چکیده با موضوع:
فرمول شیمیایی
فرمول شیمیایی- بازتاب اطلاعات در مورد ترکیب و ساختار مواد با استفاده از نمادهای شیمیایی، اعداد و علائم تقسیم - براکت.
ترکیب مولکول های مواد پیچیده با استفاده از فرمول های شیمیایی بیان می شود.
بر اساس فرمول شیمیایی می توان نام ماده را ذکر کرد.
فرمول شیمیایی مخفف:
- 1 مولکول یا 1 مول از یک ماده؛
- ترکیب کیفی (مواد از چه عناصر شیمیایی تشکیل شده است)؛
- ترکیب کمی (یک مولکول یک ماده دارای چند اتم از هر عنصر است).
- فرمول HNO3 مخفف عبارت زیر است:
- اسید نیتریک؛
- 1 مولکول اسید نیتریک یا 1 مول اسید نیتریک؛
- ترکیب کیفی: مولکول اسید نیتریک از هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است.
- ترکیب کمی: یک مولکول اسید نیتریک حاوی یک اتم عنصر هیدروژن، یک اتم عنصر نیتروژن و سه اتم عنصر اکسیژن است.
انواع
در حال حاضر، انواع فرمول های شیمیایی زیر متمایز می شوند:
- ساده ترین فرمول. می توان آن را به صورت تجربی با تعیین نسبت عناصر شیمیایی در یک ماده با استفاده از مقادیر جرم اتمی عناصر بدست آورد. بنابراین، ساده ترین فرمول آب H 2 O، و ساده ترین فرمول بنزن CH خواهد بود (بر خلاف C 6 H 6 - درست، در زیر ببینید). اتم ها در فرمول ها با علائم عناصر شیمیایی و مقادیر نسبی آنها با اعداد در قالب زیر نشان داده می شوند.
- فرمول واقعی. اگر وزن مولکولی ماده مشخص باشد می توان به دست آورد. فرمول واقعی آب H 2 O است که با ساده ترین فرمول منطبق است. فرمول واقعی بنزن C 6 H 6 است که با ساده ترین فرمول متفاوت است. فرمول های واقعی را فرمول های ناخالص یا تجربی نیز می نامند. آنها منعکس کننده ترکیب، اما نه ساختار، مولکول های یک ماده هستند. فرمول واقعی تعداد دقیق اتم های هر عنصر را در یک مولکول نشان می دهد. این کمیت مربوط به یک شاخص - یک عدد کوچک بعد از نماد عنصر مربوطه است. اگر شاخص 1 باشد، یعنی فقط یک اتم از یک عنصر معین در مولکول وجود داشته باشد، چنین شاخصی نشان داده نمی شود.
- فرمول منطقی. فرمول های منطقی گروه هایی از اتم های مشخصه کلاس های ترکیبات شیمیایی را برجسته می کنند. به عنوان مثال، برای الکل ها گروه -OH اختصاص داده شده است. هنگام نوشتن یک فرمول منطقی، چنین گروه هایی از اتم ها در داخل پرانتز (OH) قرار می گیرند. تعداد گروه های تکرار شونده با اعداد در قالب زیرنویس نشان داده می شود که بلافاصله پس از بسته شدن براکت قرار می گیرند. از براکت های مربعی برای انعکاس ساختار ترکیبات پیچیده استفاده می شود. به عنوان مثال، K 4 هگزاسیانوکوبالتوات پتاسیم است. فرمول های منطقی اغلب به شکل نیمه منبسط یافت می شوند، زمانی که برخی از اتم های مشابه به طور جداگانه نشان داده می شوند تا ساختار مولکول یک ماده را بهتر منعکس کنند.
- فرمول ساختاری. به صورت گرافیکی آرایش نسبی اتم ها را در یک مولکول نشان می دهد. پیوندهای شیمیایی بین اتم ها با خطوط نشان داده می شوند. فرمول های دو بعدی (2D) و سه بعدی (3D) وجود دارد. دو بعدی بازتابی از ساختار ماده در یک صفحه است. سه بعدی این امکان را فراهم می کند که ترکیب، موقعیت نسبی، اتصالات و فواصل بین اتم ها را نزدیک به مدل های نظری ساختار ماده نشان دهد.
- اتانول
- ساده ترین فرمول C 2 H 6 O است
- فرمول واقعی، تجربی یا ناخالص: C 2 H 6 O
- فرمول منطقی: C 2 H 5 OH
- فرمول منطقی به شکل نیمه منبسط شده: CH 3 CH 2 OH
- فرمول ساختاری (2 بعدی):
روش های دیگری برای نوشتن فرمول های شیمیایی وجود دارد. روشهای جدید در اواخر دهه 1980 با توسعه فناوری رایانه شخصی (SMILES، WLN، ROSDAL، SLN و غیره) ظاهر شد. کامپیوترهای شخصی نیز از نرم افزار خاصی به نام ویرایشگرهای مولکولی برای کار با فرمول های شیمیایی استفاده می کنند.
یادداشت
- 1 2 3 مفاهیم اولیه شیمی - de.gubkin.ru/chemistry/ch1-th/node6.html
این چکیده بر اساس مقاله ای از ویکی پدیای روسی است. همگام سازی در 07/10/11 17:38:37 تکمیل شد
چکیده های مشابه:
· مقالات مرتبط ·
در حال حاضر، انواع فرمول های شیمیایی زیر متمایز می شوند:
- ساده ترین فرمول. می توان آن را به صورت تجربی با تعیین نسبت عناصر شیمیایی در یک ماده با استفاده از مقادیر جرم اتمی عناصر بدست آورد. بنابراین، ساده ترین فرمول آب H 2 O، و ساده ترین فرمول بنزن CH خواهد بود (بر خلاف C 6 H 6 - درست، در زیر ببینید). اتم ها در فرمول ها با علائم عناصر شیمیایی و مقادیر نسبی آنها با اعداد در قالب زیر نشان داده می شوند.
- فرمول تجربی. نویسندگان مختلف ممکن است از این اصطلاح به معنای استفاده کنند ساده ترین, درست است، واقعییا گویافرمول ها
- فرمول واقعی. اگر وزن مولکولی ماده مشخص باشد می توان به دست آورد. فرمول واقعی آب H 2 O است که با ساده ترین فرمول منطبق است. فرمول واقعی بنزن C 6 H 6 است که با ساده ترین فرمول متفاوت است. فرمول های واقعی نیز نامیده می شوند فرمول های ناخالص. آنها منعکس کننده ترکیب، اما نه ساختار، مولکول های یک ماده هستند. فرمول واقعی تعداد دقیق اتم های هر عنصر را در یک مولکول نشان می دهد. این کمیت مربوط به یک شاخص - یک عدد کوچک بعد از نماد عنصر مربوطه است. اگر شاخص 1 باشد، یعنی فقط یک اتم از یک عنصر معین در مولکول وجود داشته باشد، چنین شاخصی نشان داده نمی شود.
- فرمول منطقی. فرمول های منطقی گروه هایی از اتم های مشخصه کلاس های ترکیبات شیمیایی را برجسته می کنند. به عنوان مثال، برای الکل ها گروه -OH اختصاص داده شده است. هنگام نوشتن یک فرمول منطقی، چنین گروه هایی از اتم ها در داخل پرانتز (OH) قرار می گیرند. تعداد گروه های تکرار شونده با اعداد در قالب زیرنویس نشان داده می شود که بلافاصله پس از بسته شدن براکت قرار می گیرند. از براکت های مربعی برای انعکاس ساختار ترکیبات پیچیده استفاده می شود. به عنوان مثال، K4 هگزاسیانوکوبالتات پتاسیم است. فرمول های منطقی اغلب به شکل نیمه منبسط یافت می شوند، زمانی که برخی از اتم های مشابه به طور جداگانه نشان داده می شوند تا ساختار مولکول یک ماده را بهتر منعکس کنند.
- فرمول ساختاری. به صورت گرافیکی آرایش نسبی اتم ها را در یک مولکول نشان می دهد. پیوندهای شیمیایی بین اتم ها با خطوط نشان داده می شوند. فرمول های دو بعدی (2D) و سه بعدی (3D) وجود دارد. دو بعدی بازتابی از ساختار ماده در یک صفحه است. سه بعدی این امکان را فراهم می کند که ترکیب، موقعیت نسبی، اتصالات و فواصل بین اتم ها را نزدیک به مدل های نظری ساختار ماده نشان دهد.
- اتانول
- ساده ترین فرمول C 2 H 6 O است
- فرمول واقعی، تجربی یا ناخالص: C 2 H 6 O
- فرمول منطقی: C 2 H 5 OH
- فرمول منطقی به شکل نیمه منبسط شده: CH 3 CH 2 OH
- فرمول ساختاری (2 بعدی):
روش های دیگری برای نوشتن فرمول های شیمیایی وجود دارد. روشهای جدید در اواخر دهه 1980 با توسعه فناوری رایانه شخصی (SMILES، WLN، ROSDAL، SLN و غیره) ظاهر شد. کامپیوترهای شخصی نیز از نرم افزار خاصی به نام ویرایشگرهای مولکولی برای کار با فرمول های شیمیایی استفاده می کنند.
فرمول ناخالص، ساختاری و الکترونیکی ترکیبات
فرض دوم ووتلروف. واکنش شیمیایی گروه های خاصی از اتم ها به طور قابل توجهی به محیط شیمیایی آنها بستگی دارد، یعنی اینکه یک گروه خاص با کدام اتم ها یا گروه هایی از اتم ها مجاور است.
فرمول ترکیباتی که در مطالعه شیمی معدنی استفاده کردیم فقط تعداد اتم های یک عنصر خاص در مولکول را منعکس می کند. به این فرمول ها "فرمول های ناخالص" یا "فرمول های مولکولی" می گویند.
همانطور که از فرض اول ووتلروف بر می آید، در شیمی آلی نه تنها تعداد اتم های خاص در یک مولکول مهم است، بلکه ترتیب اتصال آنها نیز مهم است، یعنی همیشه توصیه نمی شود از فرمول های ناخالص برای ترکیبات آلی استفاده شود. به عنوان مثال، برای وضوح، هنگام در نظر گرفتن ساختار مولکول متان، از فرمول های ساختاری استفاده کردیم - یک نمایش شماتیک از ترتیب پیوند اتم ها به یک مولکول. هنگام به تصویر کشیدن فرمول های ساختاری، یک پیوند شیمیایی با یک خط تیره، یک پیوند دوگانه با دو خط تیره و غیره نشان داده می شود.
فرمول الکترونیکی (یا فرمول لوئیس) بسیار شبیه فرمول ساختاری است، اما در این مورد پیوندهای تشکیل شده نیستند که نشان داده می شوند، بلکه الکترون ها هستند، چه آنهایی که یک پیوند را تشکیل می دهند و هم آنهایی که تشکیل نمی دهند.
به عنوان مثال، اسید سولفات، که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، می تواند با استفاده از فرمول های زیر نوشته شود. فرمول ناخالص H 2 80 4 است، فرمول های ساختاری و الکترونیکی به شرح زیر است:
فرمول های ساختاری ترکیبات آلی
تقریباً تمام مواد آلی از مولکول هایی تشکیل شده اند که ترکیب آنها با فرمول های شیمیایی بیان می شود، به عنوان مثال CH 4، C 4 H 10، C 2 H 4 O 2. مولکول های مواد آلی چه ساختاری دارند؟ بنیانگذاران شیمی آلی، F. Kekule و A. M. Vutlerov، این سوال را در اواسط قرن 19 از خود پرسیدند. آنها با مطالعه ترکیب و خواص مواد آلی مختلف به نتایج زیر رسیدند:
اتم های موجود در مولکول های مواد آلی با توجه به ظرفیتشان با پیوندهای شیمیایی در یک توالی مشخص به هم متصل می شوند. این توالی معمولاً ساختار شیمیایی نامیده می شود.
اتم های کربن در همه ترکیبات آلی دارای ظرفیتی هستند و سایر عناصر ظرفیت های مشخصه خود را نشان می دهند.
این موقعیت اساس تئوری ساختار ترکیبات آلی است که توسط O. M. Butlerov در سال 1861 فرموله شد.
ساختار شیمیایی ترکیبات آلی به صورت بصری با فرمول های ساختاری نشان داده می شود که در آن پیوندهای شیمیایی بین اتم ها با خط تیره نشان داده می شود. تعداد کل خطوطی که از نماد هر عنصر امتداد می یابد برابر با ظرفیت اتمی آن است. پیوندهای چندگانه با دو یا سه خط نشان داده می شوند.
با استفاده از مثال پروپان هیدروکربن اشباع C 3 H 8، بیایید نحوه ترکیب فرمول ساختاری یک ماده آلی را در نظر بگیریم.
1. یک اسکلت کربنی بکشید. در این مورد، زنجیره از سه اتم کربن تشکیل شده است:
S-S-با
2. کربن چهار ظرفیتی است، بنابراین ما ویژگی های ناکافی از هر اتم کربن را به گونه ای نشان می دهیم که چهار ویژگی در کنار هر اتم وجود دارد:
3. نمادهای اتم های هیدروژن را اضافه کنید:
اغلب فرمول‌های ساختاری به صورت مختصر نوشته می‌شوند، بدون نشان دادن پیوند C - H. فرمول‌های ساختاری مختصر بسیار فشرده‌تر از فرمول‌های توسعه‌یافته هستند:
CH 3 - CH 2 - CH 3.
فرمول های ساختاری فقط توالی اتصالات اتم ها را نشان می دهند، اما ساختار فضایی مولکول ها، به ویژه زوایای پیوند را منعکس نمی کنند. برای مثال، مشخص است که زاویه بین پیوندهای C در پروپان 109.5 درجه است. با این حال، فرمول ساختاری پروپان به نظر می رسد که این زاویه 180 درجه است. بنابراین، درست تر است که فرمول ساختاری پروپان را به شکلی کمتر راحت، اما واقعی تر بنویسیم:
شیمیدانان حرفه ای از فرمول های ساختاری زیر استفاده می کنند که در آن نه اتم های کربن و نه اتم های هیدروژن به هیچ وجه نشان داده نشده است، بلکه فقط اسکلت کربن به شکل پیوندهای C-C به هم پیوسته و همچنین گروه های عاملی به تصویر کشیده شده است. برای اطمینان از اینکه ستون فقرات مانند یک خط پیوسته به نظر نمی رسد، پیوندهای شیمیایی با زاویه ای نسبت به یکدیگر نشان داده می شوند. بنابراین، در مولکول پروپان C 3 H 8 تنها دو پیوند C-C وجود دارد، بنابراین پروپان با دو خط تیره نشان داده می شود.
سری همولوگ از ترکیبات آلی
بیایید فرمول ساختاری دو ترکیب از یک کلاس، به عنوان مثال الکل ها را در نظر بگیریم:
مولکول های الکل های متیل CH 3 OH و اتیل C 2 H 5 OH گروه عاملی OH یکسانی دارند که در کل کلاس الکل ها مشترک است، اما در طول اسکلت کربن متفاوت است: در اتانول یک اتم کربن بیشتر وجود دارد. با مقایسه فرمول های ساختاری، می توان متوجه شد که وقتی زنجیره کربن با یک اتم کربن افزایش می یابد، ترکیب ماده به یک گروه CH 2 تغییر می کند، زمانی که زنجیره کربن توسط دو اتم طولانی شود - به دو گروه CH 2 و غیره.
ترکیبات یک کلاس که ساختار مشابهی دارند، اما از نظر ترکیب با یک یا چند گروه CH 2 متفاوت هستند، همولوگ نامیده می شوند.
گروه CH 2 را اختلاف همولوگ می نامند. مجموع همه همولوگ ها یک سری همسانی را تشکیل می دهد. متانول و اتانول از سری همولوگ الکل ها هستند. همه مواد از یک سری خواص شیمیایی مشابهی دارند و ترکیب آنها را می توان با یک فرمول کلی بیان کرد. به عنوان مثال، فرمول کلی سری همولوگ الکل ها C است n H 2 n +1 VON، که در آن n - عدد طبیعی.
|
کلاس اتصال |
فرمول کلی |
فرمول کلی که گروه عملکردی را برجسته می کند |
|
آلکان ها |
C n H 2 n + 2 |
|
|
سیکلوآلکانی |
C n H 2 n |
|
|
آلکن ها |
C n H 2 n |
|
|
الکادینی |
C n H 2 n-2 |
|
|
الکینی |
C n H 2 n-2 |
|
|
آرن های تک هسته ای (سری همولوگ با بنزن) |
C n H 2 n-6 |
|
|
الکل های مونوهیدریک |
C n H 2 n + 2 V |
C n H 2 n + 1 V H |
|
الکل های پلی هیدریک |
C n H 2 n + 2 O x |
C n H 2 n + 2-x (B H) x |
|
آلدهیدها |
C n H 2 n B |
C n H 2 n + 1 CHO |
|
کربوکسیلیک اسیدهای مونوبازیک |
C n H 2 n O 2 |
C n H 2 n + 1 COOH |
|
استرز |
C n H 2 n B |
C n H 2 n + 1 COOC n H 2n + 1 |
|
کربوهیدرات ها |
C n (H 2 O) m |
|
|
آمین های اولیه |
C n H 2 n + 3 N |
C n H 2 n + 1 NH 2 |
|
آمینو اسید |
C n H 2 n +1 NO |
H 2 NC n H 2n COOH |
فرمول ناخالص ماده و تبدیل آن به تولوئن نشان می دهد که متیل سیکلوهگزادین است. قادر به افزودن انیدرید اولئیک است که برای دین های مزدوج معمولی است.
فرمول ناخالص یک ماده به طور قابل اعتماد تنها با ترکیبی از تجزیه و تحلیل عنصری با تعیین وزن مولکولی تعیین می شود.
بنابراین، تعیین فرمول ناخالص یک ماده نیازمند تجزیه و تحلیل سری همولوگ یون‌های قطعه و تفاوت‌های مشخصه است.
فرمول ناخالص یک ماده چگونه تعیین می شود؟
علاوه بر طیف PMR و فرمول ناخالص یک ماده، برای ایجاد فرمول ساختاری، داده‌هایی در مورد ماهیت یا منشأ آن وجود دارد که بدون آنها تفسیر روشن از طیف غیرممکن است.
در ابتدای هر مقاله، فرمول ناخالص ماده، نام آن و فرمول ساختاری آورده شده است. جستجوی ماده مورد نیاز در فهرست با استفاده از فرمول ناخالص و فهرست فرمول شناخته شده یا با نام شناخته شده و فهرست الفبایی که در انتهای فهرست قرار دارد انجام می شود.
ستون اول تمام جداول فرمول ناخالص ماده و ستون بعدی فرمول شیمیایی آن را نشان می دهد. سپس دمایی که اندازه گیری ها در آن انجام شده است نشان داده می شود. برای هالوژن ها (به جز ید)، فقط داده های به دست آمده در دمای استاندارد NQR نیتروژن مایع (77 K) داده می شود - داده های سایر دماها در صورت عدم اندازه گیری در 77 K داده می شود که در یادداشت ها مشخص شده است.
روش های طیف سنجی جرمی برای شناسایی مواد، تعیین فرمول ناخالص مواد و ساختار شیمیایی آنها استفاده می شود. برای شیمی ویژگی های فیزیکی مانند پتانسیل یونیزاسیون و انرژی شکستن پیوندهای شیمیایی مهم است.
برای یافتن هر ترکیبی در شاخص فرمول، ابتدا باید فرمول ناخالص ماده را محاسبه کنید و عناصر را بر اساس سیستم هیل مرتب کنید: برای مواد معدنی به ترتیب حروف الفبا، به عنوان مثال H3O4P (اسید فسفریک)، CuO4S (سولفات مس)، O7P2Zn2 (پیرو فسفات روی) و غیره.
برای یافتن هر ترکیبی در شاخص فرمول، ابتدا باید فرمول ناخالص ماده را محاسبه کنید و عناصر را بر اساس سیستم هیل مرتب کنید: برای مواد معدنی به ترتیب حروف الفبا، به عنوان مثال H3O4P (اسید فسفریک)، CuO4S (سولفات مس)، O7P2Zn2 (پیرو فسفات روی) و غیره.
قابلیت های طیف سنجی جرمی با وضوح پایین اجازه جداسازی مراحل دوم و سوم شناسایی گروه را نمی دهد و تعیین فرمول ناخالص یک ماده به طور همزمان با محدود کردن تعداد گزینه های ممکن برای اختصاص آن به سری های همولوگ خاص انجام می شود. طبق تعریف، یک گروه همولوگ مجموعه‌ای از ترکیبات را با هم ترکیب می‌کند که اعداد جرمی آنها با مدول 14 قابل مقایسه است، از جمله ترکیبات هم‌بار. در برخی موارد، ترکیبات ایزوباریک سری های مختلف دارای الگوهای مشابهی از تکه تکه شدن هستند که در شباهت طیف جرمی با وضوح پایین آنها آشکار می شود.
جرم یون مولکولی (180 1616) با دقت بالایی اندازه گیری می شود که به شما امکان می دهد فورا فرمول ناخالص ماده را تعیین کنید.
بر اساس موارد فوق، در آنالیز عنصری ترکیبات آلی، روشهای بدون وزن برای تعیین استوکیومتری مولکول‌های مشخص کننده فرمول ناخالص یک ماده پیشنهاد شده است. اساساً، این روش ها برای تعیین استوکیومتری عناصر آلی: کربن، هیدروژن و نیتروژن در نظر گرفته شده است. آنها بر اساس مقایسه سیگنال های تحلیلی محصولات کانی سازی یک نمونه ماده هستند. این سیگنال‌ها شامل مناطق پیک‌های کروماتوگرافی، حجم تیتران مشترک دو عنصر و غیره است. بنابراین، می‌توان بدون تعادل با مقادیر میکرو و فوق‌ریز کار کرد.
تجزیه و تحلیل کمی پلیمرها شامل سؤالات زیر است: 1) تجزیه و تحلیل کمی عنصری، که تعیین فرمول ناخالص یک ماده را ممکن می کند. 2) تعیین تعداد گروه های عاملی و انتهایی در زنجیره های پلیمری. 3) تعریف مول.
مقادیر دقیق وزن مولکولی را می توان از طیف جرمی به دست آورد و به عنوان مبنایی برای فرضیات جایگزین خاص در مورد فرمول ناخالص یک ماده، ترکیب کیفی و کمی آن عمل کرد. بنابراین، به طور خاص، یک وزن مولکولی فرد می تواند به عنوان مدرکی دال بر وجود یک (سه، پنج، معمولاً یک عدد فرد) اتم نیتروژن در یک مولکول باشد: نیتروژن تنها عنصر ارگانوژن با ظرفیت فرد با اتم زوج است. در مقابل، وزن مولکولی یکنواخت نشان دهنده عدم وجود نیتروژن یا احتمال وجود تعداد زوج از اتم های نیتروژن است. بنابراین، برای مثال، یک ماده آلی با M 68 می تواند تنها سه فرمول ناخالص داشته باشد: CsHs، 4 6 یا C3H، و در نظر گرفتن آنها به طور قابل توجهی تفسیر داده های طیفی و انتخاب نهایی ساختار را تسهیل می کند.
یک منبع ارزشمندتر از اطلاعات اضافی لازم، داده های تجزیه و تحلیل کمی (عنصری) است که در ترکیب با تعیین وزن مولکولی، امکان ایجاد فرمول ناخالص یک ماده را فراهم می کند.
یک منبع ارزشمندتر از اطلاعات اضافی لازم، داده های تجزیه و تحلیل کمی (عنصری) است که در ترکیب با تعیین وزن مولکولی، امکان ایجاد فرمول ناخالص یک ماده را فراهم می کند. روشهای کلاسیک (شیمیایی) برای ایجاد فرمول ناخالص اکنون به طور فزاینده‌ای با روشهای طیف‌سنجی جرمی، بر اساس اندازه‌گیری دقیق شدت خطوط ایزوتوپی یون‌های مولکولی یا اندازه‌گیری بسیار دقیق اعداد جرمی در طیف‌سنج‌های با وضوح بالا، جایگزین می‌شوند.
یک منبع ارزشمندتر از اطلاعات اضافی ضروری، داده های تجزیه و تحلیل کمی (عنصری) است که در ترکیب با تعیین وزن مولکولی، به فرد امکان می دهد فرمول ناخالص یک ماده را تعیین کند.
لطفاً توجه داشته باشید که این یک مورد نادر است که فرمول ناخالص مربوط به یک ماده باشد. معمولاً بر اساس این داده ها، فقط می توانیم فرمول ناخالص یک ماده را نشان دهیم، اما فرمول ساختاری را نه. و اغلب ما حتی نمی توانیم یک ماده را با یک کلاس خاص مرتبط کنیم. برای به دست آوردن فرمول ساختاری یک ماده، اطلاعات اضافی در مورد خواص شیمیایی این ماده مورد نیاز است.
آنالیز عنصری برای تعیین کمی ترکیبات آلی و آلی عناصر حاوی نیتروژن، هالوژن، گوگرد، و همچنین آرسنیک، بیسموت، جیوه، آنتیموان و سایر عناصر استفاده می شود. همچنین می توان از تجزیه و تحلیل عنصری برای تایید کیفی وجود این عناصر در ترکیب ترکیب آزمایشی یا برای ایجاد یا تایید فرمول ناخالص یک ماده استفاده کرد.
ردیف آخر کمتر محتمل است، زیرا علامت آن وجود در طیف قله های شدید گروه 4 همولوگ است که در مورد مورد بررسی وجود ندارد. جزئیات بعدی تخصیص را می توان بدون ابهام با استفاده از طیف های سری یون انجام داد (به بخش 5.5 مراجعه کنید)، با این حال، با توجه به شدت بالای پیک های یون های مولکولی در این طیف، توصیه می شود فرمول ناخالص ماده را روشن کنید. با استفاده از سیگنال های ایزوتوپی
مفهوم همسانی یکی از مهمترین مفاهیم در شیمی آلی است و سری های همسانی اساس طبقه بندی مدرن ترکیبات آلی را تشکیل می دهند. سوالات مربوط به اینکه آیا ترکیبات به سری های همولوگ مختلف تعلق دارند بسیار مهم هستند و به عنوان مثال با مشکلات ایزومریسم در شیمی آلی، به ویژه با ایجاد الگوریتم های موثر برای تعیین تعداد ایزومرهای ممکن بر اساس فرمول ناخالص یک ماده مرتبط هستند. با استفاده از کامپیوتر
طرح جمع آوری برای تجزیه و تحلیل عنصری کمی. در تحلیل عنصری، گرایش به کاهش کار دستی و افزایش دقت تعیین ها وجود دارد. توسعه فناوری ابزار در سال های اخیر امکان ساخت دستگاهی برای آنالیز عنصری خودکار را فراهم کرده است که در آن دی اکسید کربن، آب و نیتروژن تشکیل شده در طی احتراق یک نمونه توسط جریان هلیوم به کروماتوگرافی گازی متصل به دستگاه ارسال می شود. ، که به کمک آن تعیین کمی آنها به طور همزمان انجام می شود. از سوی دیگر، استفاده از یک طیف سنج جرمی با وضوح بالا (به بخش 1.1.9.3 مراجعه کنید) امکان تعیین فرمول ناخالص یک ماده را بدون تجزیه و تحلیل عنصری کمی فراهم می کند.
یک حالت تعاملی عملکرد سیستم RASTR ایجاد شده است. تبادل اطلاعات بین یک شخص و یک کامپیوتر از طریق نمایشگر حروف عددی انجام می شود. این برنامه از کارگر نظرسنجی می کند و به طور همزمان شکل پاسخ را نشان می دهد. اطلاعات در مورد انواع طیف های تجربی موجود، ویژگی های آنها و پارامترهای طیفی مورد نیاز است. پس از وارد کردن تمام اطلاعات طیفی و فرمول ناخالص ماده، عملگر حالت ساخت مفاهیم - روابط منطقی بین ویژگی های طیف و ساختار ترکیب را نشان می دهد. اپراتور این فرصت را دارد که هر گونه تغییری در آنها ایجاد کند: حذف یا اضافه کردن اطلاعات به قطعات کتابخانه، حذف هرگونه پیامد یا اضافه کردن موارد جدید. در نتیجه حل یک سیستم معادلات منطقی سازگار، مجموعه‌ای از قطعاتی که طیف و اطلاعات شیمیایی را برآورده می‌کنند روی صفحه نمایش نمایش داده می‌شوند.
هنگام پردازش دستی طیف جرمی، یک مرحله شناسایی ضروری، تعیین کلاس ماده است. این مرحله نیز به طور صریح یا ضمنی در بسیاری از الگوریتم های شناسایی پیچیده طراحی شده برای رایانه ها گنجانده شده است. عملیات مشابهی را می توان در موردی انجام داد که طیف جرمی ماده تعیین شده قبلاً شناخته نشده بود، اما الگوهای تکه تکه شدن کلاس ترکیباتی که به آن تعلق دارد به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. این امر بر اساس الگوهای کمی و کیفی تقسیم‌بندی مشترک در یک کلاس خاص یا سری همولوگ امکان‌پذیر است. اگر برای یک جزء ناشناخته امکان ثبت قله ای به اندازه پیک یک یون مولکولی برای شناسایی مهم بود، در این صورت، در ترکیب با اطلاعات مربوط به کلاس ترکیب، وزن مولکولی تعیین فرمول ناخالص را ممکن می کند. ماده لازم به ذکر است که استفاده از پیک های ایزوتوپی برای تعیین فرمول ناخالص در آنالیز کروماتوگرافی- طیف سنجی جرمی اهمیت محدودی دارد و تنها با شدت بالای این پیک ها و پیک یون مولکولی امکان پذیر است. برای گروه‌های خاصی از ایزومرهای هیدروکربن‌های آروماتیک و پارافینی، الگوریتم‌های شناسایی فردی با در نظر گرفتن ویژگی‌های کمی خاص طیف جرمی آنها ساخته شده‌اند.
خوب، برای تکمیل آشنایی ما با الکل ها، فرمول یک ماده شناخته شده دیگر - کلسترول را نیز ارائه می کنم. همه نمی دانند که این یک الکل مونوهیدریک است!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
گروه هیدروکسیل را با رنگ قرمز مشخص کردم.
اسیدهای کربوکسیلیک
هر شراب ساز می داند که شراب باید بدون دسترسی به هوا ذخیره شود. در غیر این صورت ترش می شود. اما شیمیدانان دلیل آن را می دانند - اگر اتم اکسیژن دیگری را به الکل اضافه کنید، اسید دریافت می کنید.بیایید به فرمول اسیدهایی که از الکل هایی که قبلاً برای ما آشنا هستند به دست می آیند نگاه کنیم:
| ماده | فرمول اسکلتی | فرمول ناخالص | ||
|---|---|---|---|---|
| اسید متان (اسید فرمیک) |
H/C`|O|\OH | HCOOH | O//\OH | |
| اتانوئیک اسید (استیک اسید) |
H-C-C\O-H; H|#C|H | CH3-COOH | /`|O|\OH | |
| اسید پروپانیک (متیل استیک اسید) |
H-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H | CH3-CH2-COOH | \/`|O|\OH | |
| اسید بوتانوئیک (اسید بوتیریک) |
H-C-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | CH3-CH2-CH2-COOH | /\/`|O|\OH | |
| فرمول تعمیم یافته | (R)-C\O-H | (R)-COOH یا (R)-CO2H | (R)/`|O|\OH |
یکی از ویژگی های متمایز اسیدهای آلی وجود یک گروه کربوکسیل (COOH) است که به چنین مواد خاصیت اسیدی می دهد.
هر کس سرکه را امتحان کرده می داند که بسیار ترش است. دلیل این امر وجود اسید استیک در آن است. معمولاً سرکه سفره حاوی 3 تا 15 درصد اسید استیک و بقیه (بیشتر) آب است. مصرف اسید استیک به صورت رقیق نشده خطری برای زندگی به همراه دارد.
کربوکسیلیک اسیدها می توانند چندین گروه کربوکسیل داشته باشند. در این مورد به آنها می گویند: دو پایه, سه پایهو غیره...
محصولات غذایی حاوی بسیاری از اسیدهای آلی دیگر هستند. اینجا تنها تعداد کمی از آنها هستند:
نام این اسیدها مربوط به محصولات غذایی است که در آنها وجود دارد. به هر حال، لطفا توجه داشته باشید که در اینجا اسیدهایی وجود دارد که دارای یک گروه هیدروکسیل نیز هستند، مشخصه الکل ها. چنین موادی نامیده می شوند اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک(یا اسیدهای هیدروکسی).
در زیر، زیر هر یک از اسیدها، علامتی وجود دارد که نام گروهی از مواد آلی را مشخص می کند که به آن تعلق دارد.
رادیکال ها
رادیکال ها مفهوم دیگری است که بر فرمول های شیمیایی تأثیر گذاشته است. خود این کلمه احتمالاً برای همه شناخته شده است، اما در شیمی رادیکال ها هیچ شباهتی با سیاستمداران، شورشیان و سایر شهروندان با موقعیت فعال ندارند.
در اینجا اینها فقط قطعاتی از مولکولها هستند. و اکنون متوجه خواهیم شد که چه چیزی آنها را خاص می کند و با روش جدیدی برای نوشتن فرمول های شیمیایی آشنا می شویم.
فرمول های تعمیم یافته قبلاً چندین بار در متن ذکر شده است: الکل ها - (R)-OH و اسیدهای کربوکسیلیک - (R)-COOH. اجازه دهید یادآوری کنم که -OH و -COOH گروه های عملکردی هستند. اما R یک رادیکال است. بی جهت نیست که او را با حرف R نشان می دهند.
برای دقیق تر، رادیکال تک ظرفیتی بخشی از یک مولکول است که فاقد یک اتم هیدروژن است. خوب، اگر دو اتم هیدروژن را کم کنید، یک رادیکال دو ظرفیتی به دست می آید.
رادیکال ها در شیمی نام خود را دریافت کردند. حتی برخی از آنها عناوین لاتین مشابه با نام عناصر دریافت کردند. و علاوه بر این، گاهی اوقات در فرمول ها رادیکال ها را می توان به صورت مختصر نشان داد که بیشتر یادآور فرمول های ناخالص است.
همه اینها در جدول زیر نشان داده شده است.
| نام | فرمول ساختاری | تعیین | فرمول مختصر | مثال الکل | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| متیل | CH3-() | من | CH3 | (من) -اوه | CH3OH | |
| اتیل | CH3-CH2-() | و همکاران | C2H5 | (Et) -OH | C2H5OH | |
| قطع کردم | CH3-CH2-CH2-() | Pr | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| ایزوپروپیل | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| فنیل | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
فکر می کنم اینجا همه چیز روشن است. فقط می خواهم توجه شما را به ستونی که در آن نمونه هایی از الکل ها آورده شده است جلب کنم. برخی از رادیکال‌ها به شکلی نوشته می‌شوند که شبیه فرمول ناخالص است، اما گروه عملکردی جداگانه نوشته می‌شود. به عنوان مثال، CH3-CH2-OH به C2H5OH تبدیل می شود.
و برای زنجیره های منشعب مانند ایزوپروپیل از سازه هایی با براکت استفاده می شود.
همچنین چنین پدیده ای وجود دارد رادیکال های آزاد. اینها رادیکال هایی هستند که به دلایلی از گروه های عملکردی جدا شده اند. در این مورد، یکی از قوانینی که با آن شروع به مطالعه فرمول ها کردیم، نقض می شود: تعداد پیوندهای شیمیایی دیگر با ظرفیت یکی از اتم ها مطابقت ندارد. خوب، یا می توان گفت که یکی از اتصالات در یک انتها باز می شود. رادیکال های آزاد معمولاً برای مدت کوتاهی زندگی می کنند زیرا مولکول ها تمایل دارند به حالت پایدار برگردند.
مقدمه ای بر نیتروژن آمین ها
من پیشنهاد می کنم با عنصر دیگری که بخشی از بسیاری از ترکیبات آلی است آشنا شوید. این نیتروژن.
با حرف لاتین مشخص می شود نو دارای ظرفیت سه است.
بیایید ببینیم اگر نیتروژن به هیدروکربن های آشنا اضافه شود چه موادی به دست می آید:
| ماده | فرمول ساختاری توسعه یافته | فرمول ساختاری ساده شده | فرمول اسکلتی | فرمول ناخالص |
|---|---|---|---|---|
| آمینو متان (متیل آمین) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| آمینو اتان (اتیلامین) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| دی متیل آمین | H-C-N<`|H>-C-H; H|#-3|H; H|#2|H | $L(1.3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3 | /ن<_(y-.5)H>\ | |
| آمینو بنزن (آنیلین) |
H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||سی<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| تری اتیلامین | $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<`|/>\| |
همانطور که احتمالاً قبلاً از نام ها حدس زده اید ، همه این مواد تحت نام عمومی متحد شده اند آمین ها. گروه عاملی ()-NH2 نامیده می شود گروه آمینو. در اینجا چند فرمول کلی آمین ها آورده شده است:
به طور کلی، هیچ نوآوری خاصی در اینجا وجود ندارد. اگر این فرمول ها برای شما واضح است، می توانید با خیال راحت با استفاده از یک کتاب درسی یا اینترنت به مطالعه بیشتر شیمی آلی بپردازید.
اما من می خواهم در مورد فرمول های شیمی معدنی نیز صحبت کنم. متوجه خواهید شد که درک آنها پس از مطالعه ساختار مولکول های آلی چقدر آسان خواهد بود.
فرمول های منطقی
نباید نتیجه گرفت که شیمی معدنی آسانتر از شیمی آلی است. البته، مولکول‌های معدنی بسیار ساده‌تر به نظر می‌رسند، زیرا تمایلی به تشکیل ساختارهای پیچیده مانند هیدروکربن‌ها ندارند. اما پس از آن باید بیش از صد عنصر تشکیل دهنده جدول تناوبی را مطالعه کنیم. و این عناصر با توجه به خواص شیمیایی خود تمایل به ترکیب دارند، اما با استثناهای متعدد.
بنابراین، من هیچ یک از این ها را به شما نمی گویم. موضوع مقاله من فرمول های شیمیایی است. و با آنها همه چیز نسبتا ساده است.
اغلب در شیمی معدنی استفاده می شود فرمول های منطقی. و اکنون متوجه خواهیم شد که چگونه آنها با کسانی که قبلاً برای ما آشنا هستند تفاوت دارند.
ابتدا بیایید با عنصر دیگری - کلسیم - آشنا شویم. این نیز یک عنصر بسیار رایج است.
تعیین شده است حدودو دارای ظرفیت دو است. بیایید ببینیم که با کربن، اکسیژن و هیدروژنی که می شناسیم چه ترکیباتی تشکیل می دهد.
| ماده | فرمول ساختاری | فرمول منطقی | فرمول ناخالص |
|---|---|---|---|
| اکسید کلسیم | Ca=O | CaO | |
| کلسیم هیدروکسید | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| کربنات کلسیم | $slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| بی کربنات کلسیم | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| اسید کربنیک | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
در نگاه اول، می توانید متوجه شوید که فرمول منطقی چیزی بین یک فرمول ساختاری و یک فرمول ناخالص است. اما هنوز خیلی مشخص نیست که چگونه به دست می آیند. برای درک معنای این فرمول ها، باید واکنش های شیمیایی که مواد در آن شرکت می کنند را در نظر بگیرید.
کلسیم به شکل خالص یک فلز نرم سفید رنگ است. در طبیعت رخ نمی دهد. اما خرید آن در یک فروشگاه مواد شیمیایی کاملاً امکان پذیر است. معمولاً بدون دسترسی به هوا در شیشه های مخصوص نگهداری می شود. زیرا در هوا با اکسیژن واکنش می دهد. در واقع، به همین دلیل است که در طبیعت رخ نمی دهد.
بنابراین، واکنش کلسیم با اکسیژن:
2Ca + O2 -> 2CaO
عدد 2 قبل از فرمول یک ماده به این معنی است که 2 مولکول در واکنش شرکت دارند.
کلسیم و اکسیژن اکسید کلسیم تولید می کنند. این ماده در طبیعت نیز وجود ندارد زیرا با آب واکنش می دهد:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
نتیجه هیدروکسید کلسیم است. اگر به فرمول ساختاری آن (در جدول قبلی) دقت کنید، می بینید که از یک اتم کلسیم و دو گروه هیدروکسیل تشکیل شده است که قبلاً با آنها آشنا هستیم.
اینها قوانین شیمی هستند: اگر یک گروه هیدروکسیل به یک ماده آلی اضافه شود، یک الکل به دست می آید و اگر به یک فلز اضافه شود، یک هیدروکسید به دست می آید.
اما هیدروکسید کلسیم در طبیعت به دلیل وجود دی اکسید کربن در هوا وجود ندارد. من فکر می کنم همه در مورد این گاز شنیده اند. در هنگام تنفس انسان ها و حیوانات، احتراق زغال سنگ و فرآورده های نفتی، در هنگام آتش سوزی و فوران های آتشفشانی تشکیل می شود. بنابراین، همیشه در هوا وجود دارد. اما همچنین به خوبی در آب حل می شود و اسید کربنیک تشکیل می دهد:
CO2 + H2O<=>H2CO3
امضا کردن<=>نشان می دهد که واکنش می تواند در هر دو جهت در شرایط یکسان ادامه یابد.
بنابراین، هیدروکسید کلسیم، محلول در آب، با اسید کربنیک واکنش داده و به کربنات کلسیم کمی محلول تبدیل می شود:
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
فلش رو به پایین به این معنی است که در نتیجه واکنش ماده رسوب می کند.
با تماس بیشتر کربنات کلسیم با دی اکسید کربن در حضور آب، یک واکنش برگشت پذیر رخ می دهد تا نمک اسیدی - بی کربنات کلسیم را تشکیل دهد که بسیار محلول در آب است.
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
این فرآیند بر سختی آب تأثیر می گذارد. با افزایش دما، بی کربنات دوباره به کربنات تبدیل می شود. بنابراین در مناطقی که آب سخت دارند، رسوب در کتری ها تشکیل می شود.
گچ، سنگ آهک، مرمر، توف و بسیاری از مواد معدنی دیگر عمدتاً از کربنات کلسیم تشکیل شده اند. همچنین در مرجان ها، صدف نرم تنان، استخوان حیوانات و غیره یافت می شود.
اما اگر کربنات کلسیم روی حرارت بسیار زیاد گرم شود به اکسید کلسیم و دی اکسید کربن تبدیل می شود.
این داستان کوتاه در مورد چرخه کلسیم در طبیعت باید توضیح دهد که چرا به فرمول های منطقی نیاز است. بنابراین فرمول های منطقی طوری نوشته می شوند که گروه های تابعی قابل مشاهده باشند. در مورد ما این است:
علاوه بر این، عناصر فردی - Ca، H، O (در اکسیدها) - نیز گروه های مستقل هستند.یون ها
فکر می کنم وقت آن رسیده که با یون ها آشنا شویم. این کلمه احتمالا برای همه آشناست. و پس از مطالعه گروه های عملکردی، برای ما هزینه ای ندارد که بفهمیم این یون ها چیست.
به طور کلی، ماهیت پیوندهای شیمیایی معمولاً این است که برخی از عناصر الکترون را رها می کنند در حالی که برخی دیگر آنها را به دست می آورند. الکترون ها ذرات با بار منفی هستند. عنصری با مکمل کامل الکترون دارای بار صفر است. اگر یک الکترون بدهد، بار آن مثبت می شود و اگر آن را بپذیرد، منفی می شود. به عنوان مثال، هیدروژن تنها یک الکترون دارد که به راحتی آن را رها می کند و به یون مثبت تبدیل می شود. یک ورودی ویژه برای این در فرمول های شیمیایی وجود دارد:
H2O<=>H^+ + OH^-
در اینجا ما می بینیم که در نتیجه تفکیک الکترولیتیآب به یک یون هیدروژن با بار مثبت و یک گروه OH با بار منفی تجزیه می شود. یون OH^- نامیده می شود یون هیدروکسید. نباید با گروه هیدروکسیل که یک یون نیست بلکه بخشی از نوعی مولکول است اشتباه گرفته شود. علامت + یا - در گوشه بالا سمت راست، بار یون را نشان می دهد.
اما اسید کربنیک هرگز به عنوان یک ماده مستقل وجود ندارد. در واقع مخلوطی از یون های هیدروژن و یون های کربنات (یا یون های بی کربنات) است:
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
یون کربنات دارای بار 2- است. یعنی دو الکترون به آن اضافه شده است.
یون های دارای بار منفی نامیده می شوند آنیون ها. معمولاً اینها شامل بقایای اسیدی هستند.
یون های دارای بار مثبت - کاتیون ها. اغلب اینها هیدروژن و فلزات هستند.
و در اینجا احتمالاً می توانید معنای فرمول های منطقی را کاملاً درک کنید. ابتدا کاتیون و سپس آنیون در آنها نوشته می شود. حتی اگر فرمول حاوی هیچ اتهامی نباشد.
احتمالاً قبلاً حدس می‌زنید که یون‌ها را نه تنها با فرمول‌های منطقی می‌توان توصیف کرد. فرمول اسکلتی آنیون بی کربنات در اینجا آمده است:
در اینجا بار مستقیماً در کنار اتم اکسیژن نشان داده می شود که یک الکترون اضافی دریافت کرده و بنابراین یک خط را از دست داده است. به بیان ساده، هر الکترون اضافی تعداد پیوندهای شیمیایی نشان داده شده در فرمول ساختاری را کاهش می دهد. از طرف دیگر، اگر برخی از گره‌های فرمول ساختاری علامت + داشته باشند، یک چوب اضافی دارد. مثل همیشه، این واقعیت باید با یک مثال نشان داده شود. اما در بین موادی که برای ما آشنا هستند یک کاتیون وجود ندارد که از چندین اتم تشکیل شده باشد.
و چنین ماده ای آمونیاک است. محلول آبی آن اغلب نامیده می شود آمونیاکو در هر کیت کمک های اولیه گنجانده شده است. آمونیاک ترکیبی از هیدروژن و نیتروژن است و دارای فرمول منطقی NH3 است. واکنش شیمیایی که هنگام حل شدن آمونیاک در آب رخ می دهد را در نظر بگیرید:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
همان چیزی است، اما با استفاده از فرمول های ساختاری:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H
در سمت راست دو یون را می بینیم. آنها در نتیجه حرکت یک اتم هیدروژن از یک مولکول آب به یک مولکول آمونیاک تشکیل شدند. اما این اتم بدون الکترون خود حرکت کرد. آنیون قبلاً برای ما آشناست - این یک یون هیدروکسید است. و کاتیون نامیده می شود آمونیوم. خواصی مشابه فلزات از خود نشان می دهد. به عنوان مثال، ممکن است با یک باقیمانده اسیدی ترکیب شود. ماده ای که از ترکیب آمونیوم با آنیون کربنات ایجاد می شود کربنات آمونیوم نامیده می شود: (NH4)2CO3.
در اینجا معادله واکنش برای برهمکنش آمونیوم با یک آنیون کربنات است که به شکل فرمول های ساختاری نوشته شده است:
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
اما در این شکل معادله واکنش برای اهداف نمایش داده شده است. معمولاً معادلات از فرمول های منطقی استفاده می کنند:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
سیستم تپه
بنابراین، می‌توان فرض کرد که فرمول‌های ساختاری و عقلایی را قبلاً مطالعه کرده‌ایم. اما موضوع دیگری نیز وجود دارد که قابل بررسی است. فرمول های ناخالص چه تفاوتی با فرمول های منطقی دارند؟
ما می دانیم که چرا فرمول منطقی اسید کربنیک H2CO3 نوشته شده است، و نه روش دیگری. (در ابتدا دو کاتیون هیدروژن و سپس آنیون کربنات قرار می گیرند.) اما چرا فرمول ناخالص CH2O3 نوشته شده است؟
در اصل، فرمول منطقی اسید کربنیک به خوبی ممکن است یک فرمول واقعی در نظر گرفته شود، زیرا هیچ عنصر تکراری ندارد. برخلاف NH4OH یا Ca(OH)2.
اما یک قانون اضافی اغلب برای فرمول های ناخالص اعمال می شود که ترتیب عناصر را تعیین می کند. قانون بسیار ساده است: ابتدا کربن، سپس هیدروژن، و سپس عناصر باقی مانده به ترتیب حروف الفبا قرار می گیرد.
بنابراین CH2O3 خارج می شود - کربن، هیدروژن، اکسیژن. به این سیستم هیل می گویند. تقریباً در تمام کتاب های مرجع شیمی استفاده می شود. و در این مقاله نیز.
کمی در مورد سیستم easyChem
به جای نتیجه گیری، می خواهم در مورد سیستم easyChem صحبت کنم. این به گونه ای طراحی شده است که تمام فرمول هایی که در اینجا بحث کردیم به راحتی در متن قرار می گیرند. در واقع تمام فرمول های این مقاله با استفاده از easyChem ترسیم شده اند.
چرا ما حتی به نوعی سیستم برای استخراج فرمول ها نیاز داریم؟ نکته این است که راه استاندارد برای نمایش اطلاعات در مرورگرهای اینترنتی زبان نشانه گذاری فرامتن (HTML) است. بر پردازش اطلاعات متنی متمرکز است.
فرمول های منطقی و ناخالص را می توان با استفاده از متن به تصویر کشید. حتی برخی از فرمول های ساختاری ساده شده نیز می توانند در متن نوشته شوند، به عنوان مثال الکل CH3-CH2-OH. اگرچه برای این کار باید از ورودی زیر در HTML استفاده کنید: CH 3-CH 2-اوه
این البته مشکلاتی را ایجاد می کند، اما شما می توانید با آنها زندگی کنید. اما چگونه می توان فرمول ساختاری را به تصویر کشید؟ در اصل، می توانید از فونت monospace استفاده کنید:
H H | | H-C-C-O-H | | H H البته خیلی زیبا به نظر نمی رسد، اما قابل انجام است.
مشکل واقعی هنگام کشیدن حلقه های بنزن و هنگام استفاده از فرمول های اسکلتی ایجاد می شود. راه دیگری جز اتصال تصویر شطرنجی باقی نمانده است. رسترها در فایل های جداگانه ذخیره می شوند. مرورگرها می توانند تصاویر را با فرمت gif، png یا jpeg داشته باشند.
برای ایجاد چنین فایل هایی به یک ویرایشگر گرافیکی نیاز است. مثلا فتوشاپ. اما من بیش از 10 سال است که با فتوشاپ آشنا هستم و به یقین می توانم بگویم که برای به تصویر کشیدن فرمول های شیمیایی بسیار مناسب نیست.
ویراستارهای مولکولی خیلی بهتر با این کار کنار می آیند. اما با تعداد زیادی فرمول که هر کدام در یک فایل جداگانه ذخیره می شوند، به راحتی می توان در آنها اشتباه گرفت.
به عنوان مثال تعداد فرمول های این مقاله برابر است با . آنها در قالب تصاویر گرافیکی (بقیه با استفاده از ابزارهای HTML) نمایش داده می شوند.
سیستم easyChem به شما امکان می دهد تمام فرمول ها را مستقیماً در یک سند HTML به صورت متن ذخیره کنید. به نظر من، این بسیار راحت است.
علاوه بر این، فرمول های ناخالص در این مقاله به صورت خودکار محاسبه می شوند. زیرا easyChem در دو مرحله کار می کند: ابتدا توضیحات متن به یک ساختار اطلاعاتی (گراف) تبدیل می شود و سپس می توان اقدامات مختلفی را روی این ساختار انجام داد. در میان آنها می توان به توابع زیر اشاره کرد: محاسبه وزن مولکولی، تبدیل به فرمول ناخالص، بررسی امکان خروجی به عنوان متن، گرافیک و رندر متن.
بنابراین برای تهیه این مقاله فقط از ویرایشگر متن استفاده کردم. علاوه بر این، من مجبور نبودم به این فکر کنم که کدام یک از فرمول ها گرافیکی و کدام یک متن است.
در اینجا چند مثال وجود دارد که راز آماده سازی متن مقاله را آشکار می کند: توضیحات ستون سمت چپ به طور خودکار در ستون دوم به فرمول تبدیل می شوند.
در خط اول، توضیحات فرمول منطقی بسیار شبیه به نتیجه نمایش داده شده است. تنها تفاوت این است که ضرایب عددی به صورت بین خطی نمایش داده می شوند.
در خط دوم، فرمول گسترش یافته به شکل سه زنجیره مجزا که با یک نماد از هم جدا شده اند، آورده شده است. من فکر می کنم به راحتی می توان فهمید که توصیف متنی از بسیاری جهات یادآور اقداماتی است که برای به تصویر کشیدن فرمول با مداد روی کاغذ لازم است.
خط سوم استفاده از خطوط اریب را با استفاده از نمادهای \ و / نشان می دهد. علامت ` (بک تیک) به این معنی است که خط از راست به چپ (یا از پایین به بالا) کشیده شده است.
اسناد بسیار دقیق تری در مورد استفاده از سیستم easyChem در اینجا وجود دارد.
اجازه دهید این مقاله را تمام کنم و برای شما در تحصیل در رشته شیمی آرزوی موفقیت کنم.
