ჩამოტვირთვა

რეზიუმე თემაზე:

ქიმიური ფორმულა

ქიმიური ფორმულა- ნივთიერებების შემადგენლობისა და სტრუქტურის შესახებ ინფორმაციის ასახვა ქიმიური სიმბოლოების, რიცხვების და გამყოფი ნიშნების გამოყენებით - ფრჩხილებში.

რთული ნივთიერებების მოლეკულების შემადგენლობა გამოიხატება ქიმიური ფორმულების გამოყენებით.

ქიმიური ფორმულიდან გამომდინარე, ნივთიერების დასახელება შეიძლება.

ქიმიური ფორმულა ნიშნავს:

• 1 მოლეკულა ან ნივთიერების 1 მოლი;
• ხარისხობრივი შემადგენლობა (რა ქიმიური ელემენტებისაგან შედგება ნივთიერება);
• რაოდენობრივი შემადგენლობა (თითოეული ელემენტის რამდენ ატომს შეიცავს ნივთიერების მოლეკულა).

• ფორმულა HNO3 ნიშნავს:
  • აზოტის მჟავა;
  • აზოტის მჟავას 1 მოლეკულა ან აზოტმჟავას 1 მოლი;
  • თვისებრივი შემადგენლობა: აზოტის მჟავას მოლეკულა შედგება წყალბადის, აზოტისა და ჟანგბადისგან;
  • რაოდენობრივი შემადგენლობა: აზოტის მჟავას მოლეკულა შეიცავს ელემენტის წყალბადის ერთ ატომს, ელემენტის აზოტის ერთ ატომს, ელემენტის ჟანგბადის სამ ატომს.

სახეები

ამჟამად გამოირჩევა ქიმიური ფორმულების შემდეგი ტიპები:

• უმარტივესი ფორმულა. მისი მიღება შესაძლებელია ექსპერიმენტულად, ნივთიერებაში ქიმიური ელემენტების თანაფარდობის განსაზღვრით, ელემენტების ატომური მასის მნიშვნელობების გამოყენებით. ასე რომ, წყლის უმარტივესი ფორმულა იქნება H 2 O და უმარტივესი ფორმულა ბენზოლის CH (განსხვავებით C 6 H 6 - მართალია, იხილეთ ქვემოთ). ფორმულებში ატომები მითითებულია ქიმიური ელემენტების ნიშნებით, ხოლო მათი ფარდობითი რაოდენობები მითითებულია რიცხვებით ქვესკრიპტის ფორმატში.
• ჭეშმარიტი ფორმულა. შეიძლება მიღებულ იქნას, თუ ნივთიერების მოლეკულური წონა ცნობილია. წყლის ნამდვილი ფორმულა არის H 2 O, რომელიც ემთხვევა უმარტივესს. ბენზოლის ნამდვილი ფორმულა არის C 6 H 6, რომელიც განსხვავდება უმარტივესისაგან. ჭეშმარიტ ფორმულებს ასევე უწოდებენ მთლიან ფორმულებს ან ემპირიულს. ისინი ასახავს ნივთიერების მოლეკულების შემადგენლობას, მაგრამ არა სტრუქტურას. ნამდვილი ფორმულა აჩვენებს თითოეული ელემენტის ატომების ზუსტ რაოდენობას ერთ მოლეკულაში. ეს რაოდენობა შეესაბამება ინდექსს - მცირე რიცხვს შესაბამისი ელემენტის სიმბოლოს შემდეგ. თუ ინდექსი არის 1, ანუ მოლეკულაში მოცემული ელემენტის მხოლოდ ერთი ატომია, მაშინ ასეთი ინდექსი არ არის მითითებული.
• რაციონალური ფორმულა. რაციონალური ფორმულები ხაზს უსვამენ ატომების ჯგუფებს, რომლებიც დამახასიათებელია ქიმიური ნაერთების კლასებისთვის. მაგალითად, ალკოჰოლებისთვის გამოიყოფა -OH ჯგუფი. რაციონალური ფორმულის დაწერისას ატომების ასეთი ჯგუფები ჩასმულია ფრჩხილებში (OH). განმეორებადი ჯგუფების რაოდენობა მითითებულია ნომრებით ქვესკრიპტის ფორმატში, რომლებიც მოთავსებულია დახურვის ფრჩხილის შემდეგ. კვადრატული ფრჩხილები გამოიყენება რთული ნაერთების სტრუქტურის ასახვისთვის. მაგალითად, K4 არის კალიუმის ჰექსაციანოკობალტოატი. რაციონალური ფორმულები ხშირად გვხვდება ნახევრად გაფართოებულ ფორმაში, როდესაც ზოგიერთი ერთი და იგივე ატომები ცალკეა ნაჩვენები ნივთიერების მოლეკულის სტრუქტურის უკეთ ასახვისთვის.
• სტრუქტურული ფორმულა. გრაფიკულად აჩვენებს ატომების ფარდობით განლაგებას მოლეკულაში. ატომებს შორის ქიმიური ბმები მითითებულია ხაზებით. არსებობს ორგანზომილებიანი (2D) და სამგანზომილებიანი (3D) ფორმულები. ორგანზომილებიანი არის მატერიის სტრუქტურის ასახვა სიბრტყეზე. სამგანზომილებიანი პირობა შესაძლებელს ხდის წარმოადგინოს მისი შემადგენლობა, ფარდობითი პოზიცია, კავშირები და ატომებს შორის მანძილი მატერიის სტრუქტურის თეორიულ მოდელებთან ყველაზე ახლოს.

• ეთანოლი
  • უმარტივესი ფორმულა არის C 2 H 6 O
  • ჭეშმარიტი, ემპირიული ან უხეში ფორმულა: C 2 H 6 O
  • რაციონალური ფორმულა: C 2 H 5 OH
  • რაციონალური ფორმულა ნახევრად გაფართოებული ფორმით: CH 3 CH 2 OH
  • სტრუქტურული ფორმულა (2D):

N N │ │ N-S-S-O-N │ │ N N

ქიმიური ფორმულების ჩაწერის სხვა გზებიც არსებობს. ახალი მეთოდები გაჩნდა 1980-იანი წლების ბოლოს პერსონალური კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარებით (SMILES, WLN, ROSDAL, SLN და ა.შ.). პერსონალური კომპიუტერები ასევე იყენებენ სპეციალურ პროგრამას, რომელსაც ეწოდება მოლეკულური რედაქტორები ქიმიურ ფორმულებთან მუშაობისთვის.

შენიშვნები

1. 1 2 3 ქიმიის ძირითადი ცნებები - de.gubkin.ru/chemistry/ch1-th/node6.html

ჩამოტვირთვა
ეს აბსტრაქტი ეფუძნება რუსული ვიკიპედიის სტატიას. სინქრონიზაცია დასრულდა 07/10/11 17:38:37
მსგავსი აბსტრაქტები:

· დაკავშირებული სტატიები & middot

ამჟამად გამოირჩევა ქიმიური ფორმულების შემდეგი ტიპები:

• უმარტივესი ფორმულა. მისი მიღება შესაძლებელია ექსპერიმენტულად, ნივთიერებაში ქიმიური ელემენტების თანაფარდობის განსაზღვრით, ელემენტების ატომური მასის მნიშვნელობების გამოყენებით. ასე რომ, წყლის უმარტივესი ფორმულა იქნება H 2 O და უმარტივესი ფორმულა ბენზოლის CH (განსხვავებით C 6 H 6 - მართალია, იხილეთ ქვემოთ). ფორმულებში ატომები მითითებულია ქიმიური ელემენტების ნიშნებით, ხოლო მათი ფარდობითი რაოდენობები მითითებულია რიცხვებით ქვესკრიპტის ფორმატში.
• Ემპირიული ფორმულა. სხვადასხვა ავტორმა შეიძლება გამოიყენოს ეს ტერმინი უმარტივესი, მართალიაან რაციონალურიფორმულები
• ჭეშმარიტი ფორმულა. შეიძლება მიღებულ იქნას, თუ ნივთიერების მოლეკულური წონა ცნობილია. წყლის ნამდვილი ფორმულა არის H 2 O, რომელიც ემთხვევა უმარტივესს. ბენზოლის ნამდვილი ფორმულა არის C 6 H 6, რომელიც განსხვავდება უმარტივესისაგან. ჭეშმარიტ ფორმულებსაც უწოდებენ მთლიანი ფორმულები. ისინი ასახავს ნივთიერების მოლეკულების შემადგენლობას, მაგრამ არა სტრუქტურას. ნამდვილი ფორმულა აჩვენებს თითოეული ელემენტის ატომების ზუსტ რაოდენობას ერთ მოლეკულაში. ეს რაოდენობა შეესაბამება ინდექსს - მცირე რიცხვს შესაბამისი ელემენტის სიმბოლოს შემდეგ. თუ ინდექსი არის 1, ანუ მოლეკულაში მოცემული ელემენტის მხოლოდ ერთი ატომია, მაშინ ასეთი ინდექსი არ არის მითითებული.
• რაციონალური ფორმულა. რაციონალური ფორმულები ხაზს უსვამენ ატომების ჯგუფებს, რომლებიც დამახასიათებელია ქიმიური ნაერთების კლასებისთვის. მაგალითად, ალკოჰოლებისთვის გამოიყოფა -OH ჯგუფი. რაციონალური ფორმულის დაწერისას ატომების ასეთი ჯგუფები ჩასმულია ფრჩხილებში (OH). განმეორებადი ჯგუფების რაოდენობა მითითებულია ნომრებით ქვესკრიპტის ფორმატში, რომლებიც მოთავსებულია დახურვის ფრჩხილის შემდეგ. კვადრატული ფრჩხილები გამოიყენება რთული ნაერთების სტრუქტურის ასახვისთვის. მაგალითად, K4 არის კალიუმის ჰექსაციანკობალტატი. რაციონალური ფორმულები ხშირად გვხვდება ნახევრად გაფართოებულ ფორმაში, როდესაც ზოგიერთი ერთი და იგივე ატომები ცალკეა ნაჩვენები ნივთიერების მოლეკულის სტრუქტურის უკეთ ასახვისთვის.
• სტრუქტურული ფორმულა. გრაფიკულად აჩვენებს ატომების ფარდობით განლაგებას მოლეკულაში. ატომებს შორის ქიმიური ბმები მითითებულია ხაზებით. არსებობს ორგანზომილებიანი (2D) და სამგანზომილებიანი (3D) ფორმულები. ორგანზომილებიანი არის მატერიის სტრუქტურის ასახვა სიბრტყეზე. სამგანზომილებიანი პირობა შესაძლებელს ხდის წარმოადგინოს მისი შემადგენლობა, ფარდობითი პოზიცია, კავშირები და ატომებს შორის მანძილი მატერიის სტრუქტურის თეორიულ მოდელებთან ყველაზე ახლოს.

• ეთანოლი
  • უმარტივესი ფორმულა არის C 2 H 6 O
  • ჭეშმარიტი, ემპირიული ან უხეში ფორმულა: C 2 H 6 O
  • რაციონალური ფორმულა: C 2 H 5 OH
  • რაციონალური ფორმულა ნახევრად გაფართოებული ფორმით: CH 3 CH 2 OH
  • სტრუქტურული ფორმულა (2D):

ქიმიური ფორმულების ჩაწერის სხვა გზებიც არსებობს. ახალი მეთოდები გაჩნდა 1980-იანი წლების ბოლოს პერსონალური კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარებით (SMILES, WLN, ROSDAL, SLN და ა.შ.). პერსონალური კომპიუტერები ასევე იყენებენ სპეციალურ პროგრამას, რომელსაც ეწოდება მოლეკულური რედაქტორები ქიმიურ ფორმულებთან მუშაობისთვის.

ნაერთების მთლიანი, სტრუქტურული და ელექტრონული ფორმულები

ვუტლეროვის მეორე პოსტულატი. ატომების გარკვეული ჯგუფების ქიმიური რეაქტიულობა მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მათ ქიმიურ გარემოზე, ანუ რომელ ატომებზე ან ატომების ჯგუფებთან არის გარკვეული ჯგუფის მიმდებარედ.

ნაერთების ფორმულები, რომლებიც ჩვენ გამოვიყენეთ არაორგანული ქიმიის შესწავლისას, ასახავს მხოლოდ კონკრეტული ელემენტის ატომების რაოდენობას მოლეკულაში. ასეთ ფორმულებს ეწოდება "მთლიანი ფორმულები" ან "მოლეკულური ფორმულები".

როგორც ვუტლეროვის პირველი პოსტულატიდან ირკვევა, ორგანულ ქიმიაში მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ გარკვეული ატომების რაოდენობა მოლეკულაში, არამედ მათი შეკავშირების რიგიც, ანუ ყოველთვის არ არის მიზანშეწონილი ორგანული ნაერთებისთვის უხეში ფორმულების გამოყენება. მაგალითად, სიცხადისთვის, მეთანის მოლეკულის სტრუქტურის განხილვისას გამოვიყენეთ სტრუქტურული ფორმულები - ატომების მოლეკულაში შეერთების რიგის სქემატური წარმოდგენა. სტრუქტურული ფორმულების გამოსახვისას ქიმიური ბმა აღინიშნება ტირეთი, ორმაგი ბმა ორი ტირეთი და ა.შ.

ელექტრონული ფორმულა (ან ლუისის ფორმულა) ძალიან ჰგავს სტრუქტურულ ფორმულას, მაგრამ ამ შემთხვევაში წარმოდგენილია არა წარმოქმნილი ობლიგაციები, არამედ ელექტრონები, როგორც ისინი, რომლებიც ქმნიან კავშირს და ის, ვინც არ ქმნის.

მაგალითად, სულფატის მჟავა, უკვე განხილული, შეიძლება დაიწეროს შემდეგი ფორმულების გამოყენებით. მთლიანი ფორმულა არის H 2 80 4, სტრუქტურული და ელექტრონული ფორმულები შემდეგია:

სტრუქტურული ფორმულები ორგანული ნაერთები

თითქმის ყველა ორგანული ნივთიერება შედგება მოლეკულებისგან, რომელთა შემადგენლობა გამოიხატება ქიმიური ფორმულებით, მაგალითად CH 4, C 4 H 10, C 2 H 4 O 2. რა სტრუქტურა აქვთ ორგანული ნივთიერებების მოლეკულებს? ორგანული ქიმიის ფუძემდებლებმა ფ. კეკულემ და ა.მ.ვუტლეროვმა ეს კითხვა დაუსვეს საკუთარ თავს მე-19 საუკუნის შუა ხანებში. სხვადასხვა ორგანული ნივთიერებების შემადგენლობისა და თვისებების შესწავლისას ისინი მივიდნენ შემდეგ დასკვნამდე:

ორგანული ნივთიერებების მოლეკულებში ატომები დაკავშირებულია ქიმიური ბმებით გარკვეული თანმიმდევრობით, მათი ვალენტობის მიხედვით. ამ თანმიმდევრობას ჩვეულებრივ უწოდებენ ქიმიურ სტრუქტურას;

ნახშირბადის ატომები ყველა ორგანულ ნაერთში ქოტივალენტურია და სხვა ელემენტები ავლენენ მათ დამახასიათებელ ვალენტობას.

ეს პოზიცია არის ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორიის საფუძველი, რომელიც ჩამოყალიბებულია O.M. Butlerov-ის მიერ 1861 წელს.

ორგანული ნაერთების ქიმიური სტრუქტურა ვიზუალურად არის წარმოდგენილი სტრუქტურული ფორმულებით, რომლებშიც ატომებს შორის ქიმიური ბმები აღინიშნება ტირეებით. ხაზების საერთო რაოდენობა, რომელიც ვრცელდება თითოეული ელემენტის სიმბოლოდან, უდრის მის ატომურ ვალენტობას. მრავალი ბმა წარმოდგენილია ორი ან სამი ტირეთი.

გაჯერებული ნახშირწყალბადის პროპანის C 3 H 8 მაგალითის გამოყენებით, განვიხილოთ, თუ როგორ შევადგინოთ ორგანული ნივთიერების სტრუქტურული ფორმულა.

1. დახატეთ ნახშირბადის ჩონჩხი. ამ შემთხვევაში, ჯაჭვი შედგება სამი ნახშირბადის ატომისგან:

S-S-თან

2. ნახშირბადი ოთხვალენტიანია, ამიტომ ჩვენ გამოვსახავთ არასაკმარის მახასიათებლებს თითოეული ნახშირბადის ატომიდან ისე, რომ თითოეული ატომის გვერდით არის ოთხი თვისება:

3. დაამატეთ წყალბადის ატომების სიმბოლოები:

ხშირად სტრუქტურული ფორმულები იწერება შემოკლებული ფორმით, C - H ბმის გამოსახვის გარეშე. შემოკლებული სტრუქტურული ფორმულები ბევრად უფრო კომპაქტურია, ვიდრე გაფართოებული:

CH 3 - CH 2 - CH 3.

სტრუქტურული ფორმულები აჩვენებს მხოლოდ ატომების კავშირების თანმიმდევრობას, მაგრამ არ ასახავს მოლეკულების სივრცულ სტრუქტურას, განსაკუთრებით ბმის კუთხეებს. მაგალითად, ცნობილია, რომ პროპანში C ბმებს შორის კუთხე არის 109,5°. თუმცა, პროპანის სტრუქტურული ფორმულა, როგორც ჩანს, ეს კუთხეა 180°. აქედან გამომდინარე, უფრო სწორი იქნება პროპანის სტრუქტურული ფორმულის დაწერა ნაკლებად მოსახერხებელი, მაგრამ უფრო ჭეშმარიტი ფორმით:

პროფესიონალი ქიმიკოსები იყენებენ შემდეგ სტრუქტურულ ფორმულებს, რომლებშიც საერთოდ არ არის ნაჩვენები ნახშირბადის ატომები და წყალბადის ატომები, მაგრამ მხოლოდ ნახშირბადის ჩონჩხი არის გამოსახული ურთიერთდაკავშირებული C-C ობლიგაციების, ისევე როგორც ფუნქციური ჯგუფების სახით. იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ხერხემალი არ ჰგავს ერთ უწყვეტ ხაზს, ქიმიური ბმები გამოსახულია ერთმანეთის კუთხით. ამრიგად, პროპანის მოლეკულაში C 3 H 8 არის მხოლოდ ორი C-C ბმა, ამიტომ პროპანი წარმოდგენილია ორი ტირეთი.

ორგანული ნაერთების ჰომოლოგიური სერია

განვიხილოთ ერთი და იმავე კლასის ორი ნაერთის სტრუქტურული ფორმულები, მაგალითად ალკოჰოლები:

მეთილის CH 3 OH და ეთილის C 2 H 5 OH სპირტების მოლეკულებს აქვთ იგივე ფუნქციური ჯგუფი OH, საერთო ალკოჰოლების მთელი კლასისთვის, მაგრამ განსხვავდება ნახშირბადის ჩონჩხის სიგრძით: ეთანოლში არის კიდევ ერთი ნახშირბადის ატომი. სტრუქტურული ფორმულების შედარებისას შეიძლება აღინიშნოს, რომ როდესაც ნახშირბადის ჯაჭვი იზრდება ერთი ნახშირბადის ატომით, ნივთიერების შემადგენლობა იცვლება CH 2 ჯგუფში, როდესაც ნახშირბადის ჯაჭვი გახანგრძლივდება ორი ატომით - ორ CH 2 ჯგუფამდე და ა.შ.

იმავე კლასის ნაერთებს, რომლებსაც აქვთ მსგავსი სტრუქტურა, მაგრამ შემადგენლობით განსხვავდება ერთი ან მეტი CH 2 ჯგუფით, ეწოდება ჰომოლოგები.

CH 2 ჯგუფს ეწოდება ჰომოლოგიური განსხვავება. ყველა ჰომოლოგის მთლიანობა ქმნის ჰომოლოგიურ სერიას. მეთანოლი და ეთანოლი მიეკუთვნება ალკოჰოლების ჰომოლოგიურ სერიას. ერთი და იგივე სერიის ყველა ნივთიერებას აქვს მსგავსი ქიმიური თვისებები და მათი შემადგენლობა შეიძლება გამოიხატოს ზოგადი ფორმულით. მაგალითად, ალკოჰოლების ჰომოლოგიური სერიის ზოგადი ფორმულა არის C n H 2 n +1 VON, სადაც n - ნატურალური რიცხვი.

კავშირის კლასი	ზოგადი ფორმულა	ზოგადი ფორმულა, რომელიც ხაზს უსვამს ფუნქციურ ჯგუფს
ალკანები	C n H 2 n + 2
ციკლოალკანი	C n H 2 n
ალკენები	C n H 2 n
ალკადიენი	C n H 2 n-2
ალკინი	C n H 2 n-2
მონობირთვული არენი (ბენზოლის ჰომოლოგიური სერია)	C n H 2 n-6
მონოჰიდრული სპირტები	C n H 2 n + 2 V	C n H 2 n +1 V H
პოლიჰიდრული სპირტები	C n H 2 n + 2 O x	C n H 2 n + 2-x (B H) x
ალდეჰიდები	C n H 2 n B	C n H 2 n +1 CHO
მონობაზური კარბოქსილის მჟავები	C n H 2 n O 2	C n H 2 n +1 COOH
ესთერები	C n H 2 n B	C n H 2 n +1 COOC n H 2n+1
ნახშირწყლები	C n (H 2 O) m
პირველადი ამინები	C n H 2 n + 3 N	C n H 2 n +1 NH 2
Ამინომჟავების	C n H 2 n +1 NO	H 2 NC n H 2n COOH

ნივთიერების მთლიანი ფორმულა და მისი გარდაქმნა ტოლუენად მიუთითებს, რომ ეს არის მეთილციკლოჰექსადიენი. მას შეუძლია დაამატოს ოლეინის ანჰიდრიდი, რომელიც დამახასიათებელია კონიუგირებული დიენებისთვის.
ნივთიერების მთლიანი ფორმულა საიმედოდ განისაზღვრება მხოლოდ ელემენტარული ანალიზის კომბინაციით მოლეკულური წონის განსაზღვრით.
ამრიგად, ნივთიერების მთლიანი ფორმულის განსაზღვრა მოითხოვს ფრაგმენტების იონების ჰომოლოგიური სერიის ანალიზს და დამახასიათებელ განსხვავებებს.
როგორ განისაზღვრება ნივთიერების მთლიანი ფორმულა?
გარდა PMR სპექტრისა და ნივთიერების მთლიანი ფორმულისა, სტრუქტურული ფორმულის დასადგენად, არსებობს მონაცემები მისი ბუნების ან წარმოშობის შესახებ, რომლის გარეშეც შეუძლებელი იქნებოდა სპექტრის ცალსახა ინტერპრეტაცია.
ყოველი სტატიის დასაწყისში მოცემულია ნივთიერების მთლიანი ფორმულა, მისი სახელწოდება და სტრუქტურული ფორმულა. დირექტორიაში საჭირო ნივთიერების ძიება ხორციელდება ცნობილი მთლიანი ფორმულისა და ფორმულის ინდექსის გამოყენებით ან კატალოგის ბოლოს განთავსებული ცნობილი სახელითა და ანბანური ინდექსით.
ყველა ცხრილის პირველ სვეტში მოცემულია ნივთიერების მთლიანი ფორმულა, შემდეგ სვეტში ნაჩვენებია მისი ქიმიური ფორმულა. შემდეგ მითითებულია ტემპერატურა, რომელზეც გაზომვები იქნა მიღებული. ჰალოგენებისთვის (იოდის გარდა) მოცემულია მხოლოდ თხევადი აზოტის სტანდარტულ NQR ტემპერატურაზე (77 K) მიღებული მონაცემები - მონაცემები სხვა ტემპერატურებზე მოცემულია 77 K-ზე გაზომვების არარსებობის შემთხვევაში, რაც მითითებულია შენიშვნებში.
მასობრივი სპექტრომეტრიის მეთოდები გამოიყენება ნივთიერებების იდენტიფიცირებისთვის, ნივთიერებების მთლიანი ფორმულების და მათი ქიმიური სტრუქტურის დასადგენად. ქიმიისთვის მნიშვნელოვანია ისეთი ფიზიკური მახასიათებლები, როგორიცაა იონიზაციის პოტენციალი და ქიმიური ბმების გაწყვეტის ენერგია.
ფორმულის ინდექსში რაიმე ნაერთის საპოვნელად, ჯერ უნდა გამოთვალოთ ნივთიერების მთლიანი ფორმულა და დაალაგოთ ელემენტები Hill სისტემის მიხედვით: არაორგანული ნივთიერებებისთვის ანბანური თანმიმდევრობით, მაგალითად H3O4P (ფოსფორის მჟავა), CuO4S (სპილენძის სულფატი), O7P2Zn2 (თუთიის პიროფოსფატი) და ა.შ.
ფორმულის ინდექსში რაიმე ნაერთის საპოვნელად, ჯერ უნდა გამოთვალოთ ნივთიერების მთლიანი ფორმულა და დაალაგოთ ელემენტები Hill სისტემის მიხედვით: არაორგანული ნივთიერებებისთვის ანბანური თანმიმდევრობით, მაგალითად H3O4P (ფოსფორის მჟავა), CuO4S (სპილენძის სულფატი), O7P2Zn2 (თუთიის პიროფოსფატი) და ა.შ.
დაბალი გარჩევადობის მასის სპექტრომეტრიის შესაძლებლობები არ იძლევა ჯგუფის იდენტიფიკაციის მეორე და მესამე ეტაპების გამიჯვნას, ხოლო ნივთიერების მთლიანი ფორმულის დადგენა ერთდროულად ხდება მისი სპეციფიკურ ჰომოლოგიურ სერიებზე მინიჭების შესაძლო ვარიანტების რაოდენობის შეზღუდვით. განმარტებით, ჰომოლოგიური ჯგუფი აერთიანებს ნაერთების რიგს, რომელთა მასური რიცხვები შედარებადია 14 მოდულის ჩათვლით, იზობარულის ჩათვლით. ზოგიერთ შემთხვევაში, სხვადასხვა სერიის იზობარულ ნაერთებს აქვთ ფრაგმენტაციის მსგავსი ნიმუშები, რაც გამოიხატება მათი დაბალი გარჩევადობის მასის სპექტრების მსგავსებაში.
მოლეკულური იონის მასა (180 1616) იზომება მაღალი სიზუსტით, რაც საშუალებას გაძლევთ დაუყოვნებლივ განსაზღვროთ ნივთიერების მთლიანი ფორმულა.
ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, ორგანული ნაერთების ელემენტარული ანალიზისას შემოთავაზებულია ნივთიერების მთლიანი ფორმულის დამახასიათებელი მოლეკულების სტექიომეტრიის დასადგენად უწონო მეთოდები. ძირითადად, ეს მეთოდები გამიზნულია ორგანული ელემენტების: ნახშირბადის, წყალბადის და აზოტის სტექიომეტრიის დასადგენად. ისინი ეფუძნება ნივთიერების ნიმუშის მინერალიზაციის პროდუქტების ანალიზური სიგნალების შედარებას. ასეთი სიგნალები მოიცავს, მაგალითად, ქრომატოგრაფიული მწვერვალების არეებს, ტიტრატის მოცულობებს საერთო ორი ელემენტისთვის და ა.შ. ამრიგად, შესაძლებელია მუშაობა ბალანსის გარეშე მიკრო და ულტრა მიკრორაოდენობებთან.
პოლიმერების რაოდენობრივი ანალიზი მოიცავს შემდეგ კითხვებს: 1) რაოდენობრივი ელემენტარული ანალიზი, რაც შესაძლებელს ხდის ნივთიერების მთლიანი ფორმულის განსაზღვრას; 2) პოლიმერულ ჯაჭვებში ფუნქციური და ტერმინალური ჯგუფების რაოდენობის განსაზღვრა; 3) მოლის განმარტება.
ზუსტი მოლეკულური წონის მნიშვნელობები შეიძლება მიღებულ იქნას მასის სპექტრებიდან და ემსახურება გარკვეული ალტერნატიული ვარაუდების საფუძველს ნივთიერების მთლიანი ფორმულის, მისი ხარისხობრივი და რაოდენობრივი შემადგენლობის შესახებ. კერძოდ, უცნაური მოლეკულური წონა შეიძლება იყოს მტკიცებულება მოლეკულაში ერთი (სამი, ხუთი, ზოგადად უცნაური რიცხვი) აზოტის ატომის არსებობის შესახებ: აზოტი ერთადერთი ორგანოგენური ელემენტია, რომელსაც აქვს უცნაური ვალენტობა ლუწ ატომთან. ამის საპირისპიროდ, თანაბარი მოლეკულური წონა მიუთითებს აზოტის არარსებობაზე ან აზოტის ატომების ლუწი რაოდენობის შესაძლებლობაზე. ასე, მაგალითად, M 68-ის მქონე ორგანულ ნივთიერებას შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ სამი მთლიანი ფორმულა: CsHs, 4 6 ან C3H და მათი გათვალისწინება მნიშვნელოვნად შეუწყობს ხელს სპექტრული მონაცემების ინტერპრეტაციას და სტრუქტურის საბოლოო არჩევანს.

საჭირო დამატებითი ინფორმაციის კიდევ უფრო ღირებული წყაროა რაოდენობრივი (ელემენტარული) ანალიზის მონაცემები, რაც მოლეკულური წონის განსაზღვრასთან ერთად შესაძლებელს ხდის ნივთიერების მთლიანი ფორმულის დადგენას.
საჭირო დამატებითი ინფორმაციის კიდევ უფრო ღირებული წყაროა რაოდენობრივი (ელემენტარული) ანალიზის მონაცემები, რაც მოლეკულური წონის განსაზღვრასთან ერთად შესაძლებელს ხდის ნივთიერების მთლიანი ფორმულის დადგენას. მთლიანი ფორმულის დადგენის კლასიკური (ქიმიური) მეთოდები ახლა სულ უფრო და უფრო იცვლება მასობრივი სპექტრომეტრიული მეთოდებით, რომლებიც ეფუძნება მოლეკულური იონების იზოტოპური ხაზების ინტენსივობის ზუსტ გაზომვას ან მაღალი გარჩევადობის სპექტრომეტრებზე მასის რიცხვების ძალიან ზუსტ გაზომვას.
საჭირო დამატებითი ინფორმაციის კიდევ უფრო ღირებული წყაროა რაოდენობრივი (ელემენტარული) ანალიზის მონაცემები, რომლებიც მოლეკულური წონის განსაზღვრასთან ერთად საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ნივთიერების მთლიანი ფორმულა.
გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ეს არის იშვიათი შემთხვევა, როდესაც მთლიანი ფორმულა შეესაბამება ერთ ნივთიერებას. ჩვეულებრივ, ამ მონაცემებზე დაყრდნობით, შეგვიძლია მხოლოდ ნივთიერების მთლიანი ფორმულის მითითება, მაგრამ არა სტრუქტურული ფორმულა. და ხშირად ჩვენ ვერც კი ვერ ვაკავშირებთ ნივთიერებას გარკვეულ კლასთან. ნივთიერების სტრუქტურული ფორმულის მისაღებად საჭიროა დამატებითი მონაცემები ამ ნივთიერების ქიმიური თვისებების შესახებ.
ელემენტარული ანალიზი გამოიყენება აზოტის, ჰალოგენების, გოგირდის, აგრეთვე დარიშხანის, ბისმუტის, ვერცხლისწყლის, ანტიმონისა და სხვა ელემენტების შემცველი ორგანული და ორგანული ელემენტების ნაერთების რაოდენობრივი განსაზღვრისათვის. ელემენტარული ანალიზი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ ელემენტების არსებობის ხარისხობრივად დასადასტურებლად ტესტის ნაერთის შემადგენლობაში ან ნივთიერების მთლიანი ფორმულის დასადგენად ან დასადასტურებლად.
ბოლო რიგი ნაკლებად სავარაუდოა, რადგან მისი ნიშანი არის მე-4 ჰომოლოგიური ჯგუფის ინტენსიური მწვერვალების სპექტრებში არსებობა, რომლებიც არ არის განსახილველ შემთხვევაში. მინიჭების შემდგომი დეტალიზაცია შეიძლება ცალსახად განხორციელდეს იონური სერიის სპექტრების გამოყენებით (იხ. განყოფილება 5.5), თუმცა, ამ სპექტრში მოლეკულური იონების მწვერვალების მაღალი ინტენსივობის გათვალისწინებით, მიზანშეწონილია ნივთიერების მთლიანი ფორმულის გარკვევა. იზოტოპური სიგნალების გამოყენებით.
ჰომოლოგიის ცნება ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანია ორგანულ ქიმიაში და ჰომოლოგიური სერიები წარმოადგენს ორგანული ნაერთების თანამედროვე კლასიფიკაციის საფუძველს. კითხვები იმის შესახებ, მიეკუთვნება თუ არა ნაერთები სხვადასხვა ჰომოლოგიურ სერიებს, ძალიან მნიშვნელოვანია და დაკავშირებულია, მაგალითად, იზომერიზმის პრობლემებთან ორგანულ ქიმიაში, კერძოდ, ნივთიერების მთლიანი ფორმულის საფუძველზე შესაძლო იზომერების რაოდენობის დასადგენად ეფექტური ალგორითმების შექმნასთან. კომპიუტერის გამოყენება.
რაოდენობრივი ელემენტარული ანალიზის შეგროვების სქემა. ელემენტარულ ანალიზში შეიმჩნევა ტენდენცია ხელით შრომის შემცირებისა და განსაზღვრების სიზუსტის გაზრდისკენ. ხელსაწყოების ტექნოლოგიის განვითარებამ ბოლო წლებში შესაძლებელი გახადა ავტომატური ელემენტარული ანალიზის მოწყობილობის შემუშავება, რომელშიც ნიმუშის წვის დროს წარმოქმნილი ნახშირორჟანგი, წყალი და აზოტი ჰელიუმის დენით იგზავნება მოწყობილობაზე მიმაგრებულ გაზის ქრომატოგრაფში. , რომლის დახმარებითაც ხდება მათი ერთდროული რაოდენობრივი განსაზღვრა. მეორე მხრივ, მაღალი გარჩევადობის მასის სპექტრომეტრის გამოყენება (იხ. განყოფილება 1.1.9.3) შესაძლებელს ხდის ნივთიერების მთლიანი ფორმულის უბრალოდ განსაზღვრას რაოდენობრივი ელემენტარული ანალიზის გარეშე.
შემუშავებულია RASTR სისტემის მუშაობის ინტერაქტიული რეჟიმი. ინფორმაციის გაცვლა ადამიანსა და კომპიუტერს შორის ხდება ალფანუმერული დისპლეის მეშვეობით. პროგრამა გამოკითხავს მუშაკს, ერთდროულად მიუთითებს პასუხის ფორმაზე. საჭიროა ინფორმაცია ხელმისაწვდომი ექსპერიმენტული სპექტრების ტიპებზე, მათ მახასიათებლებზე და სპექტრულ პარამეტრებზე. მთელი სპექტრული ინფორმაციისა და ნივთიერების მთლიანი ფორმულის შეყვანის შემდეგ, ოპერატორი მიუთითებს იმპლიკაციების აგების რეჟიმს - ლოგიკურ კავშირებს სპექტრის მახასიათებლებსა და ნაერთის სტრუქტურას შორის. ოპერატორს აქვს შესაძლებლობა შეიტანოს ნებისმიერი ცვლილება მათში: გამორიცხოს ან დაამატოთ ინფორმაცია ბიბლიოთეკის ფრაგმენტებში, წაშალოს ნებისმიერი გავლენა ან დაამატოთ ახალი. თანმიმდევრული ლოგიკური განტოლებების სისტემის ამოხსნის შედეგად ეკრანზე ნაჩვენებია ფრაგმენტების ნაკრები, რომლებიც აკმაყოფილებენ სპექტრებს და ქიმიურ ინფორმაციას.
მასობრივი სპექტრების ხელით დამუშავებისას, აუცილებელი საიდენტიფიკაციო ეტაპია ნივთიერების კლასის განსაზღვრა. ეს ეტაპი ასევე შედის, აშკარად ან იმპლიციტურად, კომპიუტერებისთვის შემუშავებულ მრავალ რთულ საიდენტიფიკაციო ალგორითმში. ანალოგიური ოპერაცია შეიძლება ჩატარდეს იმ შემთხვევაში, როდესაც განსაზღვრული ნივთიერების მასის სპექტრი ადრე ცნობილი არ იყო, მაგრამ კარგად არის შესწავლილი ნაერთების კლასის ფრაგმენტაციის ნიმუშები, რომლებსაც იგი მიეკუთვნება. ეს შესაძლებელია მოცემული კლასისთვის ან ჰომოლოგიური სერიებისთვის საერთო ფრაგმენტაციის ხარისხობრივი და რაოდენობრივი შაბლონების საფუძველზე. თუ უცნობი კომპონენტისთვის შესაძლებელი იყო იდენტიფიკაციისთვის ისეთივე მნიშვნელოვანი პიკის დაფიქსირება, როგორც მოლეკულური იონის პიკი, მაშინ, ნაერთის კლასის შესახებ ინფორმაციასთან ერთად, მოლეკულური წონა შესაძლებელს ხდის განსაზღვროს მთლიანი ფორმულა. ნივთიერება. უნდა აღინიშნოს, რომ იზოტოპური პიკების გამოყენება მთლიანი ფორმულის დასადგენად ქრომატოგრაფიულ-მასპექტრომეტრულ ანალიზში შეზღუდული მნიშვნელობისაა და შესაძლებელია მხოლოდ ამ პიკების მაღალი ინტენსივობით და მოლეკულური იონის პიკით. არომატული და პარაფინის ნახშირწყალბადების იზომერების გარკვეული ჯგუფებისთვის შემუშავებულია ინდივიდუალური იდენტიფიკაციის ალგორითმები, რომლებიც აგებულია მათი მასის სპექტრის გარკვეული რაოდენობრივი მახასიათებლების გათვალისწინებით.

ისე, რომ დავასრულოთ ჩვენი გაცნობა ალკოჰოლებთან, ასევე მივცემ კიდევ ერთი ცნობილი ნივთიერების - ქოლესტერინის ფორმულას. ყველამ არ იცის, რომ ეს არის მონოჰიდრული ალკოჰოლი!

|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\

წითლად მოვნიშნე მასში ჰიდროქსილის ჯგუფი.

კარბოქსილის მჟავები

ნებისმიერმა მეღვინემ იცის, რომ ღვინო ჰაერზე წვდომის გარეშე უნდა ინახებოდეს. თორემ დამჟავდება. მაგრამ ქიმიკოსებმა იციან მიზეზი - თუ ალკოჰოლს კიდევ ერთ ჟანგბადის ატომს დაუმატებთ, მჟავას მიიღებთ.
მოდით გადავხედოთ მჟავების ფორმულებს, რომლებიც მიიღება ჩვენთვის უკვე ნაცნობი ალკოჰოლებისგან:

ნივთიერება			ჩონჩხის ფორმულა	მთლიანი ფორმულა
მეთანის მჟავა (ჭიანჭველა მჟავა)	H/C`|O|\OH	HCOOH	O//\OH
ეთანოინის მჟავა (ძმარმჟავა)	H-C-C\O-H; H|#C|H	CH3-COOH	/`|O|\OH
პროპანის მჟავა (მეთილის ძმარმჟავა)	H-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H	CH3-CH2-COOH	\/`|O|\OH
ბუტანის მჟავა (ბუტირინის მჟავა)	H-C-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H	CH3-CH2-CH2-COOH	/\/`|O|\OH
განზოგადებული ფორმულა	(R)-C\O-H	(R)-COOH ან (R)-CO2H	(R)/`|O|\OH

ორგანული მჟავების გამორჩეული თვისებაა კარბოქსილის ჯგუფის (COOH) არსებობა, რომელიც ასეთ ნივთიერებებს აძლევს მჟავე თვისებებს.

ვინც ძმარი სცადა, იცის, რომ ძალიან მჟავეა. ამის მიზეზი მასში ძმარმჟავას არსებობაა. როგორც წესი, სუფრის ძმარი შეიცავს 3-დან 15%-მდე ძმარმჟავას, დანარჩენი (ძირითადად) წყალთან ერთად. ძმარმჟავას გაუზავებელი სახით მოხმარება საფრთხეს უქმნის სიცოცხლეს.

კარბოქსილის მჟავებს შეიძლება ჰქონდეთ რამდენიმე კარბოქსილის ჯგუფი. ამ შემთხვევაში მათ უწოდებენ: ორბაზისური, ტომობრივიდა ა.შ...

საკვები პროდუქტები შეიცავს ბევრ სხვა ორგანულ მჟავას. აქ არის მხოლოდ რამდენიმე მათგანი:

ამ მჟავების სახელწოდება შეესაბამება საკვებ პროდუქტებს, რომლებშიც ისინი შეიცავს. სხვათა შორის, გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ აქ არის მჟავები, რომლებსაც ასევე აქვთ ალკოჰოლებისთვის დამახასიათებელი ჰიდროქსილის ჯგუფი. ასეთ ნივთიერებებს ე.წ ჰიდროქსიკარბოქსილის მჟავები(ან ჰიდროქსი მჟავები).
ქვემოთ, თითოეული მჟავის ქვეშ, არის ნიშანი, რომელშიც მითითებულია ორგანული ნივთიერებების ჯგუფის სახელი, რომელსაც იგი ეკუთვნის.

რადიკალები

რადიკალები კიდევ ერთი კონცეფციაა, რომელმაც გავლენა მოახდინა ქიმიურ ფორმულებზე. თავად ეს სიტყვა ალბათ ყველასთვის ცნობილია, მაგრამ ქიმიაში რადიკალებს არაფერი აქვთ საერთო პოლიტიკოსებთან, მეამბოხეებთან და სხვა აქტიური პოზიციის მქონე მოქალაქეებთან.
აქ ეს მხოლოდ მოლეკულების ფრაგმენტებია. ახლა კი გავარკვევთ, რა ხდის მათ განსაკუთრებულს და გავეცნობით ქიმიური ფორმულების წერის ახალ ხერხს.

ტექსტში უკვე რამდენჯერმე იქნა ნახსენები განზოგადებული ფორმულები: სპირტები - (R)-OH და კარბოქსილის მჟავები - (R)-COOH. შეგახსენებთ, რომ -OH და -COOH ფუნქციური ჯგუფებია. მაგრამ R არის რადიკალი. ტყუილად არ არის გამოსახული, როგორც ასო R.

უფრო კონკრეტულად რომ ვთქვათ, მონოვალენტური რადიკალი არის მოლეკულის ნაწილი, რომელსაც აკლია წყალბადის ერთი ატომი. თუ წყალბადის ორ ატომს გამოვაკლებთ, მიიღებთ ორვალენტიან რადიკალს.

რადიკალებმა ქიმიაში მიიღეს საკუთარი სახელები. ზოგიერთმა მათგანმა ელემენტების აღნიშვნების მსგავსი ლათინური აღნიშვნებიც კი მიიღო. გარდა ამისა, ზოგჯერ ფორმულებში რადიკალები შეიძლება მიეთითოს შემოკლებული ფორმით, რაც უფრო მოგვაგონებს უხეში ფორმულებს.
ეს ყველაფერი ნაჩვენებია შემდეგ ცხრილში.

სახელი	სტრუქტურული ფორმულა	Დანიშნულება	მოკლე ფორმულა	ალკოჰოლის მაგალითი
მეთილის	CH3-()	მე	CH3	(მე)-ოჰ	CH3OH
ეთილის	CH3-CH2-()	ე	C2H5	(Et)-OH	C2H5OH
გავჭრი	CH3-CH2-CH2-()	პრ	C3H7	(პრ)-OH	C3H7OH
იზოპროპილი	H3C\CH(*`/H3C*)-()	i-Pr	C3H7	(ი-პრ)-OH	(CH3)2CHOH
ფენილი	`/`=`\//-\\-{}	Ph	C6H5	(Ph)-OH	C6H5OH

მგონი აქ ყველაფერი ნათელია. მე მხოლოდ თქვენი ყურადღება მინდა გავამახვილო სვეტზე, სადაც მოცემულია ალკოჰოლური სასმელების მაგალითები. ზოგიერთი რადიკალი იწერება ისეთი ფორმით, რომელიც წააგავს მთლიან ფორმულას, მაგრამ ფუნქციური ჯგუფი იწერება ცალკე. მაგალითად, CH3-CH2-OH გადაიქცევა C2H5OH.
და განშტოებული ჯაჭვებისთვის, როგორიცაა იზოპროპილი, გამოიყენება ფრჩხილების მქონე სტრუქტურები.

ასევე არსებობს ისეთი ფენომენი, როგორიცაა თავისუფალი რადიკალები. ეს არის რადიკალები, რომლებიც რატომღაც გამოეყო ფუნქციურ ჯგუფებს. ამ შემთხვევაში ირღვევა ერთ-ერთი წესი, რომლითაც დავიწყეთ ფორმულების შესწავლა: ქიმიური ბმების რაოდენობა აღარ შეესაბამება ერთ-ერთი ატომის ვალენტობას. კარგად, ან შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ერთ-ერთი კავშირი ღია ხდება ერთ ბოლოში. თავისუფალი რადიკალები ჩვეულებრივ ცოცხლობენ მცირე ხნით, რადგან მოლეკულები სტაბილურ მდგომარეობაში ბრუნდებიან.

აზოტის შესავალი. ამინები

მე გთავაზობთ გაეცნოთ სხვა ელემენტს, რომელიც მრავალი ორგანული ნაერთის ნაწილია. ეს აზოტი.
იგი აღინიშნება ლათინური ასოებით ნდა აქვს სამი ვალენტობა.

ვნახოთ, რა ნივთიერებები მიიღება, თუ აზოტს დაემატება ნაცნობ ნახშირწყალბადებს:

ნივთიერება	გაფართოებული სტრუქტურული ფორმულა	გამარტივებული სტრუქტურული ფორმულა	ჩონჩხის ფორმულა	მთლიანი ფორმულა
ამინომეთანი (მეთილამინი)	H-C-N\H;H|#C|H	CH3-NH2	\ NH2
ამინოეთანი (ეთილამინი)	H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H	CH3-CH2-NH2	/\NH2
დიმეთილამინი	H-C-N<`|H>-C-H; H|#-3|H; H|#2|H	$L(1.3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3	/ნ<_(y-.5)H>\
ამინობენზოლი (ანილინი)	H\N|C\\C|გ<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||გ<`\H>/	NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/	NH2|\|`/`\`|/_o
ტრიეთილამინი	$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>`|გ<`-H><-H>`|ჰ	CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3	\/N<`|/>\|

როგორც უკვე მიხვდით სახელებიდან, ყველა ეს ნივთიერება გაერთიანებულია ზოგადი სახელწოდებით ამინები. ფუნქციურ ჯგუფს ()-NH2 ე.წ ამინო ჯგუფი. აქ არის ამინების რამდენიმე ზოგადი ფორმულა:

ზოგადად, აქ განსაკუთრებული ინოვაციები არ არის. თუ ეს ფორმულები თქვენთვის გასაგებია, მაშინ შეგიძლიათ უსაფრთხოდ ჩაერთოთ ორგანული ქიმიის შემდგომი შესწავლით სახელმძღვანელოს ან ინტერნეტის გამოყენებით.
მაგრამ ასევე მინდა ვისაუბრო არაორგანული ქიმიის ფორმულებზე. თქვენ ნახავთ, რამდენად ადვილი იქნება მათი გაგება ორგანული მოლეკულების სტრუქტურის შესწავლის შემდეგ.

რაციონალური ფორმულები

არ უნდა დავასკვნათ, რომ არაორგანული ქიმია უფრო ადვილია, ვიდრე ორგანული ქიმია. რა თქმა უნდა, არაორგანული მოლეკულები უფრო მარტივად გამოიყურება, რადგან ისინი არ ქმნიან რთულ სტრუქტურებს, როგორიცაა ნახშირწყალბადები. მაგრამ შემდეგ ჩვენ უნდა შევისწავლოთ ასზე მეტი ელემენტი, რომლებიც ქმნიან პერიოდულ სისტემას. და ეს ელემენტები შერწყმულია მათი ქიმიური თვისებების მიხედვით, მაგრამ მრავალი გამონაკლისის გარდა.

ასე რომ, მე არ გეტყვით ამაზე. ჩემი სტატიის თემაა ქიმიური ფორმულები. და მათთან ყველაფერი შედარებით მარტივია.
ყველაზე ხშირად გამოიყენება არაორგანულ ქიმიაში რაციონალური ფორმულები. ახლა კი ჩვენ გავარკვევთ, რით განსხვავდებიან ისინი ჩვენთვის უკვე ნაცნობებისგან.

ჯერ კიდევ ერთ ელემენტს - კალციუმს გავეცნოთ. ეს ასევე ძალიან გავრცელებული ელემენტია.
იგი დანიშნულია დაახდა აქვს ორი ვალენტობა. ვნახოთ, რა ნაერთებს ქმნის ის ნახშირბადთან, ჟანგბადთან და წყალბადთან ერთად.

ნივთიერება	სტრუქტურული ფორმულა	რაციონალური ფორმულა	მთლიანი ფორმულა
კალციუმის ოქსიდი	Ca=O	CaO
კალციუმის ჰიდროქსიდი	H-O-Ca-O-H	Ca(OH)2
Კალციუმის კარბონატი	$slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1	CaCO3
კალციუმის ბიკარბონატი	HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH	Ca(HCO3)2
ნახშირბადის მჟავა	H|O\C|O`|/O`|H	H2CO3

ერთი შეხედვით, ხედავთ, რომ რაციონალური ფორმულა არის რაღაც სტრუქტურულ და მთლიან ფორმულას შორის. მაგრამ ჯერ კიდევ არ არის ნათელი, თუ როგორ მიიღება ისინი. ამ ფორმულების მნიშვნელობის გასაგებად, თქვენ უნდა გაითვალისწინოთ ქიმიური რეაქციები, რომლებშიც ნივთიერებები მონაწილეობენ.

კალციუმი მისი სუფთა სახით არის რბილი თეთრი ლითონი. ბუნებაში არ ხდება. მაგრამ სავსებით შესაძლებელია მისი ყიდვა ქიმიურ მაღაზიაში. ჩვეულებრივ ინახება სპეციალურ ქილებში ჰაერზე წვდომის გარეშე. რადგან ჰაერში ის რეაგირებს ჟანგბადთან. სინამდვილეში, ამიტომაც არ გვხვდება ბუნებაში.
ასე რომ, კალციუმის რეაქცია ჟანგბადთან:

2Ca + O2 -> 2CaO

ნივთიერების ფორმულამდე რიცხვი 2 ნიშნავს, რომ რეაქციაში 2 მოლეკულაა ჩართული.
კალციუმი და ჟანგბადი წარმოქმნის კალციუმის ოქსიდს. ეს ნივთიერება ასევე არ გვხვდება ბუნებაში, რადგან ის რეაგირებს წყალთან:

CaO + H2O -> Ca(OH2)

შედეგი არის კალციუმის ჰიდროქსიდი. თუ ყურადღებით დავაკვირდებით მის სტრუქტურულ ფორმულას (წინა ცხრილში), ხედავთ, რომ იგი წარმოიქმნება კალციუმის ერთი ატომისა და ორი ჰიდროქსილის ჯგუფის მიერ, რომლებსაც ჩვენ უკვე ვიცნობთ.
ეს არის ქიმიის კანონები: თუ ორგანულ ნივთიერებას ემატება ჰიდროქსილის ჯგუფი, მიიღება სპირტი, ხოლო თუ მას უმატებენ ლითონს, მიიღება ჰიდროქსიდი.

მაგრამ კალციუმის ჰიდროქსიდი ბუნებაში არ გვხვდება ჰაერში ნახშირორჟანგის არსებობის გამო. მგონი ყველას სმენია ამ გაზის შესახებ. ის წარმოიქმნება ადამიანებისა და ცხოველების სუნთქვის, ქვანახშირისა და ნავთობპროდუქტების წვის დროს, ხანძრისა და ვულკანური ამოფრქვევის დროს. ამიტომ ის ყოველთვის ჰაერშია. მაგრამ ის ასევე კარგად იხსნება წყალში და წარმოქმნის ნახშირმჟავას:

CO2 + H2O<=>H2CO3

Ნიშანი<=>მიუთითებს, რომ რეაქცია შეიძლება გაგრძელდეს ორივე მიმართულებით იმავე პირობებში.

ამრიგად, წყალში გახსნილი კალციუმის ჰიდროქსიდი რეაგირებს ნახშირმჟავასთან და იქცევა ოდნავ ხსნად კალციუმის კარბონატად:

Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O

ქვემოთ ისარი ნიშნავს, რომ რეაქციის შედეგად ნივთიერება ნალექს იღებს.
კალციუმის კარბონატის შემდგომი კონტაქტით ნახშირორჟანგთან წყლის თანდასწრებით, ხდება შექცევადი რეაქცია მჟავე მარილის - კალციუმის ბიკარბონატის წარმოქმნით, რომელიც წყალში ძალიან ხსნადია.

CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2

ეს პროცესი გავლენას ახდენს წყლის სიმტკიცეზე. როდესაც ტემპერატურა იზრდება, ბიკარბონატი ისევ კარბონატად იქცევა. ამიტომ მძიმე წყლის მქონე რეგიონებში ქერქი იქმნება ქვაბებში.

ცარცი, კირქვა, მარმარილო, ტუფი და მრავალი სხვა მინერალი ძირითადად კალციუმის კარბონატისგან შედგება. ის ასევე გვხვდება მარჯანებში, მოლუსკის ჭურვებში, ცხოველის ძვლებში და ა.შ.
მაგრამ თუ კალციუმის კარბონატი გაცხელდება ძალიან მაღალ ცეცხლზე, ის გადაიქცევა კალციუმის ოქსიდად და ნახშირორჟანგად.

ეს მოკლე მოთხრობა ბუნებაში კალციუმის ციკლის შესახებ უნდა ახსნას, თუ რატომ არის საჭირო რაციონალური ფორმულები. ასე რომ, რაციონალური ფორმულები იწერება ისე, რომ ფუნქციური ჯგუფები ჩანს. ჩვენს შემთხვევაში ეს არის:

გარდა ამისა, ცალკეული ელემენტები - Ca, H, O (ოქსიდებში) - ასევე დამოუკიდებელი ჯგუფებია.

იონები

ვფიქრობ, დროა გავეცნოთ იონებს. ეს სიტყვა ალბათ ყველასთვის ნაცნობია. ფუნქციური ჯგუფების შესწავლის შემდეგ კი არაფერი დაგვიჯდება იმის გარკვევა, თუ რა არის ეს იონები.

ზოგადად, ქიმიური ბმების ბუნება ჩვეულებრივ არის ის, რომ ზოგიერთი ელემენტი ტოვებს ელექტრონებს, ზოგი კი იძენს მათ. ელექტრონები უარყოფითი მუხტის მქონე ნაწილაკებია. ელექტრონების სრული შემავსებლის მქონე ელემენტს აქვს ნულოვანი მუხტი. თუ მან გასცა ელექტრონი, მაშინ მისი მუხტი დადებითი ხდება, ხოლო თუ მან მიიღო, მაშინ ის უარყოფითი. მაგალითად, წყალბადს აქვს მხოლოდ ერთი ელექტრონი, რომელსაც ის საკმაოდ ადვილად თმობს და გადაიქცევა დადებით იონად. ამისათვის არის სპეციალური ჩანაწერი ქიმიურ ფორმულებში:

H2O<=>H^+ + OH^-

აი ამას ვხედავთ შედეგად ელექტროლიტური დისოციაციაწყალი იშლება დადებითად დამუხტულ წყალბადის იონად და უარყოფითად დამუხტულ OH ჯგუფად. OH^- იონი ეწოდება ჰიდროქსიდის იონი. ის არ უნდა აგვერიოს ჰიდროქსილის ჯგუფში, რომელიც არ არის იონი, არამედ რაიმე სახის მოლეკულის ნაწილი. + ან - ნიშანი ზედა მარჯვენა კუთხეში აჩვენებს იონის მუხტს.
მაგრამ ნახშირმჟავა არასოდეს არსებობს, როგორც დამოუკიდებელი ნივთიერება. სინამდვილეში, ეს არის წყალბადის იონების და კარბონატის იონების (ან ბიკარბონატის იონების) ნაზავი:

H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-

კარბონატულ იონს აქვს მუხტი 2-. ეს ნიშნავს, რომ მას ორი ელექტრონი დაემატა.

უარყოფითად დამუხტული იონები ეწოდება ანიონები. როგორც წესი, ეს მოიცავს მჟავე ნარჩენებს.
დადებითად დამუხტული იონები - კათიონები. ყველაზე ხშირად ეს არის წყალბადი და ლითონები.

და აქ, ალბათ, შეგიძლიათ სრულად გაიგოთ რაციონალური ფორმულების მნიშვნელობა. მათში ჯერ იწერება კატიონი, შემდეგ ანიონი. მაშინაც კი, თუ ფორმულა არ შეიცავს რაიმე ბრალდებას.

თქვენ ალბათ უკვე მიხვდით, რომ იონების აღწერა შესაძლებელია არა მხოლოდ რაციონალური ფორმულებით. აქ მოცემულია ბიკარბონატის ანიონის ჩონჩხის ფორმულა:

აქ მუხტი მითითებულია უშუალოდ ჟანგბადის ატომის გვერდით, რომელმაც მიიღო დამატებითი ელექტრონი და, შესაბამისად, დაკარგა ერთი ხაზი. მარტივად რომ ვთქვათ, ყოველი დამატებითი ელექტრონი ამცირებს სტრუქტურულ ფორმულაში გამოსახულ ქიმიურ ბმების რაოდენობას. მეორეს მხრივ, თუ სტრუქტურული ფორმულის ზოგიერთ კვანძს აქვს + ნიშანი, მაშინ მას აქვს დამატებითი ჯოხი. როგორც ყოველთვის, ეს ფაქტი მაგალითით უნდა აჩვენოს. მაგრამ ჩვენთვის ნაცნობ ნივთიერებებს შორის არ არის არც ერთი კატიონი, რომელიც შედგება რამდენიმე ატომისგან.
და ასეთი ნივთიერება არის ამიაკი. მის წყალხსნარს ხშირად უწოდებენ ამიაკიდა შედის პირველადი დახმარების ნებისმიერ კომპლექტში. ამიაკი არის წყალბადისა და აზოტის ნაერთი და აქვს რაციონალური ფორმულა NH3. განვიხილოთ ქიმიური რეაქცია, რომელიც ხდება წყალში ამიაკის გახსნისას:

NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-

იგივე, მაგრამ სტრუქტურული ფორმულების გამოყენებით:

H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H

მარჯვენა მხარეს ჩვენ ვხედავთ ორ იონს. ისინი წარმოიქმნება წყალბადის ერთი ატომის წყლის მოლეკულიდან ამიაკის მოლეკულაში გადაადგილების შედეგად. მაგრამ ეს ატომი ელექტრონის გარეშე მოძრაობდა. ანიონი ჩვენთვის უკვე ნაცნობია - ეს არის ჰიდროქსიდის იონი. და კატიონი ჰქვია ამონიუმი. მას აქვს ლითონების მსგავსი თვისებები. მაგალითად, ის შეიძლება გაერთიანდეს მჟავე ნარჩენებთან. ამონიუმის კარბონატულ ანიონთან შერწყმით წარმოქმნილ ნივთიერებას ამონიუმის კარბონატი ეწოდება: (NH4)2CO3.
აქ მოცემულია ამონიუმის კარბონატულ ანიონთან ურთიერთქმედების რეაქციის განტოლება, დაწერილი სტრუქტურული ფორმულების სახით:

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>`|ჰ

მაგრამ ამ ფორმით რეაქციის განტოლება მოცემულია საჩვენებელი მიზნებისთვის. როგორც წესი, განტოლებები იყენებენ რაციონალურ ფორმულებს:

2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3

ბორცვის სისტემა

ასე რომ, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ჩვენ უკვე შევისწავლეთ სტრუქტურული და რაციონალური ფორმულები. მაგრამ არის კიდევ ერთი საკითხი, რომელიც ღირს უფრო დეტალურად განხილვა. რით განსხვავდება მთლიანი ფორმულები რაციონალურისგან?
ჩვენ ვიცით, რატომ არის ნახშირმჟავას რაციონალური ფორმულა დაწერილი H2CO3 და არა სხვანაირად. (პირველი მოდის წყალბადის ორი კატიონი, რასაც მოჰყვება კარბონატული ანიონი.) მაგრამ რატომ არის დაწერილი მთლიანი ფორმულა CH2O3?

პრინციპში, ნახშირმჟავას რაციონალური ფორმულა შეიძლება ჩაითვალოს ნამდვილ ფორმულად, რადგან მას არ აქვს განმეორებადი ელემენტები. განსხვავებით NH4OH ან Ca(OH)2.
მაგრამ დამატებითი წესი ძალიან ხშირად გამოიყენება მთლიანი ფორმულების მიმართ, რომელიც განსაზღვრავს ელემენტების თანმიმდევრობას. წესი საკმაოდ მარტივია: ჯერ ნახშირბადი მოთავსებულია, შემდეგ წყალბადი, შემდეგ კი დარჩენილი ელემენტები ანბანური თანმიმდევრობით.
ასე გამოდის CH2O3 - ნახშირბადი, წყალბადი, ჟანგბადი. ამას ჰქვია Hill სისტემა. იგი გამოიყენება თითქმის ყველა ქიმიურ საცნობარო წიგნში. და ამ სტატიაშიც.

ცოტათი easyChem სისტემის შესახებ

დასკვნის ნაცვლად, მინდა ვისაუბრო easyChem სისტემაზე. იგი შექმნილია ისე, რომ ყველა ფორმულა, რომელიც აქ განვიხილეთ, ადვილად შეიძლება იყოს ჩასმული ტექსტში. სინამდვილეში, ამ სტატიაში ყველა ფორმულა შედგენილია easyChem-ის გამოყენებით.

რატომ გვჭირდება რაიმე სისტემა ფორმულების გამოსატანად? საქმე ისაა, რომ ინტერნეტ ბრაუზერებში ინფორმაციის ჩვენების სტანდარტული გზაა ჰიპერტექსტის მარკირების ენა (HTML). ის ორიენტირებულია ტექსტური ინფორმაციის დამუშავებაზე.

რაციონალური და უხეში ფორმულები შეიძლება იყოს გამოსახული ტექსტის გამოყენებით. ზოგიერთი გამარტივებული სტრუქტურული ფორმულაც კი შეიძლება დაიწეროს ტექსტში, მაგალითად ალკოჰოლი CH3-CH2-OH. თუმცა ამისათვის თქვენ მოგიწევთ HTML-ში შემდეგი ჩანაწერის გამოყენება: CH ₃-ჩ ₂-ოჰ.
ეს, რა თქმა უნდა, ქმნის გარკვეულ სირთულეებს, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ მათთან ერთად ცხოვრება. მაგრამ როგორ გამოვსახოთ სტრუქტურული ფორმულა? პრინციპში, შეგიძლიათ გამოიყენოთ monospace შრიფტი:

H H | | H-C-C-O-H | | H H რა თქმა უნდა, ეს არ გამოიყურება ძალიან ლამაზად, მაგრამ ასევე შესაძლებელია.

რეალური პრობლემა ჩნდება ბენზოლის რგოლების დახატვის მცდელობისას და ჩონჩხის ფორმულების გამოყენებისას. სხვა გზა არ რჩება გარდა რასტრული გამოსახულების დაკავშირებისა. რასტერები ინახება ცალკე ფაილებში. ბრაუზერს შეუძლია შეიცავდეს სურათებს gif, png ან jpeg ფორმატში.
ასეთი ფაილების შესაქმნელად საჭიროა გრაფიკული რედაქტორი. მაგალითად, Photoshop. მაგრამ მე Photoshop-ს 10 წელზე მეტია ვიცნობ და დანამდვილებით შემიძლია ვთქვა, რომ ის ძალიან ცუდად არის შესაფერისი ქიმიური ფორმულების გამოსახვისთვის.
მოლეკულური რედაქტორები ამ ამოცანას ბევრად უკეთ უმკლავდებიან. მაგრამ ფორმულების დიდი რაოდენობით, რომელთაგან თითოეული ინახება ცალკე ფაილში, საკმაოდ ადვილია მათში დაბნეულობა.
მაგალითად, ამ სტატიაში ფორმულების რაოდენობა არის . ისინი ნაჩვენებია გრაფიკული სურათების სახით (დანარჩენი HTML ინსტრუმენტების გამოყენებით).

EasyChem სისტემა საშუალებას გაძლევთ შეინახოთ ყველა ფორმულა პირდაპირ HTML დოკუმენტში ტექსტის სახით. ჩემი აზრით, ეს ძალიან მოსახერხებელია.
გარდა ამისა, ამ სტატიაში მთლიანი ფორმულები გამოითვლება ავტომატურად. იმის გამო, რომ easyChem მუშაობს ორ ეტაპად: ჯერ ტექსტის აღწერა გარდაიქმნება საინფორმაციო სტრუქტურად (გრაფიკი), შემდეგ კი ამ სტრუქტურაზე შეიძლება შესრულდეს სხვადასხვა მოქმედებები. მათ შორის შეიძლება აღინიშნოს შემდეგი ფუნქციები: მოლეკულური წონის გამოთვლა, მთლიან ფორმულაზე გადაყვანა, ტექსტის, გრაფიკული და ტექსტის გადმოცემის შესაძლებლობის შემოწმება.

ამრიგად, ამ სტატიის მოსამზადებლად მე მხოლოდ ტექსტური რედაქტორი გამოვიყენე. უფრო მეტიც, არ მომიწია ფიქრი, რომელი ფორმულა იქნებოდა გრაფიკული და რომელი ტექსტი.

აქ მოცემულია რამდენიმე მაგალითი, რომლებიც ავლენს სტატიის ტექსტის მომზადების საიდუმლოებას: მარცხენა სვეტის აღწერილობები ავტომატურად გადაიქცევა ფორმულებად მეორე სვეტში.
პირველ სტრიქონში რაციონალური ფორმულის აღწერა ძალიან ჰგავს ნაჩვენები შედეგის. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ რიცხვითი კოეფიციენტები ნაჩვენებია წრფივად.
მეორე სტრიქონში გაფართოებული ფორმულა მოცემულია სიმბოლოთი გამოყოფილი სამი ცალკეული ჯაჭვის სახით; ვფიქრობ, ადვილი მისახვედრია, რომ ტექსტური აღწერა მრავალი თვალსაზრისით მოგვაგონებს იმ მოქმედებებს, რომლებიც საჭირო იქნება ფორმულის ფანქრით ქაღალდზე გამოსახვისთვის.
მესამე ხაზი აჩვენებს დახრილი ხაზების გამოყენებას \ და / სიმბოლოების გამოყენებით. ნიშანი ` (backtick) ნიშნავს, რომ ხაზი შედგენილია მარჯვნიდან მარცხნივ (ან ქვემოდან ზევით).

აქ არის ბევრად უფრო დეტალური დოკუმენტაცია easyChem სისტემის გამოყენების შესახებ.

ნება მომეცით დავასრულო ეს სტატია და გისურვებთ წარმატებებს ქიმიის შესწავლაში.

სტატიაში გამოყენებული ტერმინების მოკლე განმარტებითი ლექსიკონი

ნახშირწყალბადები ნახშირბადისა და წყალბადისგან შემდგარი ნივთიერებები. ისინი ერთმანეთისგან განსხვავდებიან მოლეკულების აგებულებით. სტრუქტურული ფორმულები არის მოლეკულების სქემატური გამოსახულებები, სადაც ატომები აღინიშნება ლათინური ასოებით და ქიმიური ბმები ტირეებით. სტრუქტურული ფორმულები გაფართოებული, გამარტივებული და ჩონჩხიანია. გაფართოებული სტრუქტურული ფორმულები არის სტრუქტურული ფორმულები, სადაც თითოეული ატომი წარმოდგენილია როგორც ცალკეული კვანძი. გამარტივებული სტრუქტურული ფორმულები არის ის სტრუქტურული ფორმულები, სადაც წყალბადის ატომები იწერება იმ ელემენტის გვერდით, რომელთანაც ისინი დაკავშირებულია. და თუ ერთ ატომს ერთზე მეტი წყალბადი ერთვის, მაშინ რაოდენობა იწერება რიცხვად. ასევე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ჯგუფები მოქმედებენ როგორც კვანძები გამარტივებულ ფორმულებში. ჩონჩხის ფორმულები არის სტრუქტურული ფორმულები, სადაც ნახშირბადის ატომები გამოსახულია ცარიელი კვანძების სახით. წყალბადის ატომების რაოდენობა, რომლებიც დაკავშირებულია თითოეულ ნახშირბადის ატომთან, უდრის 4-ს გამოკლებული ბმების რაოდენობა, რომლებიც იყრიან თავს ადგილზე. ნახშირბადის გარეშე წარმოქმნილი კვანძებისთვის გამოიყენება გამარტივებული ფორმულების წესები. მთლიანი ფორმულა (aka true ფორმულა) - ყველა ქიმიური ელემენტის სია, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას, ატომების რაოდენობის მითითებით რიცხვის სახით (თუ არის ერთი ატომი, მაშინ ერთეული არ იწერება) Hill სისტემა - წესი. რომელიც განსაზღვრავს ატომების თანმიმდევრობას მთლიანი ფორმულის ფორმულაში: ჯერ ნახშირბადი მოთავსებულია, შემდეგ წყალბადი, შემდეგ კი დარჩენილი ელემენტები ანბანური თანმიმდევრობით. ეს არის სისტემა, რომელიც ძალიან ხშირად გამოიყენება. და ამ სტატიაში ყველა მთლიანი ფორმულა დაწერილია Hill სისტემის მიხედვით. ფუნქციური ჯგუფები ატომების სტაბილური კომბინაციები, რომლებიც შენარჩუნებულია ქიმიური რეაქციების დროს. ხშირად ფუნქციურ ჯგუფებს აქვთ საკუთარი სახელები და გავლენას ახდენენ ნივთიერების ქიმიურ თვისებებზე და სამეცნიერო სახელზე