel dargestellten chemischen Bindungen. Wenn andererseits ein Knoten der Strukturformel ein +-Zeichen hat, dann hat er einen zusätzlichen Stab. Wie immer muss dieser Sachverhalt anhand eines Beispiels demonstriert werden. Doch unter den uns bekannten Stoffen gibt es kein einziges Kation, das aus mehreren Atomen bestehen würde.
Und eine solche Substanz ist Ammoniak. Seine wässrige Lösung wird oft genannt Ammoniak und gehört in jeden Erste-Hilfe-Kasten. Ammoniak ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Stickstoff und hat die rationale Formel NH3. Betrachten Sie die chemische Reaktion, die auftritt, wenn Ammoniak in Wasser gelöst wird:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
Das Gleiche, aber mit Strukturformeln:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H
Auf der rechten Seite sehen wir zwei Ionen. Sie entstanden dadurch, dass ein Wasserstoffatom von einem Wassermolekül zu einem Ammoniakmolekül überging. Aber dieses Atom bewegte sich ohne sein Elektron. Das Anion ist uns bereits bekannt – es ist das Hydroxidion. Und das Kation heißt Ammonium. Es weist ähnliche Eigenschaften wie Metalle auf. Beispielsweise kann es sich mit einem Säurerest verbinden. Der Stoff, der durch die Verbindung von Ammonium mit einem Carbonatanion entsteht, wird Ammoniumcarbonat genannt: (NH4)2CO3.
Hier ist die Reaktionsgleichung für die Wechselwirkung von Ammonium mit einem Carbonatanion, geschrieben in Form von Strukturformeln:
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>`|H
In dieser Form wird die Reaktionsgleichung jedoch zu Demonstrationszwecken angegeben. Normalerweise verwenden Gleichungen rationale Formeln:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
Hügelsystem
Wir können also davon ausgehen, dass wir die strukturellen und rationalen Formeln bereits studiert haben. Aber es gibt noch eine weitere Frage, die es wert ist, genauer betrachtet zu werden. Was ist der Unterschied zwischen Bruttoformeln und rationalen Formeln?
Wir wissen, warum die rationale Formel für Kohlensäure H2CO3 lautet und nicht anders. (Zwei Wasserstoffkationen kommen zuerst, gefolgt vom Carbonatanion.) Aber warum wird die Bruttoformel als CH2O3 geschrieben?
Im Prinzip kann die rationale Formel der Kohlensäure durchaus als echte Formel angesehen werden, da sie keine sich wiederholenden Elemente enthält. Im Gegensatz zu NH4OH oder Ca(OH)2.
Bei Bruttoformeln wird jedoch häufig eine zusätzliche Regel angewendet, die die Reihenfolge der Elemente bestimmt. Die Regel ist ziemlich einfach: Zuerst Kohlenstoff, dann Wasserstoff und dann die restlichen Elemente in alphabetischer Reihenfolge.
Es entsteht also CH2O3 – Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff. Dies wird als Hill-System bezeichnet. Es wird in fast allen chemischen Fachbüchern verwendet. Und auch in diesem Artikel.
Ein wenig über das easyChem-System
Anstatt abzuschließen, möchte ich über das easyChem-System sprechen. Es ist so konzipiert, dass alle hier besprochenen Formeln problemlos in den Text eingefügt werden können. Tatsächlich wurden alle Formeln in diesem Artikel mit easyChem erstellt.
Warum brauchen wir ein System zur Ableitung von Formeln? Die Sache ist, dass die Standardmethode zur Anzeige von Informationen in Internetbrowsern die Hypertext Markup Language (HTML) ist. Der Schwerpunkt liegt auf der Textverarbeitung.
Rationale und grobe Formeln können mit Hilfe von Text dargestellt werden. Sogar einige vereinfachte Strukturformeln können auch in Text geschrieben werden, zum Beispiel Alkohol CH3-CH2-OH. Allerdings müsste man dafür diese Notation in HTML verwenden: CH 3-CH 2-OH.
Das bringt natürlich einige Schwierigkeiten mit sich, die man aber in Kauf nehmen kann. Aber wie stellt man die Strukturformel dar? Im Prinzip kann man eine monospaced Schriftart verwenden:
HH | | H-C-C-O-H | | H H Es sieht sicherlich nicht sehr schön aus, ist aber auch machbar.
Das eigentliche Problem entsteht bei der Darstellung von Benzolringen und bei der Verwendung von Skelettformeln. Es gibt keine andere Möglichkeit, als die Bitmap zu verbinden. Raster werden in separaten Dateien gespeichert. Browser können GIF-, PNG- oder JPEG-Bilder enthalten.
Um solche Dateien zu erstellen, ist ein grafischer Editor erforderlich. Zum Beispiel Photoshop. Aber ich kenne Photoshop seit mehr als 10 Jahren und kann mit Sicherheit sagen, dass es für die Darstellung chemischer Formeln sehr schlecht geeignet ist.
Molekulareditoren sind bei dieser Aufgabe viel besser. Bei einer großen Anzahl von Formeln, die jeweils in einer separaten Datei gespeichert sind, kann es jedoch leicht zu Verwirrungen kommen.
Die Anzahl der Formeln in diesem Artikel beträgt beispielsweise . Sie werden in Form von grafischen Bildern angezeigt (der Rest mithilfe von HTML-Tools).
Mit easyChem können Sie alle Formeln direkt in einem HTML-Dokument in Textform speichern. Ich finde es sehr praktisch.
Darüber hinaus werden die Bruttoformeln in diesem Artikel automatisch berechnet. Denn easyChem funktioniert in zwei Schritten: Zunächst wird die textliche Beschreibung in eine Informationsstruktur (Graph) umgewandelt und anschließend können mit dieser Struktur verschiedene Aktionen durchgeführt werden. Darunter sind folgende Funktionen zu nennen: Berechnung des Molekulargewichts, Umrechnung in eine Bruttoformel, Prüfung auf Möglichkeit der Ausgabe als Text, Grafik und Textwiedergabe.
Daher habe ich für die Erstellung dieses Artikels ausschließlich einen Texteditor verwendet. Außerdem musste ich nicht darüber nachdenken, welche der Formeln grafisch und welche textlich sein würden.
Hier einige Beispiele, die das Geheimnis der Aufbereitung von Artikeltexten lüften: Beschreibungen aus der linken Spalte werden automatisch in Formeln in der zweiten Spalte umgewandelt.
In der ersten Zeile ist die Beschreibung der rationalen Formel dem angezeigten Ergebnis sehr ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die numerischen Koeffizienten interlinear ausgegeben werden.
In der zweiten Zeile wird die erweiterte Formel als drei separate Zeichenfolgen angegeben, die durch ein Symbol getrennt sind. Ich denke, es ist leicht zu erkennen, dass eine Textbeschreibung dem ähnelt, was man braucht, um eine Formel mit einem Bleistift auf Papier zu zeichnen.
Die dritte Zeile demonstriert die Verwendung schräger Linien mithilfe der Zeichen \ und /. Das `-Zeichen (Backtick) bedeutet, dass die Linie von rechts nach links (oder von unten nach oben) gezogen wird.
Eine viel detailliertere Dokumentation zur Verwendung des easyChem-Systems finden Sie hier.
An dieser Stelle möchte ich den Artikel beenden und wünsche Ihnen viel Erfolg beim Chemiestudium.
