Վերացական թեմայի վերաբերյալ.
Քիմիական բանաձև
Քիմիական բանաձև- նյութերի բաղադրության և կառուցվածքի մասին տեղեկատվության արտացոլում քիմիական նշանների, թվերի և բաժանարար նշանների միջոցով՝ փակագծեր.
Բարդ նյութերի մոլեկուլների բաղադրությունն արտահայտվում է քիմիական բանաձևերով։
Քիմիական բանաձևի հիման վրա կարող է տրվել նյութի անվանումը.
Քիմիական բանաձևը նշանակում է.
- 1 մոլեկուլ կամ 1 մոլ նյութ;
- որակական բաղադրություն (ինչ քիմիական տարրերից է բաղկացած նյութը);
- քանակական կազմը (յուրաքանչյուր տարրի քանի ատոմ է պարունակում նյութի մոլեկուլը):
- HNO3 բանաձևը նշանակում է.
- ազոտական թթու;
- 1 մոլեկուլ ազոտական թթու կամ 1 մոլ ազոտական թթու;
- որակական կազմը. ազոտաթթվի մոլեկուլը բաղկացած է ջրածնից, ազոտից և թթվածնից.
- Քանակական կազմը՝ ազոտաթթվի մոլեկուլը պարունակում է ջրածնի տարրի մեկ ատոմ, ազոտի տարրի մեկ ատոմ, թթվածին տարրի երեք ատոմ։
Տեսակներ
Ներկայումս առանձնանում են քիմիական բանաձևերի հետևյալ տեսակները.
- Ամենապարզ բանաձեւը. Այն կարելի է ձեռք բերել փորձարարական եղանակով՝ որոշելով նյութի մեջ քիմիական տարրերի հարաբերակցությունը՝ օգտագործելով տարրերի ատոմային զանգվածի արժեքները: Այսպիսով, ջրի ամենապարզ բանաձևը կլինի H 2 O, իսկ բենզոլի CH ամենապարզ բանաձևը (ի տարբերություն C 6 H 6 - ճշմարիտ, տես ստորև): Բանաձևերում ատոմները նշվում են քիմիական տարրերի նշաններով, իսկ դրանց հարաբերական մեծությունները՝ ենթագրերի ձևաչափով թվերով։
- Իսկական բանաձև. Կարելի է ստանալ, եթե հայտնի է նյութի մոլեկուլային քաշը: Ջրի իրական բանաձևը H 2 O է, որը համընկնում է ամենապարզին: Բենզոլի իրական բանաձևը C 6 H 6 է, որը տարբերվում է ամենապարզից: Ճշմարիտ բանաձևերը կոչվում են նաև համախառն բանաձևեր կամ էմպիրիկ: Դրանք արտացոլում են նյութի մոլեկուլների բաղադրությունը, բայց ոչ կառուցվածքը։ Ճշմարիտ բանաձևը ցույց է տալիս յուրաքանչյուր տարրի ատոմների ճշգրիտ թիվը մեկ մոլեկուլում: Այս մեծությունը համապատասխանում է ինդեքսին՝ փոքր թիվ համապատասխան տարրի խորհրդանիշից հետո: Եթե ինդեքսը 1 է, այսինքն՝ մոլեկուլում կա տվյալ տարրի միայն մեկ ատոմ, ապա այդպիսի ցուցանիշ նշված չէ։
- Ռացիոնալ բանաձեւ. Ռացիոնալ բանաձևերը ընդգծում են քիմիական միացությունների դասերին բնորոշ ատոմների խմբեր: Օրինակ, սպիրտների համար հատկացվում է -OH խումբ: Ռացիոնալ բանաձև գրելիս ատոմների նման խմբերը փակվում են փակագծերում (OH): Կրկնվող խմբերի թիվը նշվում է ենթատեքստային ձևաչափով թվերով, որոնք տեղադրվում են փակման փակագծից անմիջապես հետո: Քառակուսի փակագծերը օգտագործվում են բարդ միացությունների կառուցվածքը արտացոլելու համար: Օրինակ, K 4-ը կալիումի հեքսացիանոկոբալտոատ է: Ռացիոնալ բանաձևերը հաճախ հանդիպում են կիսաընդլայնված ձևով, երբ նույն ատոմներից մի քանիսը ցուցադրվում են առանձին, որպեսզի ավելի լավ արտացոլեն նյութի մոլեկուլի կառուցվածքը:
- Կառուցվածքային բանաձեւ. Գրաֆիկորեն ցույց է տալիս ատոմների հարաբերական դասավորությունը մոլեկուլում: Ատոմների միջև քիմիական կապերը նշվում են գծերով: Կան երկչափ (2D) և եռաչափ (3D) բանաձևեր։ Երկչափները հարթության վրա նյութի կառուցվածքի արտացոլումն են։ Եռաչափերը հնարավորություն են տալիս ներկայացնել դրա կազմը, հարաբերական դիրքը, կապերը և ատոմների միջև եղած հեռավորությունները նյութի կառուցվածքի տեսական մոդելներին առավել մոտ:
- Էթանոլ
- Ամենապարզ բանաձևը C 2 H 6 O է
- Ճշմարիտ, էմպիրիկ կամ համախառն բանաձև՝ C 2 H 6 O
- Ռացիոնալ բանաձև՝ C 2 H 5 OH
- Ռացիոնալ բանաձեւը կիսաընդլայնված ձեւով՝ CH 3 CH 2 OH
- Կառուցվածքային բանաձև (2D):
Քիմիական բանաձևեր գրելու այլ եղանակներ կան: Նոր մեթոդներ ի հայտ եկան 1980-ականների վերջին՝ անհատական համակարգչային տեխնիկայի մշակմամբ (SMILES, WLN, ROSDAL, SLN և այլն)։ Քիմիական բանաձևերի հետ աշխատելու համար անհատական համակարգիչներն օգտագործում են նաև հատուկ ծրագրակազմ, որը կոչվում է մոլեկուլային խմբագրիչներ:
Նշումներ
- 1 2 3 Քիմիայի հիմնական հասկացությունները - de.gubkin.ru/chemistry/ch1-th/node6.html
Այս համառոտագիրը հիմնված է ռուսերեն Վիքիպեդիայի հոդվածի վրա։ Համաժամացումն ավարտված է 07/10/11 17:38:37
Նմանատիպ ամփոփագրեր.
· Առնչվող հոդվածներ ·
Ներկայումս առանձնանում են քիմիական բանաձևերի հետևյալ տեսակները.
- Ամենապարզ բանաձեւը. Այն կարելի է ձեռք բերել փորձարարական եղանակով՝ որոշելով նյութի մեջ քիմիական տարրերի հարաբերակցությունը՝ օգտագործելով տարրերի ատոմային զանգվածի արժեքները: Այսպիսով, ջրի ամենապարզ բանաձևը կլինի H 2 O, իսկ բենզոլի CH ամենապարզ բանաձևը (ի տարբերություն C 6 H 6 - ճշմարիտ, տես ստորև): Բանաձևերում ատոմները նշվում են քիմիական տարրերի նշաններով, իսկ դրանց հարաբերական մեծությունները՝ ենթագրերի ձևաչափով թվերով։
- Էմպիրիկ բանաձեւ. Տարբեր հեղինակներ կարող են օգտագործել այս տերմինը ամենապարզը, ճիշտկամ ռացիոնալբանաձեւեր
- Իսկական բանաձև. Կարելի է ստանալ, եթե հայտնի է նյութի մոլեկուլային քաշը: Ջրի իրական բանաձևը H 2 O է, որը համընկնում է ամենապարզին: Բենզոլի իրական բանաձևը C 6 H 6 է, որը տարբերվում է ամենապարզից: Ճշմարիտ բանաձեւերը նույնպես կոչվում են համախառն բանաձևեր. Դրանք արտացոլում են նյութի մոլեկուլների բաղադրությունը, բայց ոչ կառուցվածքը։ Ճշմարիտ բանաձևը ցույց է տալիս յուրաքանչյուր տարրի ատոմների ճշգրիտ թիվը մեկ մոլեկուլում: Այս մեծությունը համապատասխանում է ինդեքսին՝ փոքր թիվ համապատասխան տարրի խորհրդանիշից հետո: Եթե ինդեքսը 1 է, այսինքն՝ մոլեկուլում կա տվյալ տարրի միայն մեկ ատոմ, ապա այդպիսի ցուցանիշ նշված չէ։
- Ռացիոնալ բանաձեւ. Ռացիոնալ բանաձևերը ընդգծում են քիմիական միացությունների դասերին բնորոշ ատոմների խմբեր: Օրինակ, սպիրտների համար հատկացվում է -OH խումբ: Ռացիոնալ բանաձև գրելիս ատոմների նման խմբերը փակվում են փակագծերում (OH): Կրկնվող խմբերի թիվը նշվում է ենթատեքստային ձևաչափով թվերով, որոնք տեղադրվում են փակման փակագծից անմիջապես հետո: Քառակուսի փակագծերը օգտագործվում են բարդ միացությունների կառուցվածքը արտացոլելու համար: Օրինակ, K 4-ը կալիումի հեքսացիանոկոբալտատ է: Ռացիոնալ բանաձևերը հաճախ հանդիպում են կիսաընդլայնված ձևով, երբ նույն ատոմներից մի քանիսը ցուցադրվում են առանձին, որպեսզի ավելի լավ արտացոլեն նյութի մոլեկուլի կառուցվածքը:
- Կառուցվածքային բանաձեւ. Գրաֆիկորեն ցույց է տալիս ատոմների հարաբերական դասավորությունը մոլեկուլում: Ատոմների միջև քիմիական կապերը նշվում են գծերով: Կան երկչափ (2D) և եռաչափ (3D) բանաձևեր։ Երկչափները հարթության վրա նյութի կառուցվածքի արտացոլումն են։ Եռաչափերը հնարավորություն են տալիս ներկայացնել դրա կազմը, հարաբերական դիրքը, կապերը և ատոմների միջև եղած հեռավորությունները նյութի կառուցվածքի տեսական մոդելներին առավել մոտ:
- Էթանոլ
- Ամենապարզ բանաձևը C 2 H 6 O է
- Ճշմարիտ, էմպիրիկ կամ համախառն բանաձև՝ C 2 H 6 O
- Ռացիոնալ բանաձև՝ C 2 H 5 OH
- Ռացիոնալ բանաձեւը կիսաընդլայնված ձեւով՝ CH 3 CH 2 OH
- Կառուցվածքային բանաձև (2D):
Քիմիական բանաձևեր գրելու այլ եղանակներ կան: Նոր մեթոդներ ի հայտ եկան 1980-ականների վերջին՝ անհատական համակարգչային տեխնիկայի մշակմամբ (SMILES, WLN, ROSDAL, SLN և այլն)։ Քիմիական բանաձևերի հետ աշխատելու համար անհատական համակարգիչներն օգտագործում են նաև հատուկ ծրագրակազմ, որը կոչվում է մոլեկուլային խմբագրիչներ:
Միացությունների համախառն, կառուցվածքային և էլեկտրոնային բանաձևերը
Վուտլերովի երկրորդ պոստուլատը. Ատոմների որոշ խմբերի քիմիական ռեակտիվությունը էապես կախված է նրանց քիմիական միջավայրից, այսինքն՝ որ ատոմների կամ ատոմների խմբերի վրա է որոշակի խումբը հարում։
Միացությունների բանաձևերը, որոնք մենք օգտագործել ենք անօրգանական քիմիայի ուսումնասիրության ժամանակ, արտացոլում են միայն որոշակի տարրի ատոմների քանակը մոլեկուլում: Նման բանաձևերը կոչվում են «համախառն բանաձևեր» կամ «մոլեկուլային բանաձևեր»:
Ինչպես հետևում է Վուտլերովի առաջին պոստուլատից, օրգանական քիմիայում կարևոր է ոչ միայն մոլեկուլում որոշակի ատոմների քանակը, այլև դրանց կապման կարգը, այսինքն՝ միշտ չէ, որ խորհուրդ է տրվում օգտագործել օրգանական միացությունների համախառն բանաձևերը: Օրինակ՝ պարզության համար մեթանի մոլեկուլի կառուցվածքը դիտարկելիս օգտագործեցինք կառուցվածքային բանաձևեր՝ ատոմների միացման կարգի սխեմատիկ ներկայացում մոլեկուլի հետ։ Կառուցվածքային բանաձևերը պատկերելիս քիմիական կապը նշվում է գծիկով, կրկնակի կապը՝ երկու գծիկով և այլն։
Էլեկտրոնային բանաձևը (կամ Լյուիսի բանաձևը) շատ նման է կառուցվածքային բանաձևին, բայց այս դեպքում ներկայացված են ոչ թե ձևավորված կապերը, այլ էլեկտրոնները՝ և՛ կապ գոյացնողները, և՛ նրանք, որոնք չեն կազմում:
Օրինակ, արդեն քննարկված սուլֆատաթթուն կարելի է գրել հետևյալ բանաձևերի միջոցով. Համախառն բանաձևը H 2 80 4 է, կառուցվածքային և էլեկտրոնային բանաձևերը հետևյալն են.
Կառուցվածքային բանաձևեր օրգանական միացություններ
Գրեթե բոլոր օրգանական նյութերը բաղկացած են մոլեկուլներից, որոնց բաղադրությունը արտահայտվում է քիմիական բանաձևերով, օրինակ՝ CH 4, C 4 H 10, C 2 H 4 O 2։ Ի՞նչ կառուցվածք ունեն օրգանական նյութերի մոլեկուլները: Օրգանական քիմիայի հիմնադիրները՝ Ֆ. Կեկուլեն և Ա. Ուսումնասիրելով տարբեր օրգանական նյութերի բաղադրությունն ու հատկությունները՝ նրանք հանգել են հետևյալ եզրակացությունների.
Օրգանական նյութերի մոլեկուլներում ատոմները միացված են քիմիական կապերով որոշակի հաջորդականությամբ՝ ըստ իրենց վալենտության։ Այս հաջորդականությունը սովորաբար կոչվում է քիմիական կառուցվածք.
Բոլոր օրգանական միացություններում ածխածնի ատոմները խոտիվալենտ են, իսկ մյուս տարրերը ցուցադրում են իրենց բնորոշ վալենտները։
Այս դիրքորոշումը հիմք է հանդիսանում օրգանական միացությունների կառուցվածքի տեսության, որը ձևակերպել է Օ. Մ. Բուտլերովը 1861 թվականին:
Օրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքը տեսողականորեն ներկայացված է կառուցվածքային բանաձևերով, որոնցում ատոմների միջև քիմիական կապերը նշվում են գծիկներով։ Յուրաքանչյուր տարրի խորհրդանիշից ձգվող տողերի ընդհանուր թիվը հավասար է նրա ատոմային արժեքին: Բազմաթիվ կապերը ներկայացված են երկու կամ երեք գծիկներով:
Օգտագործելով C 3 H 8 հագեցած ածխաջրածնային պրոպանի օրինակը, եկեք դիտարկենք, թե ինչպես կարելի է կազմել օրգանական նյութի կառուցվածքային բանաձևը:
1. Նկարեք ածխածնային կմախք: Այս դեպքում շղթան բաղկացած է երեք ածխածնի ատոմներից.
S-S-ՀԵՏ
2. Ածխածինը քառավալենտ է, ուստի մենք ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմից ոչ բավարար հատկանիշներ ենք պատկերում այնպես, որ յուրաքանչյուր ատոմի կողքին չորս հատկանիշ կա.
3. Ավելացնել ջրածնի ատոմների նշանները.
Հաճախ կառուցվածքային բանաձևերը գրվում են կրճատ ձևով, առանց C-H կապը պատկերելու: Կրճատված կառուցվածքային բանաձևերը շատ ավելի կոմպակտ են, քան ընդլայնվածները.
CH 3 - CH 2 - CH 3:
Կառուցվածքային բանաձևերը ցույց են տալիս միայն ատոմների միացումների հաջորդականությունը, բայց չեն արտացոլում մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը, մասնավորապես կապի անկյունները: Հայտնի է, օրինակ, որ պրոպանում C կապերի անկյունը 109,5° է։ Այնուամենայնիվ, պրոպանի կառուցվածքային բանաձևը կարծես այս անկյունն է 180°: Հետևաբար, ավելի ճիշտ կլինի պրոպանի կառուցվածքային բանաձևը գրել ոչ այնքան հարմար, բայց ավելի ճիշտ ձևով.
Պրոֆեսիոնալ քիմիկոսները օգտագործում են հետևյալ կառուցվածքային բանաձևերը, որոնցում ընդհանրապես ցուցադրված չեն ոչ ածխածնի ատոմները, ոչ ջրածնի ատոմները, այլ միայն ածխածնի կմախքն է պատկերված փոխկապակցված C-C կապերի, ինչպես նաև ֆունկցիոնալ խմբերի տեսքով: Ապահովելու համար, որ ողնաշարը նման չէ մեկ շարունակական գծի, քիմիական կապերը պատկերված են միմյանց անկյան տակ: Այսպիսով, պրոպանի C 3 H 8 մոլեկուլում կա ընդամենը երկու C-C կապ, ուստի պրոպանը ներկայացված է երկու գծիկներով:
Օրգանական միացությունների հոմոլոգ շարք
Դիտարկենք նույն դասի երկու միացությունների, օրինակ սպիրտների կառուցվածքային բանաձևերը.
Մեթիլ CH 3 OH և էթիլ C 2 H 5 OH սպիրտների մոլեկուլներն ունեն OH նույն ֆունկցիոնալ խումբը, որը ընդհանուր է սպիրտների ամբողջ դասի համար, բայց տարբերվում են ածխածնի կմախքի երկարությամբ. էթանոլում կա ևս մեկ ածխածնի ատոմ: Համեմատելով կառուցվածքային բանաձևերը՝ կարելի է նկատել, որ երբ ածխածնի շղթան մեծանում է մեկ ածխածնի ատոմով, նյութի բաղադրությունը փոխվում է CH 2 խմբի, երբ ածխածնի շղթան երկարացվում է երկու ատոմով՝ երկու CH 2 խմբի և այլն։
Նույն դասի միացությունները, որոնք ունեն նմանատիպ կառուցվածք, բայց կազմով տարբերվում են մեկ կամ մի քանի CH 2 խմբերով, կոչվում են հոմոլոգներ։
CH 2 խումբը կոչվում է հոմոլոգ տարբերություն: Բոլոր հոմոլոգների ամբողջությունը կազմում է հոմանոլոգիական շարք։ Մեթանոլը և էթանոլը պատկանում են սպիրտների հոմոլոգ շարքին։ Նույն շարքի բոլոր նյութերն ունեն նմանատիպ քիմիական հատկություններ, և դրանց բաղադրությունը կարող է արտահայտվել ընդհանուր բանաձևով. Օրինակ, սպիրտների հոմոլոգ շարքի ընդհանուր բանաձևը C է n H 2 n +1 VON, որտեղ n - բնական թիվ.
|
Միացման դաս |
Ընդհանուր բանաձև |
Ընդհանուր բանաձև, որն ընդգծում է ֆունկցիոնալ խումբը |
|
Ալկաններ |
C n H 2 n + 2 |
|
|
Ցիկլոալկանի |
C n H 2 n |
|
|
Ալկեններ |
C n H 2 n |
|
|
Ալկադիենի |
C n H 2 n-2 |
|
|
Ալկինի |
C n H 2 n-2 |
|
|
Միամիջուկային արեններ (բենզոլին համամասնական շարք) |
C n H 2 n-6 |
|
|
Միահիդրիկ սպիրտներ |
C n H 2 n + 2 V |
C n H 2 n +1 V H |
|
Պոլիհիդրիկ սպիրտներ |
C n H 2 n + 2 O x |
C n H 2 n + 2-x (B H) x |
|
Ալդեհիդներ |
C n H 2 n B |
C n H 2 n +1 CHO |
|
Մոնոբազային կարբոքսիլաթթուներ |
C n H 2 n O 2 |
C n H 2 n +1 COOH |
|
Էսթերներ |
C n H 2 n B |
C n H 2 n +1 COOC n H 2n+1 |
|
Ածխաջրեր |
C n (H 2 O) m |
|
|
Առաջնային ամիններ |
C n H 2 n + 3 N |
C n H 2 n +1 NH 2 |
|
Ամինաթթուներ |
C n H 2 n +1 NO |
H 2 NC n H 2n COOH |
Նյութի համախառն բանաձևը և դրա վերածումը տոլուոլի ցույց են տալիս, որ այն մեթիլցիկլոհեքսադիեն է։ Այն ընդունակ է ավելացնել օլեին անհիդրիդ, որը բնորոշ է կոնյուգացված դիեններին։
Նյութի համախառն բանաձևը հուսալիորեն որոշվում է միայն տարերային վերլուծության համակցությամբ՝ մոլեկուլային քաշի որոշմամբ։
Այսպիսով, նյութի համախառն բանաձևը որոշելը պահանջում է բեկորային իոնների հոմոլոգ շարքի և բնութագրական տարբերությունների վերլուծություն:
Ինչպե՞ս է որոշվում նյութի համախառն բանաձևը:
Ի լրումն PMR սպեկտրի և նյութի համախառն բանաձևի, կառուցվածքային բանաձևը հաստատելու համար կան տվյալներ դրա բնույթի կամ ծագման վերաբերյալ, առանց որոնց անհնար կլիներ սպեկտրի միանշանակ մեկնաբանումը:
Յուրաքանչյուր հոդվածի սկզբում տրվում է նյութի համախառն բանաձևը, անվանումը և կառուցվածքային բանաձևը։ Գրացուցակում պահանջվող նյութի որոնումն իրականացվում է հայտնի համախառն բանաձևի և բանաձևի ինդեքսի միջոցով կամ գրացուցակի վերջում գտնվող հայտնի անունով և այբբենական ցուցիչով:
Բոլոր աղյուսակների առաջին սյունակում տրվում է նյութի համախառն բանաձևը, հաջորդ սյունակում՝ նրա քիմիական բանաձևը։ Այնուհետև նշվում է այն ջերմաստիճանը, որով կատարվել են չափումները: Հալոգենների համար (բացառությամբ յոդի) տրված են միայն հեղուկ ազոտի ստանդարտ NQR ջերմաստիճանում (77 Կ) ստացված տվյալները. Այլ ջերմաստիճանների տվյալները տրվում են 77 Կ-ում չափումների բացակայության դեպքում, ինչը նշված է նշումներում:
Զանգվածային սպեկտրոմետրիայի մեթոդներն օգտագործվում են նյութերը նույնականացնելու, նյութերի համախառն բանաձևերը և դրանց քիմիական կառուցվածքը որոշելու համար։ Քիմիայի համար կարևոր են այնպիսի ֆիզիկական բնութագրերը, ինչպիսիք են իոնացման ներուժը և քիմիական կապերի խզման էներգիան:
Բանաձևի ինդեքսում որևէ միացություն գտնելու համար նախ պետք է հաշվարկել նյութի համախառն բանաձևը և տարրերը դասավորել ըստ Hill համակարգի. անօրգանական նյութերի համար այբբենական կարգով, օրինակ՝ H3O4P (ֆոսֆորաթթու), CuO4S (պղնձի սուլֆատ), O7P2Zn2 (ցինկի պիրոֆոսֆատ) և այլն:
Բանաձևի ինդեքսում որևէ միացություն գտնելու համար նախ պետք է հաշվարկել նյութի համախառն բանաձևը և տարրերը դասավորել ըստ Hill համակարգի. անօրգանական նյութերի համար այբբենական կարգով, օրինակ՝ H3O4P (ֆոսֆորաթթու), CuO4S (պղնձի սուլֆատ), O7P2Zn2 (ցինկի պիրոֆոսֆատ) և այլն:
Ցածր լուծաչափի զանգվածային սպեկտրոմետրիայի հնարավորությունները թույլ չեն տալիս առանձնացնել խմբի նույնականացման երկրորդ և երրորդ փուլերը, և նյութի համախառն բանաձևի որոշումը կատարվում է միաժամանակ՝ սահմանափակելով այն որոշակի հոմոլոգ շարքին վերագրելու հնարավոր տարբերակները: Ըստ սահմանման՝ հոմոլոգ խումբը միավորում է միացությունների շարք, որոնց զանգվածային թվերը համադրելի են 14 մոդուլով, ներառյալ իզոբարները։ Որոշ դեպքերում տարբեր շարքերի իզոբարային միացություններն ունեն մասնատման նման օրինաչափություններ, ինչը դրսևորվում է նրանց ցածր լուծաչափության զանգվածային սպեկտրների նմանությամբ։
Մոլեկուլային իոնի զանգվածը (180 1616) չափվում է բարձր ճշգրտությամբ, ինչը թույլ է տալիս անմիջապես որոշել նյութի համախառն բանաձևը։
Ելնելով վերոգրյալից՝ օրգանական միացությունների տարերային անալիզի ժամանակ առաջարկվել են նյութի համախառն բանաձևը բնութագրող մոլեկուլների ստոյքիոմետրիայի որոշման առանց քաշի մեթոդներ։ Հիմնականում այս մեթոդները նախատեսված են օրգանոգեն տարրերի՝ ածխածնի, ջրածնի և ազոտի ստոյքիոմետրիայի որոշման համար։ Դրանք հիմնված են նյութի նմուշի հանքայնացման արտադրանքի անալիտիկ ազդանշանների համեմատության վրա: Նման ազդանշանները ներառում են, օրինակ, քրոմատոգրաֆիկ գագաթների տարածքները, երկու տարրերի համար ընդհանուր տիտրման ծավալները և այլն: Այսպիսով, հնարավոր է աշխատել առանց մնացորդների միկրո և գերմիկրոքանակությունների հետ:
Պոլիմերների քանակական վերլուծությունը ներառում է հետևյալ հարցերը՝ 1) քանակական տարրական անալիզ, որը հնարավորություն է տալիս որոշել նյութի համախառն բանաձևը. 2) պոլիմերային շղթաներում ֆունկցիոնալ և տերմինալ խմբերի քանակի որոշումը. 3) մոլի սահմանում.
Մոլեկուլային քաշի ճշգրիտ արժեքները կարող են ստացվել զանգվածային սպեկտրներից և հիմք են ծառայել նյութի համախառն բանաձևի, դրա որակական և քանակական կազմի վերաբերյալ որոշակի այլընտրանքային ենթադրությունների համար: Այսպիսով, մասնավորապես, կենտ մոլեկուլային քաշը կարող է վկայել մեկ (երեք, հինգ, ընդհանուր առմամբ կենտ թվով) ազոտի ատոմի մոլեկուլում առկայության մասին. ազոտը միակ օրգանոգեն տարրն է, որն ունի կենտ վալենտություն զույգ ատոմի հետ: Ի հակադրություն, հավասարաչափ մոլեկուլային քաշը ցույց է տալիս ազոտի բացակայությունը կամ ազոտի զույգ ատոմների հավանականությունը։ Այսպես, օրինակ, M 68-ով օրգանական նյութը կարող է ունենալ միայն երեք համախառն բանաձև՝ CsHs, 4 6 կամ C3H, և դրանք հաշվի առնելը զգալիորեն կհեշտացնի սպեկտրային տվյալների մեկնաբանումը և կառուցվածքի վերջնական ընտրությունը:
Անհրաժեշտ լրացուցիչ տեղեկատվության էլ ավելի արժեքավոր աղբյուրը քանակական (տարրային) վերլուծության տվյալներն են, որոնք մոլեկուլային քաշի որոշման հետ համատեղ հնարավորություն են տալիս սահմանել նյութի համախառն բանաձևը։
Անհրաժեշտ լրացուցիչ տեղեկատվության էլ ավելի արժեքավոր աղբյուրը քանակական (տարրային) վերլուծության տվյալներն են, որոնք մոլեկուլային քաշի որոշման հետ համատեղ հնարավորություն են տալիս սահմանել նյութի համախառն բանաձևը։ Համախառն բանաձևի ստեղծման դասական (քիմիական) մեթոդներն այժմ ավելի ու ավելի են փոխարինվում զանգվածային սպեկտրաչափական մեթոդներով, որոնք հիմնված են մոլեկուլային իոնների իզոտոպային գծերի ինտենսիվության ճշգրիտ չափման կամ բարձր լուծաչափի սպեկտրոմետրերի վրա զանգվածային թվերի շատ ճշգրիտ չափման վրա:
Անհրաժեշտ լրացուցիչ տեղեկատվության էլ ավելի արժեքավոր աղբյուր է քանակական (տարրային) վերլուծության տվյալները, որոնք մոլեկուլային քաշի որոշման հետ միասին թույլ են տալիս որոշել նյութի համախառն բանաձևը։
Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ սա հազվադեպ դեպք է, երբ համախառն բանաձևը համապատասխանում է մեկ նյութի: Սովորաբար, այս տվյալների հիման վրա մենք կարող ենք նշել միայն նյութի համախառն բանաձևը, բայց ոչ կառուցվածքային բանաձևը: Եվ հաճախ մենք չենք կարող նույնիսկ նյութը կապել որոշակի դասի հետ: Նյութի կառուցվածքային բանաձևը ստանալու համար անհրաժեշտ են լրացուցիչ տվյալներ այս նյութի քիմիական հատկությունների վերաբերյալ:
Տարրական անալիզը օգտագործվում է ազոտ, հալոգեններ, ծծումբ, ինչպես նաև մկնդեղ, բիսմուտ, սնդիկ, անտիմոն և այլ տարրեր պարունակող օրգանական և օրգանական տարրերի միացությունների քանակական որոշման համար։ Տարրական վերլուծությունը կարող է օգտագործվել նաև փորձարկման միացության բաղադրության մեջ այդ տարրերի առկայությունը որակապես հաստատելու կամ նյութի համախառն բանաձևը հաստատելու կամ հաստատելու համար:
Վերջին շարքը քիչ հավանական է, քանի որ դրա նշանը 4-րդ հոմոլոգ խմբի ինտենսիվ գագաթների սպեկտրներում առկայությունն է, որոնք առկա չեն քննարկվող դեպքում։ Հանձնարարության հետագա մանրամասնումը կարող է միանշանակ իրականացվել՝ օգտագործելով իոնային շարքի սպեկտրները (տես բաժին 5.5), սակայն, հաշվի առնելով այս սպեկտրում մոլեկուլային իոնների գագաթնակետերի բարձր ինտենսիվությունը, նպատակահարմար է պարզաբանել նյութի համախառն բանաձևը։ օգտագործելով իզոտոպային ազդանշաններ.
Հոմոլոգիայի հայեցակարգը օրգանական քիմիայի մեջ ամենակարեւորներից է, և հոմոլոգիական շարքերը կազմում են օրգանական միացությունների ժամանակակից դասակարգման հիմքը։ Հարցերը, թե արդյոք միացությունները պատկանում են տարբեր հոմոլոգ շարքերին, շատ կարևոր են և կապված են, օրինակ, օրգանական քիմիայում իզոմերիզմի խնդիրների հետ, մասնավորապես՝ նյութի համախառն բանաձևի հիման վրա հնարավոր իզոմերների թիվը որոշելու արդյունավետ ալգորիթմների ստեղծման հետ։ օգտագործելով համակարգիչ:
Քանակական տարրական վերլուծության հավաքագրման սխեմա. Տարրական վերլուծության մեջ նկատվում է ձեռքի աշխատանքի կրճատման և որոշումների ճշգրտության բարձրացման միտում: Գործիքների տեխնոլոգիայի զարգացումը վերջին տարիներին հնարավորություն է տվել ստեղծել ավտոմատ տարրական վերլուծության սարք, որի դեպքում նմուշի այրման ժամանակ առաջացած ածխաթթու գազը, ջուրը և ազոտը հելիումի հոսանքի միջոցով ուղարկվում են սարքին կցված գազային քրոմատոգրաֆ։ , որի օգնությամբ կատարվում է դրանց միաժամանակյա քանակական որոշումը։ Մյուս կողմից, բարձր լուծաչափի զանգվածային սպեկտրոմետրի օգտագործումը (տես բաժին 1.1.9.3) հնարավորություն է տալիս պարզապես որոշել նյութի համախառն բանաձևը՝ առանց քանակական տարրական վերլուծության:
Մշակվել է RASTR համակարգի աշխատանքի ինտերակտիվ ռեժիմ: Անձի և համակարգչի միջև տեղեկատվության փոխանակումն իրականացվում է ալֆանա-թվային էկրանի միջոցով։ Ծրագիրը հարցում է անցկացնում աշխատողի վրա՝ միաժամանակ նշելով պատասխանի ձևը։ Տեղեկատվություն է պահանջվում առկա փորձարարական սպեկտրների տեսակների, դրանց բնութագրերի և սպեկտրային պարամետրերի վերաբերյալ: Ամբողջ սպեկտրային տեղեկատվությունը և նյութի համախառն բանաձևը մուտքագրելուց հետո օպերատորը ցույց է տալիս հետևանքների կառուցման եղանակը՝ տրամաբանական հարաբերություններ սպեկտրի բնութագրերի և միացության կառուցվածքի միջև: Օպերատորը հնարավորություն ունի դրանցում կատարել ցանկացած փոփոխություն՝ բացառել կամ ավելացնել գրադարանի բեկորները, հեռացնել ցանկացած հետևանք կամ ավելացնել նորերը: Հետևողական տրամաբանական հավասարումների համակարգի լուծման արդյունքում էկրանին ցուցադրվում են սպեկտրներին և քիմիական տեղեկատվությանը բավարարող բեկորների մի շարք:
Զանգվածային սպեկտրները ձեռքով մշակելիս անհրաժեշտ նույնականացման փուլ է հանդիսանում նյութի դասի որոշումը: Այս փուլը բացահայտորեն կամ անուղղակիորեն ներառված է նաև համակարգիչների համար նախատեսված նույնականացման շատ բարդ ալգորիթմներում: Նմանատիպ գործողություն կարող է իրականացվել այն դեպքում, երբ որոշվող նյութի զանգվածային սպեկտրը նախկինում հայտնի չէր, բայց լավ ուսումնասիրված են այն միացությունների դասի մասնատման օրինաչափությունները, որին այն պատկանում է: Դա հնարավոր է տվյալ դասի կամ հոմոլոգ շարքի համար ընդհանուր մասնատման որակական և քանակական օրինաչափությունների հիման վրա։ Եթե անհայտ բաղադրիչի համար հնարավոր էր գրանցել նույնականացման համար նույնքան կարևոր գագաթ, որքան մոլեկուլային իոնի գագաթնակետը, ապա միացության դասի մասին տեղեկատվության հետ համակցված մոլեկուլային քաշը հնարավորություն է տալիս որոշել համախառն բանաձևը. նյութ. Հարկ է նշել, որ քրոմատոգրաֆիա-զանգվածային սպեկտրաչափական վերլուծության ժամանակ համախառն բանաձևը որոշելու համար իզոտոպային պիկերի օգտագործումը սահմանափակ նշանակություն ունի և հնարավոր է միայն այս գագաթների և մոլեկուլային իոնի բարձր ինտենսիվության դեպքում: Արոմատիկ և պարաֆին ածխաջրածինների իզոմերների որոշակի խմբերի համար մշակվել են անհատական նույնականացման ալգորիթմներ՝ կառուցված՝ հաշվի առնելով դրանց զանգվածային սպեկտրների որոշակի քանակական առանձնահատկությունները։
Դե, սպիրտների հետ մեր ծանոթությունն ավարտելու համար տամ նաև մեկ այլ հայտնի նյութի՝ խոլեստերինի բանաձևը։ Ոչ բոլորը գիտեն, որ դա միահիդրիկ սպիրտ է։
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_ք_ք_ք<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
Ես կարմիրով նշեցի դրա մեջ հիդրօքսիլ խումբը։
Կարբոքսիլաթթուներ
Ցանկացած գինեգործ գիտի, որ գինին պետք է պահել առանց օդի մուտքի: Հակառակ դեպքում այն կթթվի։ Սակայն քիմիկոսները գիտեն պատճառը՝ եթե ալկոհոլին ավելացնեք ևս մեկ թթվածնի ատոմ, ապա թթու եք ստանում:Դիտարկենք թթուների բանաձևերը, որոնք ստացվում են մեզ արդեն ծանոթ սպիրտներից.
| Նյութ | Կմախքի բանաձև | Համախառն բանաձև | ||
|---|---|---|---|---|
| Մեթանաթթու (մորթաթթու) |
Հ/Գ`|Օ|\ՕՀ | HCOOH | O//\OH | |
| Էթանաթթու (քացախաթթու) |
H-C-C\O-H; Հ|#Գ|Հ | CH3-COOH | /`|Օ|\ՕՀ | |
| Պրոպանաթթու (մեթիլքացախաթթու) |
H-C-C-C\O-H; Հ|#2|Հ; Հ|#3|Հ | CH3-CH2-COOH | \/`|Օ|\ՕՀ | |
| Բութանաթթու (յուղաթթու) |
H-C-C-C-C\Օ-Հ; Հ|#2|Հ; Հ|#3|Հ; Հ|#4|Հ | CH3-CH2-CH2-COOH | /\/`|Օ|\ՕՀ | |
| Ընդհանրացված բանաձև | (R)-C\Օ-Հ | (R)-COOH կամ (R)-CO2H | (R)/`|O|\OH |
Օրգանական թթուների տարբերակիչ առանձնահատկությունը կարբոքսիլային խմբի (COOH) առկայությունն է, որը նման նյութերին տալիս է թթվային հատկություններ։
Ով քացախ է փորձել, գիտի, որ այն շատ թթու է։ Դրա պատճառը դրանում քացախաթթվի առկայությունն է։ Սովորաբար սեղանի քացախը պարունակում է 3-ից 15% քացախաթթու, մնացածը (հիմնականում) ջուրը: Քացախաթթվի չնոսրացված ձևով օգտագործումը վտանգ է ներկայացնում կյանքի համար:
Կարբոքսիլաթթուները կարող են ունենալ մի քանի կարբոքսիլ խմբեր: Այս դեպքում դրանք կոչվում են. երկհիմնական, ցեղայինև այլն...
Սննդամթերքը պարունակում է բազմաթիվ այլ օրգանական թթուներ: Ահա դրանցից ընդամենը մի քանիսը.
Այս թթուների անվանումը համապատասխանում է այն սննդամթերքին, որում դրանք պարունակվում են։ Ի դեպ, նկատի ունեցեք, որ այստեղ կան թթուներ, որոնք ունեն նաև սպիրտներին բնորոշ հիդրօքսիլ խումբ։ Նման նյութերը կոչվում են հիդրօքսիկարբոքսիլաթթուներ(կամ հիդրօքսի թթուներ):
Ներքևում թթուներից յուրաքանչյուրի տակ կա մի նշան, որը նշում է օրգանական նյութերի խմբի անվանումը, որին այն պատկանում է։
Ռադիկալներ
Ռադիկալները ևս մեկ հասկացություն են, որոնք ազդել են քիմիական բանաձևերի վրա: Բառն ինքնին, հավանաբար, բոլորին է հայտնի, բայց քիմիայում արմատականները ոչ մի ընդհանուր բան չունեն քաղաքական գործիչների, ապստամբների և ակտիվ դիրք ունեցող այլ քաղաքացիների հետ։
Այստեղ սրանք ընդամենը մոլեկուլների բեկորներ են: Իսկ հիմա մենք կպարզենք, թե ինչն է դրանք դարձնում առանձնահատուկ և կծանոթանանք քիմիական բանաձևեր գրելու նոր եղանակին։
Տեքստում արդեն մի քանի անգամ նշվել են ընդհանրացված բանաձևեր՝ սպիրտներ՝ (R)-OH և կարբոքսիլաթթուներ՝ (R)-COOH։ Հիշեցնեմ, որ -OH և -COOH ֆունկցիոնալ խմբեր են։ Բայց Ռ-ն արմատական է։ Իզուր չէ, որ նա պատկերված է R տառով։
Ավելի կոնկրետ լինելու համար, միավալենտ ռադիկալը մոլեկուլի մի մասն է, որը չունի ջրածնի մեկ ատոմ: Դե, եթե հանեք ջրածնի երկու ատոմ, կստանաք երկվալենտ ռադիկալ:
Քիմիայի ռադիկալները ստացան իրենց անունները: Նրանցից ոմանք նույնիսկ ստացել են լատիներեն նշումներ, որոնք նման են տարրերի նշումներին: Եվ բացի այդ, երբեմն բանաձևերում արմատականները կարող են նշվել կրճատված ձևով, ավելի շատ կոպիտ բանաձևեր հիշեցնող։
Այս ամենը ցուցադրված է հետևյալ աղյուսակում։
| Անուն | Կառուցվածքային բանաձեւ | Նշանակում | Համառոտ բանաձեւ | Ալկոհոլի օրինակ | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Մեթիլ | CH3-() | Ես | CH3 | (Ես) -ՕՀ | CH3OH | |
| Էթիլ | CH3-CH2-() | Եթ | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Ես կտրեցի միջով | CH3-CH2-CH2-() | Պր | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| Իզոպրոպիլ | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| Ֆենիլ | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Կարծում եմ՝ այստեղ ամեն ինչ պարզ է։ Ես պարզապես ուզում եմ ձեր ուշադրությունը հրավիրել սյունակի վրա, որտեղ բերված են սպիրտների օրինակներ։ Որոշ ռադիկալներ գրված են այնպիսի ձևով, որը նման է համախառն բանաձևին, բայց ֆունկցիոնալ խումբը գրված է առանձին: Օրինակ, CH3-CH2-OH վերածվում է C2H5OH:
Իսկ իզոպրոպիլի նման ճյուղավորված շղթաների համար օգտագործվում են փակագծերով կառուցվածքներ։
Կա նաև այնպիսի երեւույթ, ինչպիսին է ազատ ռադիկալներ. Սրանք արմատականներ են, որոնք, չգիտես ինչու, առանձնացել են ֆունկցիոնալ խմբերից։ Այս դեպքում խախտվում է կանոններից մեկը, որով մենք սկսել ենք բանաձևերի ուսումնասիրությունը՝ քիմիական կապերի թիվն այլևս չի համապատասխանում ատոմներից մեկի վալենտությանը։ Դե, կամ կարելի է ասել, որ կապերից մեկը մի ծայրով բաց է դառնում։ Ազատ ռադիկալները սովորաբար ապրում են կարճ ժամանակով, քանի որ մոլեկուլները հակված են վերադառնալ կայուն վիճակի:
Ներածություն ազոտին. Ամիններ
Առաջարկում եմ ծանոթանալ մեկ այլ տարրի հետ, որը շատ օրգանական միացությունների մաս է կազմում։ Սա ազոտ.
Այն նշվում է լատինատառով Նև ունի երեքի վալենտություն։
Տեսնենք, թե ինչ նյութեր են ստացվում, եթե ծանոթ ածխաջրածիններին ավելացնեն ազոտ.
| Նյութ | Ընդլայնված կառուցվածքային բանաձև | Պարզեցված կառուցվածքային բանաձև | Կմախքի բանաձև | Համախառն բանաձև |
|---|---|---|---|---|
| Ամինոմեթան (մեթիլամին) |
Հ-Գ-Ն\Հ;Հ|#Գ|Հ | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Ամինոէթան (էթիլամին) |
H-C-C-N\Հ;Հ|#Գ|Հ;Հ|#3|Հ | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Դիմեթիլամին | Հ-Գ-Ն<`|H>-C-H; Հ|#-3|Հ; Հ|#2|Հ | $L(1.3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3 | /Ն<_(y-.5)H>\ | |
| Ամինոբենզոլ (Անիլին) |
Հ\Ն|C\\C|Ք<\H>`//C<|H>«\C<`/H>`||Ք<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| Տրիէթիլամին | $slope(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; Հ|#3|Հ; Հ|#5|Հ;Հ|#6|Հ; #N`|Ք<`-H><-H>`|Ք<`-H><-H>`|Հ | CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3 | \/N<`|/>\| |
Ինչպես հավանաբար արդեն կռահեցիք անուններից, այս բոլոր նյութերը միավորված են ընդհանուր անվան տակ ամիններ. ()-NH2 ֆունկցիոնալ խումբը կոչվում է ամինո խումբ. Ահա ամինների մի քանի ընդհանուր բանաձևեր.
Ընդհանրապես այստեղ հատուկ նորամուծություններ չկան։ Եթե այս բանաձևերը ձեզ համար պարզ են, ապա կարող եք ապահով կերպով զբաղվել օրգանական քիմիայի հետագա ուսումնասիրությամբ՝ օգտագործելով դասագիրք կամ ինտերնետ:
Բայց ես կցանկանայի խոսել նաև անօրգանական քիմիայի բանաձևերի մասին։ Դուք կտեսնեք, թե որքան հեշտ կլինի դրանք հասկանալ օրգանական մոլեկուլների կառուցվածքն ուսումնասիրելուց հետո:
Ռացիոնալ բանաձևեր
Պետք չէ եզրակացնել, որ անօրգանական քիմիան ավելի հեշտ է, քան օրգանական քիմիան։ Իհարկե, անօրգանական մոլեկուլները հակված են շատ ավելի պարզ տեսք ունենալ, քանի որ նրանք հակված չեն ածխաջրածինների նման բարդ կառուցվածքներ ձևավորելու: Բայց հետո մենք պետք է ուսումնասիրենք ավելի քան հարյուր տարր, որոնք կազմում են պարբերական աղյուսակը։ Եվ այս տարրերը հակված են միավորվել ըստ իրենց քիմիական հատկությունների, բայց բազմաթիվ բացառություններով:
Այսպիսով, ես ձեզ չեմ ասի այս ամենից: Իմ հոդվածի թեման քիմիական բանաձեւերն են: Եվ նրանց հետ ամեն ինչ համեմատաբար պարզ է:
Առավել հաճախ օգտագործվում է անօրգանական քիմիայում ռացիոնալ բանաձևեր. Եվ հիմա մենք պարզելու ենք, թե ինչպես են դրանք տարբերվում մեզ արդեն ծանոթներից:
Նախ եկեք ծանոթանանք մեկ այլ տարրի՝ կալցիումի հետ։ Սա նույնպես շատ տարածված տարր է:
Նշանակված է Ք.աև ունի երկու վալենտություն։ Տեսնենք, թե ինչ միացություններ է այն առաջանում մեզ հայտնի ածխածնի, թթվածնի և ջրածնի հետ:
| Նյութ | Կառուցվածքային բանաձեւ | Ռացիոնալ բանաձեւ | Համախառն բանաձև |
|---|---|---|---|
| Կալցիումի օքսիդ | Ca=O | CaO | |
| Կալցիումի հիդրօքսիդ | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Կալցիումի կարբոնատ | $slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| Կալցիումի բիկարբոնատ | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| Կարբոնաթթու | H|O\C|O`|/O`|Հ | H2CO3 |
Առաջին հայացքից կարելի է տեսնել, որ ռացիոնալ բանաձևը կառուցվածքային և համախառն բանաձևի միջև է: Բայց թե ինչպես են դրանք ձեռք բերվում, դեռ այնքան էլ պարզ չէ։ Այս բանաձևերի իմաստը հասկանալու համար անհրաժեշտ է հաշվի առնել այն քիմիական ռեակցիաները, որոնցում մասնակցում են նյութերը:
Կալցիումն իր մաքուր տեսքով փափուկ սպիտակ մետաղ է: Այն բնության մեջ չի լինում։ Բայց դա միանգամայն հնարավոր է գնել քիմիական խանութում: Այն սովորաբար պահվում է հատուկ բանկաների մեջ՝ առանց օդի մուտքի։ Քանի որ օդում այն արձագանքում է թթվածնի հետ: Իրականում, դրա համար էլ այն բնության մեջ չի լինում։
Այսպիսով, կալցիումի արձագանքը թթվածնի հետ.
2Ca + O2 -> 2CaO
Նյութի բանաձևից առաջ 2 թիվը նշանակում է, որ ռեակցիայի մեջ ներգրավված է 2 մոլեկուլ։
Կալցիումը և թթվածինը արտադրում են կալցիումի օքսիդ: Այս նյութը նույնպես չի հանդիպում բնության մեջ, քանի որ այն արձագանքում է ջրի հետ.
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Արդյունքը կալցիումի հիդրօքսիդ է: Եթե ուշադիր նայեք նրա կառուցվածքային բանաձևին (նախորդ աղյուսակում), ապա կարող եք տեսնել, որ այն ձևավորվում է մեկ կալցիումի ատոմից և երկու հիդրօքսիլ խմբերից, որոնց մենք արդեն ծանոթ ենք։
Սրանք քիմիայի օրենքներն են՝ եթե օրգանական նյութին ավելացվում է հիդրօքսիլ խումբ, ապա ստացվում է սպիրտ, իսկ եթե այն ավելացվում է մետաղի մեջ՝ հիդրօքսիդ։
Բայց կալցիումի հիդրօքսիդը բնության մեջ չի առաջանում օդում ածխաթթու գազի առկայության պատճառով։ Կարծում եմ՝ բոլորը լսել են այս գազի մասին։ Այն ձևավորվում է մարդկանց և կենդանիների շնչառության, ածխի և նավթամթերքների այրման, հրդեհների և հրաբխային ժայթքման ժամանակ։ Հետեւաբար, այն միշտ առկա է օդում: Բայց այն նաև բավականին լավ է լուծվում ջրի մեջ՝ առաջացնելով ածխաթթու.
CO2 + H2O<=>H2CO3
Նշան<=>ցույց է տալիս, որ ռեակցիան կարող է ընթանալ երկու ուղղություններով նույն պայմաններում:
Այսպիսով, ջրի մեջ լուծված կալցիումի հիդրօքսիդը փոխազդում է ածխաթթվի հետ և վերածվում է թեթևակի լուծվող կալցիումի կարբոնատի.
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
Ներքև սլաքը նշանակում է, որ ռեակցիայի արդյունքում նյութը նստում է:
Կալցիումի կարբոնատի հետագա շփման դեպքում ածխածնի երկօքսիդի հետ ջրի առկայության դեպքում տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա՝ առաջացնելով թթվային աղ՝ կալցիումի բիկարբոնատ, որը շատ լուծելի է ջրում:
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
Այս գործընթացը ազդում է ջրի կարծրության վրա: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, բիկարբոնատը կրկին վերածվում է կարբոնատի: Հետևաբար, կոշտ ջրով շրջաններում թեյնիկներում թեյնիկներ են ձևավորվում:
Կավիճը, կրաքարը, մարմարը, տուֆը և շատ այլ հանքանյութեր հիմնականում կազմված են կալցիումի կարբոնատից։ Հանդիպում է նաև մարջանների, փափկամարմինների, կենդանիների ոսկորների և այլն...
Բայց եթե կալցիումի կարբոնատը տաքացվի շատ բարձր ջերմության վրա, այն կվերածվի կալցիումի օքսիդի և ածխաթթու գազի։
Բնության մեջ կալցիումի ցիկլի մասին այս կարճ պատմությունը պետք է բացատրի, թե ինչու են անհրաժեշտ ռացիոնալ բանաձեւերը: Այսպիսով, ռացիոնալ բանաձեւերը գրված են այնպես, որ ֆունկցիոնալ խմբերը տեսանելի լինեն։ Մեր դեպքում դա հետևյալն է.
Բացի այդ, առանձին տարրեր՝ Ca, H, O (օքսիդներում) նույնպես անկախ խմբեր են։Իոններ
Կարծում եմ՝ ժամանակն է ծանոթանալ իոններին։ Այս բառը հավանաբար բոլորին ծանոթ է։ Եվ ֆունկցիոնալ խմբերն ուսումնասիրելուց հետո մեզ ոչինչ չի արժենա պարզել, թե որոնք են այդ իոնները:
Ընդհանուր առմամբ, քիմիական կապերի բնույթը սովորաբար այն է, որ որոշ տարրեր հրաժարվում են էլեկտրոններից, իսկ մյուսները ստանում են դրանք: Էլեկտրոնները բացասական լիցք ունեցող մասնիկներ են։ Էլեկտրոնների ամբողջական լրացում ունեցող տարրը զրոյական լիցք ունի: Եթե նա տվել է էլեկտրոն, ապա դրա լիցքը դառնում է դրական, իսկ եթե ընդունում է, ապա այն դառնում է բացասական։ Օրինակ՝ ջրածինն ունի միայն մեկ էլեկտրոն, որից նա բավականին հեշտությամբ հրաժարվում է՝ վերածվելով դրական իոնի։ Քիմիական բանաձևերում դրա համար կա հատուկ գրառում.
H2O<=>H^+ + OH^-
Այստեղ մենք տեսնում ենք, որ արդյունքում էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիաջուրը տրոհվում է դրական լիցքավորված ջրածնի իոնի և բացասական լիցքավորված OH խմբի: OH^- իոնը կոչվում է հիդրօքսիդ իոն. Այն չպետք է շփոթել հիդրօքսիլ խմբի հետ, որը իոն չէ, այլ ինչ-որ մոլեկուլի մաս։ Վերին աջ անկյունում + կամ - նշանը ցույց է տալիս իոնի լիցքը:
Բայց ածխաթթուն երբեք գոյություն չունի որպես անկախ նյութ: Փաստորեն, դա ջրածնի իոնների և կարբոնատ իոնների (կամ բիկարբոնատ իոնների) խառնուրդ է.
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Կարբոնատ իոնն ունի 2- լիցք: Սա նշանակում է, որ դրան ավելացվել է երկու էլեկտրոն։
Բացասական լիցքավորված իոնները կոչվում են անիոններ. Սովորաբար դրանք ներառում են թթվային մնացորդներ:
Դրական լիցքավորված իոններ - կատիոններ. Ամենից հաճախ դրանք ջրածին և մետաղներ են:
Եվ այստեղ դուք հավանաբար կարող եք լիովին հասկանալ ռացիոնալ բանաձեւերի իմաստը: Դրանցում նախ գրվում է կատիոնը, որին հաջորդում է անիոնը։ Նույնիսկ եթե բանաձևը որևէ մեղադրանք չի պարունակում:
Դուք հավանաբար արդեն կռահում եք, որ իոնները կարելի է նկարագրել ոչ միայն ռացիոնալ բանաձեւերով։ Ահա բիկարբոնատ անիոնի կմախքի բանաձևը.
Այստեղ լիցքը նշված է անմիջապես թթվածնի ատոմի կողքին, որը ստացել է լրացուցիչ էլեկտրոն և, հետևաբար, կորցրել է մեկ տող: Պարզ ասած, յուրաքանչյուր լրացուցիչ էլեկտրոն նվազեցնում է կառուցվածքային բանաձևում պատկերված քիմիական կապերի քանակը: Մյուս կողմից, եթե կառուցվածքային բանաձևի որոշ հանգույց ունի + նշան, ապա այն ունի լրացուցիչ փայտ: Ինչպես միշտ, այս փաստը պետք է ցույց տալ օրինակով։ Բայց մեզ ծանոթ նյութերի մեջ չկա մի կատիոն, որը բաղկացած է մի քանի ատոմներից:
Իսկ այդպիսի նյութը ամոնիակն է։ Նրա ջրային լուծույթը հաճախ կոչվում է ամոնիակև ներառված է առաջին օգնության ցանկացած փաթեթում: Ամոնիակը ջրածնի և ազոտի միացություն է և ունի NH3 ռացիոնալ բանաձև: Դիտարկենք քիմիական ռեակցիան, որը տեղի է ունենում, երբ ամոնիակը լուծվում է ջրի մեջ.
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
Նույնը, բայց օգտագործելով կառուցվածքային բանաձևեր.
Հ|Ն<`/H>\Հ + Հ-Օ-Հ<=>Հ|Ն^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -Հ
Աջ կողմում մենք տեսնում ենք երկու իոն: Դրանք առաջացել են ջրածնի մեկ ատոմի ջրի մոլեկուլից ամոնիակի մոլեկուլ տեղափոխելու արդյունքում։ Բայց այս ատոմը շարժվեց առանց իր էլեկտրոնի։ Անիոնը մեզ արդեն ծանոթ է՝ հիդրօքսիդի իոն է։ Իսկ կատիոնը կոչվում է ամոնիում. Այն ցուցադրում է մետաղների նման հատկություններ: Օրինակ, այն կարող է միավորվել թթվային մնացորդի հետ: Ամոնիումը կարբոնատ անիոնի հետ միացնելուց առաջացած նյութը կոչվում է ամոնիումի կարբոնատ՝ (NH4)2CO3։
Ահա ամոնիումի և կարբոնատ անիոնի փոխազդեցության ռեակցիայի հավասարումը, որը գրված է կառուցվածքային բանաձևերի տեսքով.
2Հ|Ն^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>Հ|Ն^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|Հ
Բայց այս ձևով ռեակցիայի հավասարումը տրվում է ցուցադրական նպատակներով: Սովորաբար հավասարումները օգտագործում են ռացիոնալ բանաձևեր.
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
Hill համակարգ
Այսպիսով, կարելի է ենթադրել, որ մենք արդեն ուսումնասիրել ենք կառուցվածքային և ռացիոնալ բանաձևեր։ Բայց կա ևս մեկ խնդիր, որն արժե ավելի մանրամասն քննարկել։ Ինչպե՞ս են համախառն բանաձևերը տարբերվում ռացիոնալից:
Մենք գիտենք, թե ինչու է ածխաթթվի ռացիոնալ բանաձևը գրված H2CO3, և ոչ այլ կերպ: (Առաջինը երկու ջրածնի կատիոններն են, որին հաջորդում է կարբոնատային անիոնը): Բայց ինչո՞ւ է համախառն բանաձևը գրված CH2O3:
Սկզբունքորեն, կարբոնաթթվի ռացիոնալ բանաձևը կարելի է համարել իսկական բանաձև, քանի որ այն չունի կրկնվող տարրեր: Ի տարբերություն NH4OH-ի կամ Ca(OH)2-ի:
Բայց հավելյալ կանոնը շատ հաճախ կիրառվում է համախառն բանաձևերի նկատմամբ, որը որոշում է տարրերի հերթականությունը։ Կանոնը բավականին պարզ է՝ սկզբում տեղադրվում է ածխածինը, հետո ջրածինը, իսկ հետո մնացած տարրերը այբբենական կարգով։
Այսպիսով, դուրս է գալիս CH2O3 - ածխածին, ջրածին, թթվածին: Սա կոչվում է Hill համակարգ: Այն օգտագործվում է գրեթե բոլոր քիմիական տեղեկատու գրքերում: Եվ այս հոդվածում նույնպես.
Մի փոքր easyChem համակարգի մասին
Եզրակացության փոխարեն ես կցանկանայի խոսել easyChem համակարգի մասին։ Այն նախագծված է այնպես, որ բոլոր բանաձևերը, որոնք մենք քննարկել ենք այստեղ, կարող են հեշտությամբ տեղադրվել տեքստի մեջ: Փաստորեն, այս հոդվածի բոլոր բանաձևերը կազմված են easyChem-ի միջոցով:
Ինչու՞ մեզ նույնիսկ պետք է ինչ-որ համակարգ բանաձևերի ստացման համար: Բանն այն է, որ ինտերնետ բրաուզերներում տեղեկատվության ցուցադրման ստանդարտ միջոցը հիպերտեքստի նշագրման լեզուն (HTML) է: Այն կենտրոնացած է տեքստային տեղեկատվության մշակման վրա:
Ռացիոնալ և կոպիտ բանաձևերը կարելի է պատկերել տեքստի միջոցով: Նույնիսկ որոշ պարզեցված կառուցվածքային բանաձևեր կարող են գրվել նաև տեքստով, օրինակ՝ սպիրտ CH3-CH2-OH: Թեև դրա համար դուք պետք է օգտագործեք հետևյալ գրառումը HTML-ում. CH 3-Չ 2-Օհ.
Սա, իհարկե, որոշակի դժվարություններ է ստեղծում, բայց դուք կարող եք ապրել դրանց հետ: Բայց ինչպե՞ս պատկերել կառուցվածքային բանաձևը: Սկզբունքորեն, դուք կարող եք օգտագործել monospace տառատեսակ.
Հ Հ | | H-C-C-O-H | | H H Իհարկե, դա այնքան էլ գեղեցիկ տեսք չունի, բայց դա նաև հնարավոր է:
Իրական խնդիրը ծագում է բենզոլային օղակներ նկարելիս և կմախքի բանաձևեր օգտագործելիս: Ռաստերային պատկերը միացնելուց բացի այլ ճանապարհ չի մնացել։ Ռաստերը պահվում են առանձին ֆայլերում: Բրաուզերները կարող են ներառել պատկերներ gif, png կամ jpeg ձևաչափով:
Նման ֆայլեր ստեղծելու համար անհրաժեշտ է գրաֆիկական խմբագիր: Օրինակ՝ Photoshop-ը։ Բայց Photoshop-ին ծանոթ եմ ավելի քան 10 տարի և կարող եմ վստահ ասել, որ այն շատ վատ է համապատասխանում քիմիական բանաձևերը պատկերելու համար։
Մոլեկուլային խմբագիրները շատ ավելի լավ են հաղթահարում այս խնդիրը: Բայց մեծ թվով բանաձևերի դեպքում, որոնցից յուրաքանչյուրը պահվում է առանձին ֆայլում, բավականին հեշտ է շփոթվել դրանցում։
Օրինակ, այս հոդվածում բանաձևերի թիվը . Դրանք ցուցադրվում են գրաֆիկական պատկերների տեսքով (մնացածը՝ օգտագործելով HTML գործիքներ):
EasyChem համակարգը թույլ է տալիս բոլոր բանաձևերը պահել անմիջապես HTML փաստաթղթում տեքստային ձևով: Իմ կարծիքով սա շատ հարմար է։
Բացի այդ, այս հոդվածի համախառն բանաձևերը հաշվարկվում են ավտոմատ կերպով: Քանի որ easyChem-ն աշխատում է երկու փուլով՝ սկզբում տեքստի նկարագրությունը վերածվում է տեղեկատվական կառուցվածքի (գրաֆիկի), այնուհետև կարող են տարբեր գործողություններ կատարել այս կառուցվածքի վրա։ Դրանցից կարելի է նշել հետևյալ գործառույթները՝ մոլեկուլային քաշի հաշվարկ, համախառն բանաձևի վերածում, տեքստի, գրաֆիկական և տեքստի արտաբերման հնարավորության ստուգում։
Այսպիսով, այս հոդվածը պատրաստելու համար ես օգտագործել եմ միայն տեքստային խմբագրիչ։ Ավելին, ես ստիպված չէի մտածել այն մասին, թե բանաձեւերից որն է լինելու գրաֆիկական, իսկ որը՝ տեքստային:
Ահա մի քանի օրինակներ, որոնք բացահայտում են հոդվածի տեքստը պատրաստելու գաղտնիքը. ձախ սյունակի նկարագրությունները երկրորդ սյունակում ավտոմատ կերպով վերածվում են բանաձևերի:
Առաջին տողում ռացիոնալ բանաձեւի նկարագրությունը շատ նման է ցուցադրված արդյունքին։ Միակ տարբերությունն այն է, որ թվային գործակիցները ցուցադրվում են միջգծային:
Երկրորդ տողում ընդլայնված բանաձևը տրված է երեք առանձին շղթաների տեսքով, որոնք բաժանված են խորհրդանիշով. Կարծում եմ, հեշտ է տեսնել, որ տեքստային նկարագրությունը շատ առումներով հիշեցնում է այն գործողությունները, որոնք կպահանջվեն բանաձևը մատիտով թղթի վրա պատկերելու համար:
Երրորդ տողը ցույց է տալիս թեք գծերի օգտագործումը՝ օգտագործելով \ և / նշանները: «(backtick)» նշանը նշանակում է, որ գիծը գծված է աջից ձախ (կամ ներքևից վերև):
Այստեղ շատ ավելի մանրամասն փաստաթղթեր կան easyChem համակարգի օգտագործման վերաբերյալ:
Թույլ տվեք ավարտել այս հոդվածը և ձեզ հաջողություն մաղթել քիմիա ուսումնասիրելու գործում:
