Wzór chemiczny jest obrazem z symbolami.
Znaki pierwiastków chemicznych
znak chemiczny Lub symbol chemiczny pierwiastka to pierwsza lub dwie pierwsze litery łacińskiej nazwy tego elementu.
Na przykład: Ferrum-Fe , cuprum-Cu , tlen-O itp.
Tabela 1: Informacje dostarczane przez znak chemiczny
| Inteligencja | Na przykładzie kl |
| Nazwa elementu | Chlor |
| Niemetalowe, halogenowe | |
| Jeden element | 1 atom chloru |
| (ar) dany element | Ar(Cl) = 35,5 |
| Bezwzględna masa atomowa pierwiastka chemicznego
m = Ar 1,66 10 -24 g = Ar 1,66 10 -27 kg |
M (Cl) \u003d 35,5 · 1,66 · 10 -24 \u003d 58,9 · 10 -24 g |
Nazwa znaku chemicznego w większości przypadków jest odczytywana jako nazwa pierwiastka chemicznego. Na przykład, K - potas, Ca - wapń, Mg - magnez, Mn - mangan.
Przypadki, w których nazwa znaku chemicznego jest odczytywana inaczej, podano w tabeli 2:
| Nazwa pierwiastka chemicznego | znak chemiczny | Nazwa symbolu chemicznego
(wymowa) |
| Azot | N | En |
| Wodór | H | Popiół |
| Żelazo | Fe | Ferrum |
| Złoto | Au | Aurum |
| Tlen | O | O |
| Krzem | Si | Krzem |
| Miedź | Cu | Cuprum |
| Cyna | sn | Stanum |
| Rtęć | hg | hydrargia |
| Ołów | Pb | pion |
| Siarka | S | Es |
| Srebro | Ag | Argentum |
| Węgiel | C | Tse |
| Fosfor | P | Pe |
Wzory chemiczne substancji prostych
Wzory chemiczne większości prostych substancji (wszystkich metali i wielu niemetali) są znakami odpowiadających im pierwiastków chemicznych.
Więc substancja żelazo I pierwiastek chemiczny żelazo są oznaczone tak samo Fe .
Jeśli ma strukturę molekularną (istnieje w postaci , wtedy jego formuła jest znakiem chemicznym pierwiastka z indeks prawy dolny róg, wskazując liczba atomów w cząsteczce: H2, O2, O 3, N 2, F2, Cl2, Br2, P4, S8.
Tabela 3: Informacje dostarczane przez znak chemiczny
| Inteligencja | na przykład C |
| Nazwa substancji | Węgiel (diament, grafit, grafen, karabinek) |
| Przynależność pierwiastka do danej klasy pierwiastków chemicznych | Niemetalowe |
| Atom jednego pierwiastka | 1 atom węgla |
| Względna masa atomowa (ar) pierwiastek, z którego składa się substancja | Ar(C)=12 |
| Absolutna masa atomowa | M (C) \u003d 12 1,66 10-24 \u003d 19,93 10 -24 g |
| Jedna substancja | 1 mol węgla, tj. 6.02 10 23 atomy węgla |
| M(C) = Ar(C) = 12 g/mol |
Wzory chemiczne substancji złożonych
Formułę złożonej substancji opracowuje się, zapisując znaki pierwiastków chemicznych, z których składa się ta substancja, wskazując liczbę atomów każdego pierwiastka w cząsteczce. W tym przypadku z reguły zapisywane są pierwiastki chemiczne w kolejności rosnącej elektroujemności zgodnie z następującymi seriami ćwiczeń:
Ja , Si , B , Te , H , P , As , I , Se , C , S , Br , Cl , N , O , F
Na przykład, H2O , CaSO4 , Al2O3 , CS2 , Z 2 , NaH.
Wyjątkiem jest:
- niektóre związki azotu z wodorem (np. amoniak NH3 , hydrazyna N 2H4 );
- sole kwasów organicznych (np. mrówczan sodu HCOONa , octan wapnia (CH 3dyrektor operacyjny) 2Ca) ;
- węglowodory ( CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 2 ).
Wzory chemiczne substancji występujących w postaci dimery (NIE 2 , P2O 3 , P2O5, sole rtęci jednowartościowej, na przykład: HgCl , HgNO3 itp.), jest zapisany w formie N 2 O 4 ,P4 O 6 ,P4 O 10 ,Hg 2 Cl2,Hg 2 ( NIE 3) 2 .
Na podstawie koncepcji określa się liczbę atomów pierwiastka chemicznego w cząsteczce i jon kompleksowy wartościowość Lub stany utlenienia i nagrany indeks dolny prawy od znaku każdego elementu (indeks 1 jest pomijany). Opiera się to na zasadzie:
suma algebraiczna stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce musi być równa zeru (cząsteczki są elektrycznie obojętne), aw jonie złożonym ładunek jonu.
Na przykład:
2Al 3 + + 3SO 4 2- \u003d Al 2 (SO 4) 3
Stosowana jest ta sama zasada przy określaniu stopnia utlenienia pierwiastka chemicznego zgodnie ze wzorem substancji lub kompleksu. Zwykle jest to pierwiastek, który ma kilka stopni utlenienia. Stopnie utlenienia pozostałych pierwiastków tworzących cząsteczkę lub jon muszą być znane.
Ładunek złożonego jonu jest algebraiczną sumą stopni utlenienia wszystkich atomów tworzących jon. Dlatego przy określaniu stopnia utlenienia pierwiastka chemicznego w złożonym jonie sam jon jest ujęty w nawiasy, a jego ładunek jest usuwany z nawiasów.
Podczas kompilowania wzorów na wartościowość substancja jest reprezentowana jako związek składający się z dwóch cząstek różnych typów, których wartościowości są znane. Dalej ciesz się reguła:
w cząsteczce iloczyn wartościowości i liczby cząstek jednego rodzaju musi być równy iloczynowi wartościowości i liczby cząstek innego rodzaju.
Na przykład:
Liczba przed wzorem w równaniu reakcji nazywa się współczynnik. Wskazuje albo liczba cząsteczek, Lub liczba moli substancji.
Współczynnik przed znakiem chemicznym, wskazuje liczba atomów danego pierwiastka chemicznego, aw przypadku, gdy znakiem jest formuła prostej substancji, współczynnik wskazuje jedno i drugie liczba atomów, Lub liczba moli tej substancji.
Na przykład:
- 3 Fe- trzy atomy żelaza, 3 mole atomów żelaza,
- 2 H- dwa atomy wodoru, 2 molowe atomy wodoru,
- H2- jedna cząsteczka wodoru, 1 mol wodoru.
Wzory chemiczne wielu substancji zostały określone empirycznie, dlatego nazywa się je "empiryczny".
Tabela 4: Informacje dostarczane przez wzór chemiczny substancji złożonej
| Inteligencja | Na przykład C aCO3 |
| Nazwa substancji | Węglan wapnia |
| Przynależność pierwiastka do określonej klasy substancji | Średnia (normalna) sól |
| Jedna cząsteczka substancji | 1 cząsteczka węglanu wapnia |
| Jeden mol substancji | 6.02 10 23 Cząsteczki CaCO3 |
| Względna masa cząsteczkowa substancji (Mr) | Mr (CaCO3) \u003d Ar (Ca) + Ar (C) + 3Ar (O) \u003d 100 |
| Masa molowa substancji (M) | M (CaCO3) = 100 g/mol |
| Bezwzględna masa cząsteczkowa substancji (m) | M (CaCO3) = Mr (CaCO3) 1,66 10 -24 g = 1,66 10 -22 g |
| Skład jakościowy (jakie pierwiastki chemiczne tworzą substancję) | wapń, węgiel, tlen |
| Skład ilościowy substancji: | |
| Liczba atomów każdego pierwiastka w jednej cząsteczce substancji: | Cząsteczka węglanu wapnia jest zbudowana 1 atom wapń, 1 atom węgiel i 3 atomy tlen. |
| Liczba moli każdego pierwiastka w 1 molu substancji: | w 1 molu CaCO 3(6,02 10 23 cząsteczek) zawiera 1 mol(6,02 10 23 atomów) wapń, 1 mol(6,02 10 23 atomów) węgiel i 3 mol(3 6,02 10 23 atomów) pierwiastka chemicznego tlenu) |
| Skład masowy substancji: | |
| Masa każdego pierwiastka w 1 molu substancji: | 1 mol węglanu wapnia (100g) zawiera pierwiastki chemiczne: 40g wapnia, 12g węgla, 48g tlenu. |
| Ułamki masowe pierwiastków chemicznych w substancji (skład substancji w procentach wagowych):
|
Skład masowy węglanu wapnia:
W (Ca) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / Mr (CaCO3) \u003d (1 40) / 100 \u003d 0,4 (40%) W (C) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / Mr (CaCO3) \u003d (1 12) / 100 \u003d 0,12 (12%) W (o) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / Mr (CaCO3) \u003d (3 · 16) / 100 \u003d 0,48 (48%) |
| Dla substancji o budowie jonowej (sole, kwasy, zasady) - wzór substancji informuje o liczbie jonów każdego rodzaju w cząsteczce, ich liczbie i masie jonów w 1 molu substancji:
|
Cząsteczka CaCO 3 składa się z jonu około 2+ i jon CO 3 2-
1 mol ( 6.02 10 23 Cząsteczki) CaCO 3 zawiera 1 mol jonów Ca 2+ I 1 mol jonów CO 3 2-; 1 mol (100g) węglanu wapnia zawiera 40g jonów około 2+ I 60g jonów CO 3 2- |
| Objętość molowa substancji w warunkach normalnych (tylko dla gazów) | |
Formuły graficzne
Aby uzyskać więcej informacji na temat używania substancji formuły graficzne , które wskazują kolejność, w jakiej atomy są połączone w cząsteczce I wartościowość każdego pierwiastka.
Graficzne wzory substancji składających się z cząsteczek czasami w takim czy innym stopniu odzwierciedlają strukturę (strukturę) tych cząsteczek, w takich przypadkach można je nazwać strukturalny .
Aby sporządzić graficzną (strukturalną) formułę substancji, musisz:
- Określ wartościowość wszystkich pierwiastków chemicznych tworzących substancję.
- Zapisz znaki wszystkich pierwiastków chemicznych tworzących substancję, każdy w ilości równej liczbie atomów danego pierwiastka w cząsteczce.
- Połącz znaki pierwiastków chemicznych z kreskami. Każda linia oznacza parę, która tworzy połączenie między pierwiastkami chemicznymi, a zatem w równym stopniu należy do obu pierwiastków.
- Liczba kresek otaczających znak pierwiastka chemicznego musi odpowiadać wartościowości tego pierwiastka chemicznego.
- Podczas formułowania kwasów zawierających tlen i ich soli atomy wodoru i atomy metali są związane z pierwiastkiem kwasotwórczym przez atom tlenu.
- Atomy tlenu są ze sobą połączone tylko podczas formułowania nadtlenków.
Przykłady wzorów graficznych:
tlenki- związki pierwiastków z tlenem, stopień utlenienia tlenu w tlenkach wynosi zawsze -2.
Tlenki zasadowe tworzą typowe metale z C.O. +1,+2 (Li2O, MgO, CaO, CuO itd.).
Tlenki kwasowe tworzą niemetale z S.O. więcej niż +2 i metale z S.O. od +5 do +7 (SO 2, SeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, CO 2, SiO 2, CrO 3 i Mn 2 O 7). Wyjątek: tlenki NO 2 i ClO 2 nie mają odpowiednich wodorotlenków kwasowych, ale są uważane za kwasowe.
Tlenki amfoteryczne utworzone przez metale amfoteryczne z S.O. +2,+3,+4 (BeO, Cr2O3, ZnO, Al2O3, GeO2, SnO2 i PbO).
Tlenki nietworzące soli- tlenki niemetali z С.О + 1, + 2 (СО, NO, N 2 O, SiO).
Podwaliny (główny wodorotlenki ) - substancje złożone, które składają się z jonu metalu (lub jonu amonowego) i grupy hydroksylowej (-OH).
Wodorotlenki kwasowe (kwasy)- substancje złożone, które składają się z atomów wodoru i reszty kwasowej.
Wodorotlenki amfoteryczne utworzone przez pierwiastki o właściwościach amfoterycznych.
sól- substancje złożone utworzone przez atomy metali połączone z resztami kwasowymi.
Średnie (normalne) sole- wszystkie atomy wodoru w cząsteczkach kwasu są zastępowane atomami metali.
Sole kwasów- atomy wodoru w kwasie są częściowo zastąpione atomami metali. Otrzymuje się je przez zobojętnienie zasady nadmiarem kwasu. Aby poprawnie nazwać kwaśna sól, konieczne jest dodanie przedrostka hydro- lub dihydro- do nazwy zwykłej soli, w zależności od liczby atomów wodoru, które tworzą sól kwasową.
Na przykład KHCO 3 to wodorowęglan potasu, KH 2 PO 4 to dihydroortofosforan potasu
Należy pamiętać, że sole kwasów mogą tworzyć tylko dwa lub więcej zasadowych kwasów.
Sole zasadowe- grupy hydroksylowe zasady (OH -) są częściowo zastąpione resztami kwasowymi. Nazwać sól zasadowa, konieczne jest dodanie przedrostka hydroksy- lub dihydroxo- do nazwy zwykłej soli, w zależności od liczby grup OH tworzących sól.
Na przykład (CuOH) 2 CO 3 to wodorowęglan miedzi (II).
Należy pamiętać, że sole zasadowe mogą tworzyć tylko zasady zawierające w swoim składzie dwie lub więcej grup hydroksylowych.
podwójne sole- w ich składzie są dwa różne kationy, otrzymuje się je przez krystalizację z mieszanego roztworu soli z różnymi kationami, ale tymi samymi anionami. Na przykład KAl (SO 4) 2, KNaSO 4.
sole mieszane- w ich składzie są dwa różne aniony. Na przykład Ca(OCl)Cl.
Sole hydratowe (krystaliczne hydraty) - zawierają cząsteczki wody krystalizacyjnej. Przykład: Na2SO4 · 10H2O.
Nazwy zwyczajowe powszechnie stosowanych substancji nieorganicznych:
| Formuła | Nazwa trywialna |
| NaCl | halit, sól kamienna, sól kuchenna |
| Na2SO4 * 10H2O | sól Glaubera |
| NaNO 3 | Sód, chilijski azotan |
| NaOH | soda kaustyczna, soda kaustyczna, soda kaustyczna |
| Na2CO3 * 10H2O | soda krystaliczna |
| Na2CO3 | soda kalcynowana |
| NaHCO3 | soda spożywcza (picie). |
| K2CO3 | potaż |
| KOH | żrący potaż |
| KCl | sól potasowa, sylwin |
| KClO 3 | Sól Bertholleta |
| KNO 3 | Potaż, saletra indyjska |
| K3 | czerwona sól krwi |
| K4 | żółta sól krwi |
| Kfe 3+ | Błękit pruski |
| KFe2+ | niebieski turnbull |
| NH4Cl | chlorek amonu |
| NH3*H2O | amoniak, woda amoniakalna |
| (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 | sól morska |
| CaO | wapno palone (palone). |
| Ca(OH) 2 | wapno gaszone, woda wapienna, mleko wapienne, ciasto wapienne |
| CaSO4 * 2H2O | Gips |
| CaCO3 | marmur, wapień, kreda, kalcyt |
| Sano 4 × 2H2O | Osad |
| Ca (H2PO4) 2 | podwójny superfosfat |
| Ca (H 2 PO 4) 2 + 2 CaSO 4 | prosty superfosfat |
| CaOCl 2 (Ca(OCl) 2 + CaCl 2) | proszek wybielający |
| MgO | magnezja |
| MgS04*7H2O | Sól Epsom (gorzka) |
| Al2O3 | korund, boksyt, tlenek glinu, rubin, szafir |
| C | diament, grafit, sadza, węgiel, koks |
| AgNO3 | lapis |
| (CuOH)2CO3 | malachit |
| Cu 2 S | miedziany połysk, chalkozyna |
| CuSO4*5H2O | niebieski witriol |
| FeSO4 * 7H2O | Kałamarz |
| FES 2 | piryt, piryt żelazowy, piryt siarkowy |
| FeCO 3 | syderyt |
| Fe 2 O 3 | czerwony kamień żelazny, hematyt |
| Fe 3 O 4 | magnetyczna ruda żelaza, magnetyt |
| FeO × nH2O | brązowy kamień żelazny, limonit |
| H2SO4 × nSO3 | oleum roztwór SO 3 w H 2 SO 4 |
| N2O | gaz rozweselający |
| NIE 2 | brązowy gaz, lisi ogon |
| TAK 3 | gaz siarkowy, bezwodnik siarkowy |
| SO2 | dwutlenek siarki, dwutlenek siarki |
| WSPÓŁ | tlenek węgla |
| CO2 | dwutlenek węgla, suchy lód, dwutlenek węgla |
| SiO2 | krzemionka, kwarc, piasek rzeczny |
| CO + H2 | gaz wodny, gaz syntezowy |
| Pb(CH3COO) 2 | cukier ołowiowy |
| PbS | połysk ołowiu, galena |
| ZnS | blenda cynkowa, sfaleryt |
| HgCl 2 | żrąca sublimacja |
| HgS | cynobrowy |
TRIVIALNE NAZWY SUBSTANCJI. Przez wiele wieków i tysiącleci ludzie używali różnorodnych substancji w swoich praktycznych działaniach. Wiele z nich jest wspomnianych w Biblii (są to kamienie szlachetne, barwniki i różne kadzidła). Oczywiście każdemu z nich nadano imię. Oczywiście nie miało to nic wspólnego ze składem materii. Czasami nazwa odzwierciedlała wygląd lub specjalną właściwość, prawdziwą lub wyimaginowaną. Typowym przykładem jest diament. Po grecku damasma – ujarzmienie, ujarzmienie, damao – miażdżę; odpowiednio adamas - niezniszczalny (ciekawe, że po arabsku „al-mas” - najtrudniejszy, najtrudniejszy). W starożytności temu kamieniowi przypisywano cudowne właściwości, na przykład to: jeśli kryształ diamentu zostanie umieszczony między młotem a kowadłem, to roztrzaskają się one na strzępy, a nie „król kamieni” zostanie uszkodzony. W rzeczywistości diament jest bardzo delikatny i w ogóle nie wytrzymuje uderzeń. Ale słowo „genialny” naprawdę odzwierciedla właściwość oszlifowanego diamentu: po francusku genialny - genialny.
Wiele nazw substancji zostało wymyślonych przez alchemików. Niektóre z nich przetrwały do dziś. Tak więc nazwa pierwiastka cynku (M.V. Łomonosow wprowadził go do języka rosyjskiego) prawdopodobnie pochodzi od starożytnej germańskiej tinki - „białej”; Rzeczywiście, najczęstszy preparat cynku, tlenek ZnO, jest biały. W tym samym czasie alchemicy wymyślili wiele najbardziej fantastycznych nazw - częściowo z powodu swoich poglądów filozoficznych, częściowo - aby sklasyfikować wyniki swoich eksperymentów. Na przykład ten sam tlenek cynku nazwali „wełną filozoficzną” (alchemicy uzyskali tę substancję w postaci sypkiego proszku). Inne nazwy opierały się na metodach pozyskiwania substancji. Na przykład alkohol metylowy nazywano alkoholem drzewnym, a octan wapnia „solą palonego drewna” (do uzyskania obu substancji zastosowano suchą destylację drewna, co oczywiście doprowadziło do jego zwęglenia - „spalenia”). Bardzo często ta sama substancja otrzymywała kilka nazw. Na przykład nawet pod koniec XVIII wieku. były cztery nazwy dla siarczanu miedzi, dziesięć dla węglanu miedzi i dwanaście dla dwutlenku węgla!
Opis procedur chemicznych był również niejednoznaczny. Tak więc w pracach M.V. Łomonosowa można natknąć się na wzmiankę o „luźnym draniu”, co może zmylić współczesnego czytelnika (chociaż w książkach kucharskich czasami pojawiają się przepisy, zgodnie z którymi trzeba „rozpuścić kilogram cukru w litr wody”, a „bękart” oznacza po prostu „osad”).
Obecnie nazwy substancji regulują zasady nomenklatury chemicznej (od łacińskiej nomenklatury – nazwy malarskie). W chemii nomenklatura to system reguł, za pomocą którego każdej substancji można nadać „nazwę” i odwrotnie, znając „nazwę” substancji, zapisać jej wzór chemiczny. Nie jest łatwo opracować jedną, jednoznaczną, prostą i wygodną nomenklaturę: wystarczy powiedzieć, że nawet dzisiaj wśród chemików nie ma pełnej jedności w tej kwestii. Sprawami nazewnictwa zajmuje się specjalna komisja Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej - IUPAC (od pierwszych liter angielskiej nazwy International Union of Pure and Applied Chemistry). A komisje narodowe opracowują zasady stosowania zaleceń IUPAC do języka ich kraju. Tak więc w języku rosyjskim stary termin „tlenek” został zastąpiony międzynarodowym „tlenkiem”, co znalazło również odzwierciedlenie w podręcznikach szkolnych.
Anegdotyczne historie związane są również z rozwojem systemu narodowych nazw związków chemicznych. Na przykład w 1870 r. Komisja nomenklatury chemicznej Rosyjskiego Towarzystwa Fizyczno-Chemicznego omawiała propozycję jednego chemika, aby nazywać związki według tej samej zasady, na jakiej buduje się imiona, patronimiki i nazwiska w języku rosyjskim. Na przykład: Potas Chlorowicz (KCl), Potas Chlorowicz Trikisłow (KClO 3), Chlor Wodorodowicz (HCl), Wodór Kislorodowicz (H 2 O). Po długiej debacie komisja zdecydowała: przełożyć dyskusję w tej sprawie na styczeń, nie określając jednocześnie – którego roku. Od tego czasu komisja nie wróciła do tej kwestii.
Nowoczesna nomenklatura chemiczna ma ponad dwa wieki. W 1787 roku słynny francuski chemik Antoine Laurent Lavoisier przedstawił Akademii Nauk w Paryżu wyniki prac kierowanej przez niego komisji w celu stworzenia nowej nomenklatury chemicznej. Zgodnie z propozycjami komisji nadano nowe nazwy pierwiastkom chemicznym, a także substancjom złożonym, uwzględniając ich skład. Nazwy pierwiastków dobrano tak, aby odzwierciedlały cechy ich właściwości chemicznych. Tak więc pierwiastek, który Priestley wcześniej nazywał „powietrzem deflogistycznym”, Scheele nazywał „ognistym powietrzem”, a sam Lavoisier „powietrzem witalnym”, otrzymał nazwę tlen zgodnie z nową nomenklaturą (wtedy uważano, że kwasy koniecznie zawierają ten pierwiastek) . Nazwy kwasów pochodzą od ich odpowiednich pierwiastków; w rezultacie „kwas saletra dymny” zamienił się w kwas azotowy, a „witriol” w kwas siarkowy. Do oznaczania soli zaczęto używać nazw kwasów i odpowiadających im metali (lub amonu).
Przyjęcie nowej nomenklatury chemicznej umożliwiło usystematyzowanie obszernego materiału faktograficznego i znacznie ułatwiło badanie chemii. Pomimo wszystkich zmian, podstawowe zasady określone przez Lavoisiera przetrwały do dziś. Niemniej jednak wśród chemików, a zwłaszcza wśród nieprofesjonalistów, zachowało się wiele tak zwanych trywialnych (z łac. trivialis - zwyczajnych), które czasami są używane niepoprawnie. Na przykład osobie, która źle się czuje, proponuje się „powąchać amoniak”. Dla chemika to nonsens, ponieważ amoniak (chlorek amonu) jest bezwonną solą. W tym przypadku amoniak jest mylony z amoniakiem, który naprawdę ma ostry zapach i pobudza ośrodek oddechowy.
Wiele banalnych nazw związków chemicznych jest nadal używanych przez artystów, technologów, budowniczych (ochra, mumia, minium, cynober, litarge, puch itp.). Jeszcze bardziej banalne nazwy wśród leków. W katalogach można znaleźć nawet kilkanaście różnych synonimów tego samego leku, co wynika głównie z przyjętych w różnych krajach nazw marek (np. krajowy piracetam i importowany nootropil, węgierski seduxen i polski relanium itp.).
Chemicy często używają również nazw trywialnych dla substancji, czasem dość dziwnych. Na przykład 1,2,4,5-tetrametylobenzen ma trywialną nazwę „durol”, a 1,2,3,5-tetrametylobenzen – „izodurol”. Banalna nazwa jest o wiele wygodniejsza, jeśli dla wszystkich jest oczywiste, o co toczy się gra. Na przykład nawet chemik nigdy nie nazwałby zwykłego cukru „alfa-D-glukopiranozylo-beta-D-fruktofuranozydem”, ale użyłby trywialnej nazwy dla tej substancji, sacharozy. I nawet w chemii nieorganicznej systematyczna, ściśle według nomenklatury, nazwa wielu związków może być kłopotliwa i niewygodna, na przykład: O 2 - ditlen, O 3 - tritlen, P 4 O 10 - dekatlenek tetrafosforu, H 3 PO 4 - wodór tetraoksofosforan (V) , ВаSO 3 - trioksosiarczan baru, Cs 2 Fe (SO 4) 2 - żelazo (II)-tetraoksosiarczan dicezu (VI) itp. I choć nazwa systematyczna w pełni oddaje skład substancji, w praktyce używają nazw banalnych: ozon, kwas fosforowy itp.
Wśród chemików powszechne są również nazwy nominalne wielu związków, zwłaszcza soli złożonych, takich jak sól Zeise K.H 2 O - nazwana na cześć duńskiego chemika Williama Zeise. Takie krótkie nazwy są bardzo wygodne. Na przykład zamiast „nitrozodisulfonianu potasu” chemik powie „sól Frémy'ego”, zamiast „krystaliczny hydrat podwójnego siarczanu amonu i żelaza (II)” - sól Mohra itp.
W tabeli przedstawiono najpowszechniejsze (potoczne) nazwy niektórych związków chemicznych, z wyjątkiem wysoce specjalistycznych, przestarzałych terminów medycznych oraz nazw minerałów, a także ich tradycyjnych nazw chemicznych.
| Tabela 1. TRIVALNE (DOMOWE) NAZWY NIEKTÓRYCH ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH | ||
| Nazwa trywialna | Nazwa chemiczna | Formuła |
| Alabaster | Uwodniony siarczan wapnia (2/1) | 2CaSO4 . H2O |
| Anhydryt | Siarczan wapnia | CaSO4 |
| Orpiment | Siarczek arsenu | Jak 2 S 3 |
| Biały ołów | Zasadowy węglan ołowiu | 2PbCO3 . Pb(OH)2 |
| Biały tytan | Tlenek tytanu(IV). | TiO2 |
| Cynk biały | tlenek cynku | ZnO |
| Błękit pruski | Żelazo(III)-potas heksacyjanożelazian(II) | Kfe |
| Sól Bertoletowej | chloran potasu | KClO 3 |
| Gaz bagienny | Metan | CH 4 |
| Bura | Tetrahydrat tetraboranu sodu | Na 2 B 4 O 7 . 10H2O |
| Gaz rozweselający | Tlenek azotu(I) | N2O |
| Podsiarczyn (zdjęcie) | Pięciowodny tiosiarczan sodu | Na 2 S 2 O 3 . 5H2O |
| sól Glaubera | Dekahydrat siarczanu sodu | Na2SO4 . 10H2O |
| Litaż ołowiu | Tlenek ołowiu(II). | PbO |
| Glinka | Tlenek glinu | Al2O3 |
| Sól Epsom | Siarczan magnezu siedmiowodny | MgSO4 . 7H2O |
| Soda kaustyczna (kaustyczna) | Wodorotlenek sodu | NaOH |
| żrący potaż | Wodorotlenek potasu | KOH |
| żółta sól krwi | Trihydrat heksacyjanożelazianu(III) potasu | K 4 Fe (CN) 6 . 3H2O |
| żółty kadm | Siarczek kadmu | CDS-y |
| Magnezja | tlenek magnezu | MgO |
| Wapno gaszone (puch) | wodorotlenek wapnia | Ca(OH) 2 |
| Wapno palone (wapno palone, gotowane) | tlenek wapnia | Cao |
| Kalomel | Chlorek rtęci(I). | Hg2Cl2 |
| Karborund | węglik krzemu | SiC |
| Ałun | Dodekahydraty podwójnych siarczanów 3- i 1-wartościowych metali lub amonu (na przykład ałun potasowy) | M I M III (SO 4) 2 . 12H 2 O (MI - kationy Na, K, Rb, Cs, Tl, NH 4; M III - kationy Al, Ga, In, Tl, Ti, V, Cr, Fe, Co, Mn, Rh, Ir) |
| Cynobrowy | siarczek rtęci | HgS |
| czerwona sól krwi | Heksacyjanożelazian(II) potasu | K3Fe(CN) 6 |
| Krzemionka | tlenek krzemu | SiO2 |
| Witriol (kwas akumulatorowy) | Kwas Siarkowy | H2SO4 |
| witriol | Krystaliczne hydraty siarczanów wielu metali dwuwartościowych | M II SO 4 . 7H 2 O (M II - kationy Fe, Co, Ni, Zn, Mn) |
| lapis | Azotan srebra | AgNO3 |
| Mocznik | Mocznik | CO(NH2)2 |
| Amoniak | Wodny roztwór amoniaku | NH3 . X H2O |
| chlorek amonu | chlorek amonu | NH4Cl |
| Oleum | Roztwór tlenku siarki(III) w kwasie siarkowym | H2SO4 . X TAK 3 |
| Perhydrol | 30% wodny roztwór nadtlenku wodoru | H2O2 |
| Kwas fluorowodorowy | Wodny roztwór fluorowodoru | HF |
| Sól kuchenna (kamienna). | Chlorek sodu | NaCl |
| Potaż | Weglan potasu | K2CO3 |
| Rozpuszczalne szkło | Nonahydrat krzemianu sodu | Na2SiO3 . 9H2O |
| cukier ołowiowy | Trihydrat octanu ołowiu | Pb(CH3COO) 2 . 3H2O |
| Sól Segneta (seneta). | Tetrahydrat winianu sodowo-potasowego | KNaC4H4O6 . 4H2O |
| azotan amonowy | azotan amonowy | NH4NO3 |
| saletra potasowa (indyjska) | azotan potasu | KNO 3 |
| saletra norweska | azotan wapnia | Ca(NO 3) 2 |
| Saletra chilijska | Azotan sodu | NaNO 3 |
| Wątroba siarkowa | Polisiarczki sodu | Na 2 S X |
| Dwutlenek siarki | Tlenek siarki(IV). | SO2 |
| Bezwodnik siarkowy | Tlenek siarki(VI). | TAK 3 |
| Kolor siarki | Drobny proszek siarki | S |
| Żel krzemionkowy | Wysuszony żel kwasu krzemowego | SiO2 . X H2O |
| Kwas cyjanowodorowy | Cyjanowodór | HCN |
| soda kalcynowana | Węglan sodu | Na2CO3 |
| Soda kaustyczna (patrz Soda kaustyczna) | ||
| napój gazowany | wodorowęglan sodu | NaHCO3 |
| Folia | Folią aluminiową | sn |
| Żrąca sublimacja | Chlorek rtęci(II). | HgCl 2 |
| Podwójny superfosfat | Wodzian diwodorofosforanu wapnia | Ca (H2RO4) 2 . H2O |
| Superfosfat prosty | To samo w mieszaninie z CaSO4 | |
| Złoty Liść | Siarczek cyny(IV) lub folia złota | SnS 2 , Au |
| Minimalny ołów | tlenek ołowiu(IV) - ołów(II) | Pb 3 O 4 (Pb 2 II Pb IV O 4) |
| Żelazko mini | Diiron(III)-tlenek żelaza(II). | Fe 3 O 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 |
| Suchy lód | Stały tlenek węgla(IV) | CO2 |
| Proszek wybielający | Mieszany podchloryn chlorkowo-wapniowy | Ca(OCl)Cl |
| Tlenek węgla | Tlenek węgla(II) | WIĘC |
| Dwutlenek węgla | Tlenek węgla(IV) | CO2 |
| Fosgen | Dichlorek karbonylu | COCl2 |
| Chrom zielony | Tlenek chromu(III). | Cr2O3 |
| Chromowy (potas) | Dwuchromian potasu | K2Cr2O7 |
| grynszpan | Zasadowy octan miedzi | Cu(OH)2 . X Cu(CH3COO) 2 |
Ilja Leenson
Cóż, aby uzupełnić znajomość alkoholi, podam kolejną formułę innej znanej substancji - cholesterol. Nie wszyscy wiedzą, że jest to alkohol jednowodorotlenowy!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
Na czerwono zaznaczyłem w nim grupę hydroksylową.
kwasy karboksylowe
Każdy winiarz wie, że wino musi być trzymane z dala od powietrza. Inaczej będzie kwaśny. Ale chemicy znają przyczynę - jeśli dodasz jeszcze jeden atom tlenu do alkoholu, otrzymasz kwas.Przyjrzyjmy się wzorom kwasów otrzymywanych ze znanych nam już alkoholi:
| Substancja | Szkieletowa formuła | Formuła brutto | ||
|---|---|---|---|---|
| Kwas metanowy (kwas mrówkowy) |
H/C`|O|\OH | HCOOH | O//\OH | |
| Kwas etanowy (kwas octowy) |
H-C-C\OH; H|#C|H | CH3-COOH | /`|O|\OH | |
| kwas propanowy (kwas metylooctowy) |
H-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H | CH3-CH2-COOH | \/`|O|\OH | |
| Kwas butanowy (kwas masłowy) |
H-C-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | CH3-CH2-CH2-COOH | /\/`|O|\OH | |
| Uogólniona formuła | (R)-C\OH | (R)-COOH lub (R)-CO2H | (R)/`|O|\OH |
Charakterystyczną cechą kwasów organicznych jest obecność grupy karboksylowej (COOH), która nadaje tym substancjom właściwości kwasowe.
Każdy, kto próbował octu, wie, że jest bardzo kwaśny. Powodem tego jest obecność w nim kwasu octowego. Zazwyczaj ocet stołowy zawiera od 3 do 15% kwasu octowego, a resztę (głównie) stanowi woda. Spożywanie nierozcieńczonego kwasu octowego zagraża życiu.
Kwasy karboksylowe mogą mieć wiele grup karboksylowych. W tym przypadku są one nazywane: dwuzasadowy, trójstronny itp...
Produkty spożywcze zawierają wiele innych kwasów organicznych. Oto tylko kilka z nich:
Nazwa tych kwasów odpowiada tym produktom spożywczym, w których są zawarte. Nawiasem mówiąc, zauważ, że są tutaj kwasy, które mają również grupę hydroksylową charakterystyczną dla alkoholi. Substancje takie nazywane są kwasy hydroksykarboksylowe(lub hydroksykwasy).
Poniżej każdy z kwasów jest podpisany, określający nazwę grupy substancji organicznych, do której należy.
Radykałowie
Rodniki to kolejna koncepcja, która wpłynęła na wzory chemiczne. Samo słowo jest chyba każdemu znane, ale w chemii radykałowie nie mają nic wspólnego z politykami, rebeliantami i innymi obywatelami o aktywnym stanowisku.
Tutaj są to tylko fragmenty cząsteczek. A teraz dowiemy się, jaka jest ich osobliwość i zapoznamy się z nowym sposobem pisania wzorów chemicznych.
Powyżej w tekście kilkakrotnie wspomniano już o wzorach uogólnionych: alkohole - (R) -OH i kwasy karboksylowe - (R) -COOH. Przypomnę, że -OH i -COOH to grupy funkcyjne. Ale R jest radykałem. Nic dziwnego, że jest przedstawiony w formie litery R.
Dokładniej, jednowartościowy rodnik to część cząsteczki pozbawiona jednego atomu wodoru. Cóż, jeśli usuniesz dwa atomy wodoru, otrzymasz dwuwartościowy rodnik.
Rodniki w chemii mają swoje własne nazwy. Niektóre z nich otrzymały nawet łacińskie oznaczenia, podobne do oznaczeń żywiołów. Poza tym czasami rodniki we wzorach można wskazać w skróconej formie, bardziej przypominającej formuły brutto.
Wszystko to pokazano w poniższej tabeli.
| Nazwa | Formuła strukturalna | Przeznaczenie | Krótka formuła | przykład alkoholu | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Metyl | CH3-() | Ja | CH3 | (Ja)-OH | CH3OH | |
| Etyl | CH3-CH2-() | et | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Propil | CH3-CH2-CH2-() | Pr | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| izopropyl | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| Fenyl | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Myślę, że tutaj wszystko jest jasne. Chcę tylko zwrócić uwagę na rubrykę, w której podano przykłady alkoholi. Niektóre rodniki są zapisywane w formie przypominającej formułę empiryczną, ale grupa funkcyjna jest zapisywana oddzielnie. Na przykład CH3-CH2-OH jest przekształcany w C2H5OH.
A w przypadku rozgałęzionych łańcuchów, takich jak izopropyl, stosuje się konstrukcje z nawiasami.
Jest jeszcze jedno zjawisko wolne rodniki. Są to rodniki, które z jakiegoś powodu oddzieliły się od grup funkcyjnych. W tym przypadku naruszona jest jedna z zasad, od której rozpoczęliśmy badanie wzorów: liczba wiązań chemicznych nie odpowiada już wartościowości jednego z atomów. Cóż, albo można powiedzieć, że jedno z ogniw otwiera się z jednego końca. Zwykle wolne rodniki żyją krótko, ponieważ cząsteczki mają tendencję do powrotu do stanu stabilnego.
Wprowadzenie do azotu. Aminy
Proponuję zapoznać się z innym pierwiastkiem wchodzącym w skład wielu związków organicznych. Ten azot.
Jest oznaczony literą łacińską N i ma wartościowość 3.
Zobaczmy, jakie substancje uzyskuje się, jeśli azot zostanie dodany do znanych węglowodorów:
| Substancja | Rozszerzona formuła strukturalna | Uproszczony wzór strukturalny | Szkieletowa formuła | Formuła brutto |
|---|---|---|---|---|
| aminometan (metyloamina) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Aminoetan (etyloamina) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Dimetyloamina | H-C-N<`|H>-C-H; H|#-3|H; H|#2|H | $L(1.3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3 | /N<_(y-.5)H>\ | |
| aminobenzen (Anilina) |
H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| trietyloamina | $nachylenie(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<`|/>\| |
Jak zapewne domyśliliście się z nazw, wszystkie te substancje są połączone pod wspólną nazwą aminy. Nazywa się grupę funkcyjną ()-NH2 grupa aminowa. Oto kilka ogólnych wzorów dla amin:
Ogólnie rzecz biorąc, nie ma tutaj specjalnych innowacji. Jeśli te wzory są dla ciebie jasne, możesz bezpiecznie zaangażować się w dalsze studiowanie chemii organicznej, korzystając z jakiegoś podręcznika lub Internetu.
Ale chciałbym porozmawiać więcej o wzorach w chemii nieorganicznej. Zobaczysz, jak łatwo będzie je zrozumieć po przestudiowaniu struktury cząsteczek organicznych.
Racjonalne formuły
Nie należy wnioskować, że chemia nieorganiczna jest prostsza niż organiczna. Oczywiście cząsteczki nieorganiczne wydają się wyglądać znacznie prościej, ponieważ nie mają tendencji do tworzenia złożonych struktur, które mają węglowodory. Ale z drugiej strony trzeba przestudiować ponad sto pierwiastków składających się na układ okresowy pierwiastków. Elementy te mają tendencję do łączenia się zgodnie z ich właściwościami chemicznymi, ale z licznymi wyjątkami.
Więc nic takiego nie powiem. Tematem mojego artykułu są wzory chemiczne. A z nimi wszystko jest stosunkowo proste.
Najczęściej stosowane w chemii nieorganicznej są racjonalne formuły. A teraz dowiemy się, czym różnią się od tych już nam znanych.
Najpierw zapoznajmy się z innym pierwiastkiem – wapniem. Jest to również bardzo częsty przedmiot.
Jest wyznaczony ok i ma wartościowość 2. Zobaczmy, jakie związki tworzy ze znanymi nam węglem, tlenem i wodorem.
| Substancja | Formuła strukturalna | racjonalna formuła | Formuła brutto |
|---|---|---|---|
| tlenek wapnia | Ca=O | CaO | |
| wodorotlenek wapnia | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Węglan wapnia | $nachylenie(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| Wodorowęglan wapnia | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| Kwas węglowy | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
Na pierwszy rzut oka widać, że formuła wymierna jest czymś pomiędzy formułą strukturalną a formułą brutto. Ale jak dotąd nie jest jasne, w jaki sposób są uzyskiwane. Aby zrozumieć znaczenie tych wzorów, należy wziąć pod uwagę reakcje chemiczne, w których uczestniczą substancje.
Wapń w najczystszej postaci jest miękkim białym metalem. Nie występuje w naturze. Ale całkiem możliwe jest kupienie go w sklepie chemicznym. Zwykle przechowuje się go w specjalnych słoikach bez dostępu powietrza. Ponieważ reaguje z tlenem w powietrzu. W rzeczywistości dlatego nie występuje w przyrodzie.
Tak więc reakcja wapnia z tlenem:
2Ca + O2 -> 2CaO
Cyfra 2 przed wzorem substancji oznacza, że w reakcji biorą udział 2 cząsteczki.
Tlenek wapnia powstaje z wapnia i tlenu. Substancja ta również nie występuje w przyrodzie, ponieważ reaguje z wodą:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Okazuje się, że wodorotlenek wapnia. Jeśli przyjrzysz się uważnie jego wzorowi strukturalnemu (w poprzedniej tabeli), zobaczysz, że składa się on z jednego atomu wapnia i dwóch grup hydroksylowych, które już znamy.
Takie są prawa chemii: jeśli grupa hydroksylowa jest przyłączona do substancji organicznej, otrzymuje się alkohol, a jeśli do metalu, to wodorotlenek.
Ale wodorotlenek wapnia nie występuje w przyrodzie ze względu na obecność dwutlenku węgla w powietrzu. Myślę, że każdy słyszał o tym gazie. Powstaje podczas oddychania ludzi i zwierząt, spalania węgla i produktów ropopochodnych, podczas pożarów i erupcji wulkanów. Dlatego jest zawsze obecny w powietrzu. Ale rozpuszcza się również całkiem dobrze w wodzie, tworząc kwas węglowy:
CO2 + H2O<=>H2CO3
Podpisać<=>wskazuje, że reakcja może przebiegać w obu kierunkach w tych samych warunkach.
Tak więc wodorotlenek wapnia rozpuszczony w wodzie reaguje z kwasem węglowym i zamienia się w słabo rozpuszczalny węglan wapnia:
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
Strzałka w dół oznacza, że substancja wytrąca się w wyniku reakcji.
Przy dalszym kontakcie węglanu wapnia z dwutlenkiem węgla w obecności wody następuje odwracalna reakcja, w wyniku której powstaje kwaśna sól - wodorowęglan wapnia, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
Proces ten wpływa na twardość wody. Wraz ze wzrostem temperatury wodorowęglan ponownie zamienia się w węglan. Dlatego w regionach z twardą wodą w czajnikach tworzy się kamień.
Kreda, wapień, marmur, tuf i wiele innych minerałów składa się głównie z węglanu wapnia. Występuje również w koralowcach, muszlach mięczaków, kościach zwierząt itp.
Ale jeśli węglan wapnia zostanie podgrzany na bardzo wysokim ogniu, zamieni się w tlenek wapnia i dwutlenek węgla.
Ta krótka historia o obiegu wapnia w przyrodzie powinna wyjaśnić, dlaczego potrzebne są racjonalne formuły. Tak więc formuły wymierne są pisane w taki sposób, że grupy funkcyjne są widoczne. W naszym przypadku jest to:
Ponadto poszczególne pierwiastki - Ca, H, O (w tlenkach) - są również niezależnymi grupami.jony
Myślę, że czas zapoznać się z jonami. To słowo jest chyba każdemu znane. A po przestudiowaniu grup funkcyjnych nic nas nie kosztuje, aby dowiedzieć się, czym są te jony.
Ogólnie rzecz biorąc, natura wiązań chemicznych polega na tym, że niektóre pierwiastki przekazują elektrony, a inne je otrzymują. Elektrony to cząstki o ładunku ujemnym. Element z pełnym zestawem elektronów ma zerowy ładunek. Jeśli dał elektron, to jego ładunek staje się dodatni, a jeśli go przyjął, to staje się ujemny. Na przykład wodór ma tylko jeden elektron, który dość łatwo oddaje, zamieniając się w jon dodatni. W tym celu istnieje specjalny zapis we wzorach chemicznych:
H2O<=>H^+ + OH^-
Tutaj widzimy, że w rezultacie dysocjacja elektrolityczna woda rozpada się na dodatnio naładowany jon wodoru i ujemnie naładowaną grupę OH. Nazywa się jon OH^- jon wodorotlenkowy. Nie należy jej mylić z grupą hydroksylową, która nie jest jonem, ale częścią cząsteczki. Znak + lub - w prawym górnym rogu pokazuje ładunek jonu.
Ale kwas węglowy nigdy nie istnieje jako niezależna substancja. W rzeczywistości jest to mieszanina jonów wodorowych i jonów węglanowych (lub jonów wodorowęglanowych):
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Jon węglanowy ma ładunek 2-. Oznacza to, że dołączyły do niego dwa elektrony.
Nazywa się jony naładowane ujemnie aniony. Zwykle obejmują one reszty kwasowe.
Jony naładowane dodatnio kationy. Najczęściej jest to wodór i metale.
I tutaj prawdopodobnie możesz w pełni zrozumieć znaczenie formuł wymiernych. Najpierw jest w nich zapisany kation, a potem anion. Nawet jeśli formuła nie zawiera żadnych opłat.
Pewnie już się domyślasz, że jony można opisać nie tylko wymiernymi wzorami. Oto wzór szkieletowy anionu wodorowęglanowego:
Tutaj ładunek jest wskazany bezpośrednio obok atomu tlenu, który otrzymał dodatkowy elektron i dlatego stracił jedną linię. Mówiąc najprościej, każdy dodatkowy elektron zmniejsza liczbę wiązań chemicznych przedstawionych we wzorze strukturalnym. Z drugiej strony, jeśli jakiś węzeł wzoru strukturalnego ma znak +, to ma dodatkową różdżkę. Jak zwykle fakt ten należy wykazać na przykładzie. Ale wśród znanych nam substancji nie ma ani jednego kationu, który składałby się z kilku atomów.
I taka substancja jest amoniak. Jego wodny roztwór jest często nazywany amoniak i jest częścią każdej apteczki pierwszej pomocy. Amoniak jest związkiem wodoru i azotu i ma racjonalny wzór NH3. Rozważ reakcję chemiczną, która zachodzi, gdy amoniak rozpuszcza się w wodzie:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
To samo, ale przy użyciu wzorów strukturalnych:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H
Po prawej stronie widzimy dwa jony. Powstały w wyniku przeniesienia jednego atomu wodoru z cząsteczki wody do cząsteczki amoniaku. Ale ten atom poruszał się bez swojego elektronu. Anion jest nam już znany - jest to jon wodorotlenkowy. A kation nazywa się amon. Wykazuje właściwości zbliżone do metali. Na przykład może łączyć się z resztą kwasową. Substancja utworzona przez połączenie amonu z anionem węglanowym nazywana jest węglanem amonu: (NH4)2CO3.
Oto równanie reakcji oddziaływania amonu z anionem węglanowym, zapisane w postaci wzorów strukturalnych:
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
Ale w tej postaci równanie reakcji podano w celach demonstracyjnych. Zwykle równania używają wymiernych wzorów:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
System wzgórz
Możemy więc założyć, że przestudiowaliśmy już wzory strukturalne i wymierne. Ale jest jeszcze jedna kwestia, którą warto rozważyć bardziej szczegółowo. Jaka jest różnica między formułami brutto a wymiernymi?
Wiemy, dlaczego racjonalny wzór na kwas węglowy jest zapisany jako H2CO3, a nie inaczej. (Najpierw pojawiają się dwa kationy wodoru, a następnie anion węglanowy). Ale dlaczego formuła brutto jest zapisana jako CH2O3?
Zasadniczo racjonalny wzór kwasu węglowego można uznać za prawdziwy wzór, ponieważ nie ma w nim powtarzających się elementów. W przeciwieństwie do NH4OH lub Ca(OH)2.
Ale do formuł brutto często stosuje się dodatkową regułę, która określa kolejność elementów. Zasada jest dość prosta: najpierw umieść węgiel, potem wodór, a następnie resztę pierwiastków w kolejności alfabetycznej.
Wychodzi więc CH2O3 - węgiel, wodór, tlen. Nazywa się to systemem Hilla. Jest używany w prawie wszystkich chemicznych podręcznikach. I w tym artykule też.
Trochę o systemie easyChem
Zamiast kończyć, chciałbym porozmawiać o systemie easyChem. Został zaprojektowany w taki sposób, aby wszystkie omawiane tutaj formuły można było łatwo wstawić do tekstu. W rzeczywistości wszystkie formuły w tym artykule są rysowane za pomocą easyChem.
Po co nam jakikolwiek system wyprowadzania formuł? Rzecz w tym, że standardowym sposobem wyświetlania informacji w przeglądarkach internetowych jest Hypertext Markup Language (HTML). Koncentruje się na przetwarzaniu tekstu.
Racjonalne i brutto formuły można przedstawić za pomocą tekstu. Nawet niektóre uproszczone wzory strukturalne można również zapisać w tekście, na przykład alkohol CH3-CH2-OH. Chociaż w tym celu musiałbyś użyć tej notacji w HTML: CH 3-CH 2-OH.
Stwarza to oczywiście pewne trudności, ale można je znosić. Ale jak przedstawić wzór strukturalny? Zasadniczo można użyć czcionki o stałej szerokości:
H H | | H-C-C-O-H | | H H Z pewnością nie wygląda to zbyt ładnie, ale jest również wykonalne.
Prawdziwy problem pojawia się przy próbie przedstawienia pierścieni benzenowych i przy użyciu wzorów szkieletowych. Nie pozostaje nic innego jak połączyć bitmapę. Rastry są przechowywane w osobnych plikach. Przeglądarki mogą zawierać obrazy gif, png lub jpeg.
Do tworzenia takich plików wymagany jest edytor graficzny. Na przykład Photoshopa. Ale znam Photoshopa od ponad 10 lat i mogę z całą pewnością powiedzieć, że bardzo słabo nadaje się do przedstawiania wzorów chemicznych.
Edytory molekularne radzą sobie z tym zadaniem znacznie lepiej. Ale przy dużej liczbie formuł, z których każda jest przechowywana w osobnym pliku, dość łatwo się w nich pomylić.
Na przykład liczba formuł w tym artykule to . Są one wyświetlane w postaci obrazów graficznych (reszta za pomocą narzędzi HTML).
easyChem umożliwia przechowywanie wszystkich formuł bezpośrednio w dokumencie HTML w formie tekstowej. Myślę, że to bardzo wygodne.
Ponadto formuły brutto w tym artykule są obliczane automatycznie. Ponieważ easyChem działa dwuetapowo: najpierw opis tekstowy jest przekształcany w strukturę informacyjną (wykres), a następnie na tej strukturze można wykonywać różne działania. Wśród nich można wymienić następujące funkcje: obliczanie masy cząsteczkowej, konwersja do formuły brutto, sprawdzanie możliwości wyjścia w postaci tekstu, grafiki i renderowania tekstu.
Dlatego do przygotowania tego artykułu użyłem tylko edytora tekstu. Co więcej, nie musiałem zastanawiać się, które z formuł będą graficzne, a które tekstowe.
Oto kilka przykładów, które zdradzają sekret przygotowania tekstu artykułu: Opisy z lewej kolumny są automatycznie konwertowane na formuły w drugiej kolumnie.
W pierwszym wierszu opis formuły wymiernej jest bardzo podobny do wyświetlanego wyniku. Jedyna różnica polega na tym, że współczynniki liczbowe są wyprowadzane jako interlinearne.
W drugim wierszu rozwinięta formuła jest podana jako trzy oddzielne ciągi znaków oddzielone symbolem; Myślę, że łatwo zauważyć, że opis tekstowy jest bardzo podobny do tego, co byłoby wymagane do narysowania formuły ołówkiem na papierze.
Trzeci wiersz demonstruje użycie ukośnych linii przy użyciu znaków \ i /. Znak ` (backtick) oznacza, że linia jest rysowana od prawej do lewej (lub od dołu do góry).
Tutaj jest dużo więcej szczegółów. dokumentacja na temat korzystania z systemu easyChem.
Na tym zakończę artykuł i życzę powodzenia w studiowaniu chemii.
