Chemische Formel ist ein Bild mit Symbolen.
Anzeichen chemischer Elemente
chemisches Zeichen oder Element chemisches Symbol ist der erste oder die beiden Anfangsbuchstaben des lateinischen Namens dieses Elements.
Zum Beispiel: Ferrum-Fe , KupferCu , Oxygenium-Ö usw.
Tabelle 1: Informationen der chemischen Kennzeichnung
| Intelligenz | Am Beispiel von Cl |
| Elementname | Chlor |
| Nichtmetallisch, Halogen | |
| Ein Gegenstand | 1 Chloratom |
| (ar) gegebenes Element | Ar(Cl) = 35,5 |
| Absolute Atommasse eines chemischen Elements
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 |
Der Name eines chemischen Zeichens wird in den meisten Fällen als Name eines chemischen Elements gelesen. Zum Beispiel, K – Kalium, Ca - Kalzium, Mg – Magnesium, Mn – Mangan.
Fälle, in denen der Name der chemischen Markierung unterschiedlich gelesen wird, sind in Tabelle 2 aufgeführt:
| Name des chemischen Elements | chemisches Zeichen | Der Name des chemischen Symbols
(Aussprache) |
| Stickstoff | N | En |
| Wasserstoff | H | Asche |
| Eisen | Fe | Ferrum |
| Gold | Au | Aurum |
| Sauerstoff | Ö | UM |
| Silizium | Si | Silizium |
| Kupfer | Cu | Cuprum |
| Zinn | sn | Stanum |
| Quecksilber | hg | Hydrargium |
| Führen | Pb | Plumbum |
| Schwefel | S | Es |
| Silber | Ag | Argentum |
| Kohlenstoff | C | Tse |
| Phosphor | P | Sport |
Chemische Formeln einfacher Stoffe
Die chemischen Formeln der meisten einfachen Stoffe (alle Metalle und viele Nichtmetalle) sind die Zeichen der entsprechenden chemischen Elemente.
Also Substanz Eisen Und chemisches Element Eisen sind gleich beschriftet Fe .
Wenn es eine molekulare Struktur hat (existiert in der Form , dann ist seine Formel das chemische Zeichen des Elements mit Index unten rechts, anzeigend Anzahl der Atome in einem Molekül: H2, O2, O 3, N 2, F2, Cl2, Br2, P4, S8.
Tabelle 3: Informationen der chemischen Kennzeichnung
| Intelligenz | Zum Beispiel C |
| Stoffname | Kohlenstoff (Diamant, Graphit, Graphen, Karabiner) |
| Zugehörigkeit eines Elements zu einer bestimmten Klasse chemischer Elemente | Nichtmetallisch |
| Ein Elementatom | 1 Kohlenstoffatom |
| Relative Atommasse (ar) das Element, aus dem die Substanz besteht | Ar(C)=12 |
| Absolute Atommasse | M (C) = 12 · 1,66 · 10-24 = 19,93 · 10 -24 g |
| Eine Substanz | 1 Mol Kohlenstoff, d.h. 6.02 10 23 Kohlenstoffatome |
| M(C) = Ar(C) = 12 g/mol |
Chemische Formeln komplexer Stoffe
Die Formel einer komplexen Substanz wird zusammengestellt, indem die Zeichen der chemischen Elemente, aus denen diese Substanz besteht, geschrieben werden und die Anzahl der Atome jedes Elements im Molekül angegeben wird. In diesem Fall werden in der Regel chemische Elemente geschrieben in der Reihenfolge zunehmender Elektronegativität nach folgender Übungsreihe:
Me, Si, B, Te, H, P, As, I, Se, C, S, Br, Cl, N, O, F
Zum Beispiel, H2O , CaSO4 , Al2O3 , CS2 , VON 2 , NaH.
Die Ausnahme ist:
- einige Verbindungen von Stickstoff mit Wasserstoff (z. B. Ammoniak NH3 , Hydrazin N 2H4 );
- Salze organischer Säuren (zum Beispiel Natriumformiat HCOONa , Calciumacetat (CH 3COO) 2Ca) ;
- Kohlenwasserstoffe ( CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 2 ).
Chemische Formeln von Stoffen, die in der Form vorliegen Dimere (NEIN 2 , P2O 3 , P2O5, einwertige Quecksilbersalze, zum Beispiel: HgCl , HgNO3 usw.), wird in das Formular geschrieben N 2 O 4 ,P4 O 6 ,P4 O 10 ,Hg 2 Cl2,Hg 2 ( NEIN 3) 2 .
Basierend auf dem Konzept wird die Anzahl der Atome eines chemischen Elements in einem Molekül und einem komplexen Ion bestimmt Wertigkeit oder Oxidationsstufen und aufgezeichnet Index unten rechts aus dem Vorzeichen jedes Elements (Index 1 wird weggelassen). Dies basiert auf der Regel:
Die algebraische Summe der Oxidationsstufen aller Atome in einem Molekül muss gleich Null sein (die Moleküle sind elektrisch neutral), und in einem komplexen Ion muss die Ladung des Ions gleich Null sein.
Zum Beispiel:
2Al 3 + + 3SO 4 2- \u003d Al 2 (SO 4) 3
Es wird die gleiche Regel verwendet bei der Bestimmung des Oxidationsgrades eines chemischen Elements gemäß der Formel eines Stoffes oder Komplexes. Normalerweise handelt es sich um ein Element mit mehreren Oxidationsstufen. Die Oxidationsstufen der übrigen Elemente, aus denen das Molekül oder Ion besteht, müssen bekannt sein.
Die Ladung eines komplexen Ions ist die algebraische Summe der Oxidationsstufen aller Atome, aus denen das Ion besteht. Daher wird bei der Bestimmung des Oxidationszustands eines chemischen Elements in einem komplexen Ion das Ion selbst in Klammern eingeschlossen und seine Ladung aus Klammern entnommen.
Bei der Zusammenstellung von Formeln für die Valenz Der Stoff wird als eine Verbindung dargestellt, die aus zwei Partikeln unterschiedlicher Art besteht, deren Wertigkeiten bekannt sind. Weiterhin viel Spaß Regel:
In einem Molekül muss das Produkt aus Wertigkeit und Anzahl der Teilchen einer Art gleich dem Produkt aus Wertigkeit und Anzahl der Teilchen einer anderen Art sein.
Zum Beispiel:
Die Zahl vor einer Formel in einer Reaktionsgleichung heißt Koeffizient. Sie gibt beides an Anzahl der Moleküle, oder Anzahl der Mole einer Substanz.
Der Koeffizient vor dem chemischen Vorzeichen, zeigt an die Anzahl der Atome eines bestimmten chemischen Elements, und wenn das Zeichen eine Formel einer einfachen Substanz ist, gibt der Koeffizient entweder an Anzahl der Atome, oder die Anzahl der Mole dieser Substanz.
Zum Beispiel:
- 3 Fe- drei Eisenatome, 3 Mol Eisenatome,
- 2 H- zwei Wasserstoffatome, 2 Mol Wasserstoffatome,
- H2- ein Molekül Wasserstoff, 1 Mol Wasserstoff.
Die chemischen Formeln vieler Stoffe wurden empirisch ermittelt, weshalb sie so genannt werden "empirisch".
Tabelle 4: Informationen, die die chemische Formel eines komplexen Stoffes liefert
| Intelligenz | Zum Beispiel C aCO3 |
| Stoffname | Kalziumkarbonat |
| Zugehörigkeit eines Elements zu einer bestimmten Stoffklasse | Mittleres (normales) Salz |
| Ein Molekül einer Substanz | 1 Molekül Calciumcarbonat |
| Ein Mol einer Substanz | 6.02 10 23 Moleküle CaCO3 |
| Relatives Molekulargewicht der Substanz (Mr) | Mr (CaCO3) \u003d Ar (Ca) + Ar (C) + 3Ar (O) \u003d 100 |
| Molmasse eines Stoffes (M) | M (CaCO3) = 100 g/mol |
| Absolutes Molekulargewicht einer Substanz (m) | M (CaCO3) = Mr (CaCO3) 1,66 · 10 -24 g = 1,66 · 10 -22 g |
| Qualitative Zusammensetzung (welche chemischen Elemente bilden einen Stoff) | Kalzium, Kohlenstoff, Sauerstoff |
| Die quantitative Zusammensetzung des Stoffes: | |
| Die Anzahl der Atome jedes Elements in einem Molekül einer Substanz: | Das Calciumcarbonat-Molekül besteht aus 1 Atom Kalzium, 1 Atom Kohlenstoff und 3 Atome Sauerstoff. |
| Die Anzahl der Mol jedes Elements in 1 Mol einer Substanz: | In 1 mol CaCO 3(6,02 10 23 Moleküle) enthält 1 Mol(6,02 10 23 Atome) Kalzium, 1 Mol(6,02 10 23 Atome) Kohlenstoff und 3 Mol(3 6,02 10 23 Atome) des chemischen Elements Sauerstoff) |
| Massenzusammensetzung des Stoffes: | |
| Die Masse jedes Elements in 1 Mol einer Substanz: | 1 Mol Calciumcarbonat (100 g) enthält chemische Elemente: 40g Kalzium, 12g Kohlenstoff, 48g Sauerstoff. |
| Massenanteile chemischer Elemente in einem Stoff (Zusammensetzung eines Stoffes in Gewichtsprozent):
|
Zusammensetzung von Calciumcarbonat nach Masse:
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 (O) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / Mr (CaCO3) \u003d (3 · 16) / 100 \u003d 0,48 (48%) |
| Für einen Stoff mit ionischer Struktur (Salze, Säuren, Basen) gibt die Formel eines Stoffes Auskunft über die Anzahl der Ionen jeder Art in einem Molekül, ihre Anzahl und Masse der Ionen in 1 Mol eines Stoffes:
|
Molekül CaCO 3 besteht aus einem Ion Ca 2+ und Ion CO 3 2-
1 Mol ( 6.02 10 23 Moleküle) CaCO 3 enthält 1 Mol Ca 2+ Ionen Und 1 Mol Ionen CO 3 2-; 1 Mol (100 g) Calciumcarbonat enthält 40g Ionen Ca 2+ Und 60g Ionen CO 3 2- |
| Molares Volumen eines Stoffes unter Normalbedingungen (nur für Gase) | |
Grafische Formeln
Weitere Informationen zu einem Substanzgebrauch grafische Formeln , was darauf hinweist die Reihenfolge, in der Atome in einem Molekül verbunden sind Und Wertigkeit jedes Elements.
Grafische Formeln von Stoffen, die aus Molekülen bestehen, spiegeln manchmal bis zu einem gewissen Grad die Struktur (Struktur) dieser Moleküle wider, in diesen Fällen können sie aufgerufen werden strukturell .
Um eine grafische (strukturelle) Formel eines Stoffes zu erstellen, müssen Sie:
- Bestimmen Sie die Wertigkeit aller chemischen Elemente, die einen Stoff bilden.
- Schreiben Sie die Vorzeichen aller chemischen Elemente auf, die eine Substanz bilden, und zwar jeweils in einer Menge, die der Anzahl der Atome eines bestimmten Elements in einem Molekül entspricht.
- Verbinde die Zeichen chemischer Elemente mit Bindestrichen. Jede Linie bezeichnet ein Paar, das eine Verbindung zwischen chemischen Elementen herstellt und daher zu beiden Elementen gleichermaßen gehört.
- Die Anzahl der Striche um das Zeichen eines chemischen Elements muss der Wertigkeit dieses chemischen Elements entsprechen.
- Bei der Formulierung sauerstoffhaltiger Säuren und ihrer Salze werden Wasserstoffatome und Metallatome über ein Sauerstoffatom an das säurebildende Element gebunden.
- Erst bei der Formulierung von Peroxiden werden Sauerstoffatome miteinander verbunden.
Beispiele für grafische Formeln:
Oxide- Verbindungen von Elementen mit Sauerstoff, die Oxidationsstufe von Sauerstoff in Oxiden beträgt immer -2.
Basische Oxide bilden typische Metalle mit C.O. +1,+2 (Li 2 O, MgO, CaO, CuO usw.).
Säureoxide bilden Nichtmetalle mit S.O. mehr als +2 und Metalle mit S.O. von +5 bis +7 (SO 2, SeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, CO 2, SiO 2, CrO 3 und Mn 2 O 7). Ausnahme: NO 2 - und ClO 2 -Oxide haben keine entsprechenden sauren Hydroxide, gelten aber als sauer.
Amphotere Oxide gebildet durch amphotere Metalle mit S.O. +2,+3,+4 (BeO, Cr 2 O 3 , ZnO, Al 2 O 3 , GeO 2 , SnO 2 und PbO).
Nicht salzbildende Oxide- Oxide von Nichtmetallen mit С.О. + 1, + 2 (СО, NO, N 2 O, SiO).
Stiftungen (hauptsächlich Hydroxide ) - komplexe Substanzen, die aus einem Metallion (oder Ammoniumion) und einer Hydroxogruppe (-OH) bestehen.
Saure Hydroxide (Säuren)- komplexe Stoffe, die aus Wasserstoffatomen und einem Säurerest bestehen.
Amphotere Hydroxide gebildet aus Elementen mit amphoteren Eigenschaften.
Salz- komplexe Substanzen, die aus Metallatomen in Kombination mit sauren Rückständen bestehen.
Mittlere (normale) Salze- Alle Wasserstoffatome in Säuremolekülen werden durch Metallatome ersetzt.
Saure Salze- Wasserstoffatome in der Säure werden teilweise durch Metallatome ersetzt. Sie werden durch Neutralisation einer Base mit einem Überschuss einer Säure gewonnen. Um richtig zu benennen saures Salz, Abhängig von der Anzahl der Wasserstoffatome, aus denen das saure Salz besteht, muss dem Namen des normalen Salzes das Präfix Hydro- oder Dihydro- hinzugefügt werden.
KHCO 3 ist beispielsweise Kaliumbicarbonat, KH 2 PO 4 ist Kaliumdihydroorthophosphat
Es muss beachtet werden, dass saure Salze nur zwei oder mehr basische Säuren bilden können.
Basische Salze- Hydroxogruppen der Base (OH-) werden teilweise durch saure Reste ersetzt. Benennen basisches Salz, Abhängig von der Anzahl der OH-Gruppen, aus denen das Salz besteht, muss dem Namen des normalen Salzes das Präfix Hydroxo- oder Dihydroxo- hinzugefügt werden.
Beispielsweise ist (CuOH) 2 CO 3 Kupfer(II)-hydroxocarbonat.
Es muss daran erinnert werden, dass basische Salze nur Basen bilden können, die in ihrer Zusammensetzung zwei oder mehr Hydroxogruppen enthalten.
Doppelsalze- in ihrer Zusammensetzung gibt es zwei unterschiedliche Kationen, sie werden durch Kristallisation aus einer gemischten Lösung von Salzen mit unterschiedlichen Kationen, aber gleichen Anionen gewonnen. Zum Beispiel KAl (SO 4) 2, KNaSO 4.
gemischte Salze- In ihrer Zusammensetzung gibt es zwei unterschiedliche Anionen. Zum Beispiel Ca(OCl)Cl.
Hydratsalze (kristalline Hydrate) – dazu gehören Kristallwassermoleküle. Beispiel: Na 2 SO 4 10H 2 O.
Trivialnamen häufig verwendeter anorganischer Stoffe:
| Formel | Trivialname |
| NaCl | Halit, Steinsalz, Speisesalz |
| Na 2 SO 4 * 10H 2 O | Glaubersalz |
| NaNO 3 | Natrium, chilenisches Nitrat |
| NaOH | Natronlauge, Ätznatron, Natronlauge |
| Na 2 CO 3 * 10H 2 O | Kristallsoda |
| Na2CO3 | Soda |
| NaHCO3 | Nahrungsmittel-(Trink-)Soda |
| K2CO3 | Pottasche |
| KOH | Ätzkali |
| KCl | Kaliumsalz, Sylvin |
| KClO 3 | Berthollet-Salz |
| KNO 3 | Kali, indischer Salpeter |
| K3 | rotes Blutsalz |
| K4 | gelbes Blutsalz |
| Kfe 3+ | Preußischblau |
| Kfe 2+ | Turnbull blau |
| NH4Cl | Ammoniumchlorid |
| NH 3 *H 2 O | Ammoniak, Ammoniakwasser |
| (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 | Mora-Salz |
| CaO | Branntkalk (gebrannter) Kalk |
| Ca(OH) 2 | gelöschte Limette, Limettenwasser, Limettenmilch, Limettenteig |
| CaSO 4 * 2H 2 O | Gips |
| CaCO3 | Marmor, Kalkstein, Kreide, Calcit |
| Sanro 4 × 2H2O | Präzipitat |
| Ca (H 2 PO 4) 2 | doppeltes Superphosphat |
| Ca (H 2 PO 4) 2 + 2CaSO 4 | einfaches Superphosphat |
| CaOCl 2 (Ca(OCl) 2 + CaCl 2) | Bleichpulver |
| MgO | Magnesia |
| MgSO 4 * 7H 2 O | Bittersalz (bitter) |
| Al2O3 | Korund, Bauxit, Aluminiumoxid, Rubin, Saphir |
| C | Diamant, Graphit, Ruß, Kohle, Koks |
| AgNO3 | Lapis |
| (CuOH) 2 CO 3 | Malachit |
| Cu 2 S | Kupferglanz, Chalkosin |
| CuSO 4 * 5H 2 O | blaues Vitriol |
| FeSO 4 * 7H 2 O | Tintenstein |
| FeS 2 | Pyrit, Eisenpyrit, Schwefelpyrit |
| FeCO 3 | Siderit |
| Fe 2 O 3 | roter Eisenstein, Hämatit |
| Fe 3 O 4 | magnetisches Eisenerz, Magnetit |
| FeO × nH 2 O | brauner Eisenstein, Limonit |
| H2SO4 × nSO3 | Oleumlösung von SO 3 in H 2 SO 4 |
| N2O | Lachgas |
| NEIN 2 | braunes Gas, Fuchsschwanz |
| SO 3 | Schwefelgas, Schwefelsäureanhydrid |
| SO2 | Schwefeldioxid, Schwefeldioxid |
| CO | Kohlenmonoxid |
| CO2 | Kohlendioxid, Trockeneis, Kohlendioxid |
| SiO2 | Kieselsäure, Quarz, Flusssand |
| CO + H2 | Wassergas, Synthesegas |
| Pb(CH 3 COO) 2 | Bleizucker |
| PbS | Bleiglanz, Bleiglanz |
| ZnS | Zinkblende, Sphalerit |
| HgCl 2 | ätzendes Sublimat |
| HgS | Zinnober |
TRIVIALNAMEN VON STOFFEN. Seit vielen Jahrhunderten und Jahrtausenden verwenden Menschen in ihrer praktischen Tätigkeit die unterschiedlichsten Substanzen. Viele von ihnen werden in der Bibel erwähnt (dies sind Edelsteine, Farbstoffe und verschiedene Weihrauchstoffe). Natürlich bekam jeder von ihnen einen Namen. Natürlich hatte es nichts mit der Zusammensetzung der Materie zu tun. Manchmal spiegelte der Name eine Erscheinung oder eine besondere Eigenschaft wider, real oder eingebildet. Ein typisches Beispiel ist ein Diamant. Auf Griechisch damasma – Unterwerfung, Zähmung, damao – ich zerschmettere; dementsprechend ist Adamas unzerstörbar (es ist interessant, dass auf Arabisch „al-mas“ das Härteste, das Härteste ist). In der Antike wurden diesem Stein wundersame Eigenschaften zugeschrieben, zum Beispiel diese: Wenn ein Diamantkristall zwischen Hammer und Amboss gelegt wird, zersplittert er in Stücke, anstatt dass der „König der Steine“ beschädigt wird. Tatsächlich ist der Diamant sehr zerbrechlich und hält Stößen überhaupt nicht stand. Aber das Wort „brillant“ spiegelt tatsächlich die Eigenschaft eines geschliffenen Diamanten wider: auf Französisch brillant – brillant.
Viele Stoffnamen wurden von Alchemisten erfunden. Einige von ihnen haben bis heute überlebt. So stammt der Name des Zinkelements (M. V. Lomonosov führte es in die russische Sprache ein) wahrscheinlich vom altgermanischen Tinka – „weiß“; Tatsächlich ist das häufigste Zinkpräparat, ZnO-Oxid, weiß. Gleichzeitig haben sich Alchemisten viele der phantastischsten Namen ausgedacht – teils aufgrund ihrer philosophischen Ansichten, teils – um die Ergebnisse ihrer Experimente zu klassifizieren. Beispielsweise nannten sie dasselbe Zinkoxid „philosophische Wolle“ (Alchemisten erhielten diese Substanz in Form eines losen Pulvers). Andere Namen basierten auf den Methoden zur Gewinnung der Substanz. Beispielsweise wurde Methylalkohol als Holzalkohol und Calciumacetat als „Salz aus verbranntem Holz“ bezeichnet (zur Gewinnung beider Stoffe wurde die trockene Destillation von Holz verwendet, was natürlich zu dessen Verkohlung – „Verbrennen“ – führte). Sehr oft erhielt dieselbe Substanz mehrere Namen. Zum Beispiel schon Ende des 18. Jahrhunderts. Es gab vier Namen für Kupfersulfat, zehn für Kupfercarbonat und zwölf für Kohlendioxid!
Auch die Beschreibung chemischer Verfahren war nicht eindeutig. So kann man in den Werken von M. V. Lomonosov auf die Erwähnung des „losen Bastards“ stoßen, was den modernen Leser verwirren kann (obwohl es in Kochbüchern manchmal Rezepte gibt, nach denen man „ein Kilogramm Zucker in einem“ auflösen muss Liter Wasser“ und „Bastard“ bedeutet einfach „Sediment“).
Derzeit werden die Namen von Stoffen durch die Regeln der chemischen Nomenklatur (von lateinisch Nomenclatura – Namensbezeichnungen) geregelt. In der Chemie ist die Nomenklatur ein System von Regeln, mit denen man jedem Stoff einen „Namen“ geben und umgekehrt, wenn man den „Namen“ eines Stoffes kennt, seine chemische Formel aufschreiben kann. Es ist nicht einfach, eine einzige, eindeutige, einfache und praktische Nomenklatur zu entwickeln: Es genügt zu sagen, dass in dieser Hinsicht auch heute noch keine völlige Einigkeit unter Chemikern herrscht. Die Nomenklaturfragen werden von einer Sonderkommission der International Union of Pure and Applied Chemistry – IUPAC (nach den Anfangsbuchstaben des englischen Namens International Union of Pure and Applied Chemistry) bearbeitet. Und nationale Kommissionen entwickeln Regeln für die Anwendung der IUPAC-Empfehlungen auf die Sprache ihres Landes. So wurde im Russischen der alte Begriff „Oxid“ durch den internationalen Begriff „Oxid“ ersetzt, was sich auch in Schulbüchern widerspiegelte.
Anekdotische Geschichten sind auch mit der Entwicklung eines Systems nationaler Namen für chemische Verbindungen verbunden. Beispielsweise diskutierte die Kommission für chemische Nomenklatur der Russischen Physikalisch-Chemischen Gesellschaft im Jahr 1870 den Vorschlag eines Chemikers, Verbindungen nach dem gleichen Prinzip zu benennen, wie Namen, Vatersnamen und Nachnamen auf Russisch aufgebaut sind. Zum Beispiel: Kalium Chlorowitsch (KCl), Kalium Chlorowitsch Trikislow (KClO 3), Chlor Vodorodovich (HCl), Wasserstoff Kislorodovich (H 2 O). Nach einer langen Debatte beschloss die Kommission, die Diskussion zu diesem Thema auf Januar zu verschieben, ohne gleichzeitig anzugeben, in welchem Jahr. Seitdem ist die Kommission nicht mehr auf dieses Thema zurückgekommen.
Die moderne chemische Nomenklatur ist mehr als zwei Jahrhunderte alt. Im Jahr 1787 präsentierte der berühmte französische Chemiker Antoine Laurent Lavoisier der Akademie der Wissenschaften in Paris die Ergebnisse der Arbeit der von ihm geleiteten Kommission zur Schaffung einer neuen chemischen Nomenklatur. Gemäß den Vorschlägen der Kommission wurden chemische Elemente sowie komplexe Stoffe unter Berücksichtigung ihrer Zusammensetzung neu benannt. Die Namen der Elemente wurden so gewählt, dass sie die Merkmale ihrer chemischen Eigenschaften widerspiegeln. So erhielt das Element, das Priestley zuvor „dephlogistisierte Luft“, Scheele „feurige Luft“ und Lavoisier selbst „lebenswichtige Luft“ nannten, nach der neuen Nomenklatur den Namen Sauerstoff (damals glaubte man, dass Säuren dieses Element notwendigerweise enthielten). . Säuren werden nach ihren jeweiligen Elementen benannt; Dadurch wurde „Salpeterrauchsäure“ in Salpetersäure und „Vitriol“ in Schwefelsäure umgewandelt. Zur Bezeichnung von Salzen wurden die Namen von Säuren und den entsprechenden Metallen (oder Ammonium) verwendet.
Die Einführung der neuen chemischen Nomenklatur ermöglichte die Systematisierung umfangreicher Faktenmaterialien und erleichterte das Studium der Chemie erheblich. Trotz aller Veränderungen sind die von Lavoisier aufgestellten Grundprinzipien bis heute erhalten geblieben. Dennoch haben sich unter Chemikern und insbesondere unter Laien viele sogenannte Trivialnamen (von lateinisch trivialis – gewöhnlich) erhalten, die manchmal falsch verwendet werden. Beispielsweise wird einer Person, die sich unwohl fühlt, angeboten, „Ammoniak zu riechen“. Für einen Chemiker ist das Unsinn, da Ammoniak (Ammoniumchlorid) ein geruchloses Salz ist. In diesem Fall wird Ammoniak mit Ammoniak verwechselt, das tatsächlich einen stechenden Geruch hat und das Atemzentrum anregt.
Viele Trivialnamen chemischer Verbindungen werden immer noch von Künstlern, Technologen und Bauherren verwendet (Ocker, Mumie, Minium, Zinnober, Litharge, Flaum usw.). Noch mehr Trivialnamen unter den Arzneimitteln. In Verzeichnissen finden Sie bis zu einem Dutzend oder mehr verschiedene Synonyme für dasselbe Medikament, was hauptsächlich auf Markennamen zurückzuführen ist, die in verschiedenen Ländern übernommen wurden (z. B. inländisches Piracetam und importiertes Nootropil, ungarisches Seduxen und polnisches Relanium usw.).
Auch Chemiker verwenden oft Trivialnamen für Stoffe, manchmal auch recht merkwürdige. Beispielsweise hat 1,2,4,5-Tetramethylbenzol den Trivialnamen „Durol“ und 1,2,3,5-Tetramethylbenzol den Trivialnamen „Isodurol“. Ein Trivialname ist viel praktischer, wenn für jeden klar ist, worum es geht. Beispielsweise würde selbst ein Chemiker gewöhnlichen Zucker niemals „Alpha-D-Glucopyranosyl-Beta-D-Fructofuranosid“ nennen, sondern den Trivialnamen für diesen Stoff verwenden: Saccharose. Und selbst in der anorganischen Chemie kann die systematische, streng nomenklaturbasierte Benennung vieler Verbindungen umständlich und unbequem sein, zum Beispiel: O 2 – Disauerstoff, O 3 – Trisauerstoff, P 4 O 10 – Tetraphosphordecaoxid, H 3 PO 4 – Wasserstoff Tetraoxophosphat (V), ВаSO 3 – Bariumtrioxosulfat, Cs 2 Fe (SO 4) 2 – Eisen(II)-dicesiumtetraoxosulfat (VI) usw. Und obwohl der systematische Name die Zusammensetzung des Stoffes vollständig widerspiegelt, werden in der Praxis Trivialnamen verwendet: Ozon, Phosphorsäure usw.
Unter Chemikern sind auch Nominalnamen für viele Verbindungen gebräuchlich, insbesondere für komplexe Salze, wie zum Beispiel das Zeise-Salz K.H 2 O – benannt nach dem dänischen Chemiker William Zeise. Solche Kurznamen sind sehr praktisch. Anstelle von „Kaliumnitrosodisulfonat“ würde ein Chemiker beispielsweise „Frémy-Salz“ sagen, anstelle von „Kristallhydrat aus doppeltem Ammonium-Eisen(II)-sulfat“ Mohr-Salz usw.
Die Tabelle zeigt die gebräuchlichsten (alltäglichen) Trivialnamen einiger chemischer Verbindungen, mit Ausnahme hochspezialisierter, veralteter medizinischer Begriffe und der Namen von Mineralien sowie ihrer traditionellen chemischen Namen.
| Tabelle 1. TRIVIALNAMEN (HAUSHALTSNAMEN) EINIGER CHEMISCHER VERBINDUNGEN | ||
| Trivialname | chemischer Name | Formel |
| Alabaster | Calciumsulfathydrat (2/1) | 2CaSO4 . H2O |
| Anhydrit | Calciumsulfat | CaSO4 |
| Orpiment | Arsensulfid | Als 2 S 3 |
| Bleiweiß | Basisches Bleicarbonat | 2PbCO3 . Pb(OH)2 |
| Weißes Titan | Titan(IV)-oxid | TiO2 |
| Weißes Zink | Zinkoxid | ZnO |
| Preußischblau | Eisen(III)-Kaliumhexacyanoferrat(II) | KFe |
| Bertoletova-Salz | Kaliumchlorat | KClO 3 |
| Sumpfgas | Methan | CH 4 |
| Bura | Natriumtetraborat-Tetrahydrat | Na 2 B 4 O 7 . 10H2O |
| Lachgas | Stickoxid(I) | N2O |
| Hyposulfit (Foto) | Natriumthiosulfat-Pentahydrat | Na 2 S 2 O 3 . 5H 2 O |
| Glaubersalz | Natriumsulfat-Decahydrat | Na2SO4 . 10H2O |
| Bleiblei | Blei(II)-oxid | PbO |
| Aluminiumoxid | Aluminium Oxid | Al2O3 |
| Bittersalz | Magnesiumsulfat-Heptahydrat | MgSO4 . 7H2O |
| Natronlauge (Ätzmittel) | Natriumhydroxid | NaOH |
| Ätzkali | Kaliumhydroxid | KOH |
| gelbes Blutsalz | Kaliumhexacyanoferrat(III)-trihydrat | K 4 Fe(CN) 6 . 3H2O |
| gelbes Cadmium | Cadmiumsulfid | CDS |
| Magnesia | Magnesiumoxid | MgO |
| Gelöschte Limette (Fluff) | Kalziumhydroxid | Ca(OH) 2 |
| Gebrannter Kalk (Branntkalk, gekocht) | Calciumoxid | Cao |
| Kalomel | Quecksilber(I)-chlorid | Hg2Cl2 |
| Karborund | Siliziumkarbid | SiC |
| Alaun | Dodecahydrate von Doppelsulfaten 3- und 1-wertiger Metalle oder Ammonium (z. B. Kaliumalaun) | M I M III (SO 4) 2 . 12H 2 O (M I – Kationen Na, K, Rb, Cs, Tl, NH 4; M III – Kationen Al, Ga, In, Tl, Ti, V, Cr, Fe, Co, Mn, Rh, Ir) |
| Zinnober | Quecksilbersulfid | HgS |
| rotes Blutsalz | Kaliumhexacyanoferrat(II) | K 3 Fe(CN) 6 |
| Silizium | Siliziumoxid | SiO2 |
| Vitriol (Batteriesäure) | Schwefelsäure | H 2 SO4 |
| Vitriol | Kristalline Hydrate von Sulfaten einer Reihe zweiwertiger Metalle | M II SO 4 . 7H 2 O (M II – Kationen Fe, Co, Ni, Zn, Mn) |
| Lapis | Silbernitrat | AgNO3 |
| Harnstoff | Harnstoff | CO(NH2)2 |
| Ammoniak | Wässrige Ammoniaklösung | NH3 . X H2O |
| Ammoniumchlorid | Ammoniumchlorid | NH4Cl |
| Oleum | Schwefel(III)-oxid-Lösung in Schwefelsäure | H2SO4 . X SO 3 |
| Perhydrol | 30 %ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung | H 2 O 2 |
| Fluorwasserstoffsäure | Wässrige Lösung von Fluorwasserstoff | HF |
| Tafelsalz (Steinsalz). | Natriumchlorid | NaCl |
| Pottasche | Kaliumcarbonat | K 2 CO 3 |
| Lösliches Glas | Natriumsilicat-Nonahydrat | Na 2 SiO 3 . 9H2O |
| Bleizucker | Bleiacetat-Trihydrat | Pb(CH 3 COO) 2 . 3H2O |
| Segnet-Salz (Senet-Salz). | Kaliumnatriumtartrat-Tetrahydrat | KNaC4H4O6 . 4H2O |
| Ammoniumnitrat | Ammoniumnitrat | NH4NO3 |
| Kaliumsalpeter (Indisch) | Kaliumnitrat | KNO 3 |
| Norwegischer Salpeter | Calciumnitrat | Ca(NO 3) 2 |
| Chilenischer Salpeter | Natriumnitrat | NaNO 3 |
| Schwefelleber | Natriumpolysulfide | Na 2 S X |
| Schwefeldioxid | Schwefel(IV)-oxid | SO2 |
| Schwefelsäureanhydrid | Schwefel(VI)-oxid | SO 3 |
| Schwefelfarbe | Feines Schwefelpulver | S |
| Kieselgel | Getrocknetes Kieselsäuregel | SiO2 . X H2O |
| Blausäure | Blausäure | HCN |
| Soda | Natriumcarbonat | Na2CO3 |
| Natronlauge (siehe Natronlauge) | ||
| Soda trinken | Natriumbicarbonat | NaHCO3 |
| Vereiteln | Alufolie | sn |
| Ätzendes Sublimat | Quecksilber(II)-chlorid | HgCl 2 |
| Doppeltes Superphosphat | Calciumdihydrogenphosphathydrat | Ca (H 2 RO 4) 2 . H 2 O |
| Superphosphat einfach | Dasselbe in Mischung mit CaSO 4 | |
| Gold Blatt | Zinn(IV)-sulfid oder Goldfolie | SnS 2 , Au |
| Minimaler Vorsprung | Blei(IV)-oxid - Blei(II) | Pb 3 O 4 (Pb 2 II Pb IV O 4) |
| Minimeisen | Dieisen(III)-eisen(II)-oxid | Fe 3 O 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 |
| Trockeneis | Festes Kohlenmonoxid(IV) | CO2 |
| Bleichpulver | Gemischtes Chlorid-Calciumhypochlorit | Ca(OCl)Cl |
| Kohlenmonoxid | Kohlenmonoxid(II) | ALSO |
| Kohlendioxid | Kohlenmonoxid(IV) | CO 2 |
| Phosgen | Carbonyldichlorid | COCl2 |
| Chromgrün | Chrom(III)-oxid | Cr2O3 |
| Chrompic (Kalium) | Kaliumdichromat | K2Cr2O7 |
| Grünspan | Basisches Kupferacetat | Cu(OH)2 . X Cu(CH 3 COO) 2 |
Ilja Leenson
Nun, um meine Bekanntschaft mit Alkoholen zu vervollständigen, gebe ich noch eine Formel einer anderen bekannten Substanz – Cholesterin. Nicht jeder weiß, dass es sich um einen einwertigen Alkohol handelt!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
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.
Hier gibt es viel mehr Details. Dokumentation zur Verwendung des easyChem-Systems.
An dieser Stelle möchte ich den Artikel beenden und wünsche Ihnen viel Erfolg beim Chemiestudium.
