Начальная школа

Русский язык

Литература

История России

Всемирная история

Биология

География

Математика

Химические формулы

 

khimДля обозначения химических веществ используют химические формулы.

Химическая формула – сложный знак химического языка,который используется для передачи информации о веществе.

Для молекулярных веществ химическая формула может обозначать и одну молекулу этого вещества.

Информация о веществе может быть разной, поэтому существуют разные типы химических формул.

В зависимости от полноты информации химические формулы делятся на четыре основных типа: простейшиемолекулярныеструктурные и пространственные.

Простейшая формула – химическая формула, составленная из символов химических элементов и таких подстрочных индексов, отношение которых равно отношению чисел атомов соответствующих элементов в этом веществе.

Подстрочные индексы в простейшейформуле не имеют общего делителя.

Индекс " 1" в формулах не ставится.

Примеры простейших формул: вода – Н2О, кислород – О, сера – S, оксид фосфора – P2O5, бутан – C2H5, фосфорная кислота – H3PO4, хлорид натрия (поваренная соль) – NaCl.

Простейшая формула воды (Н2О) показывает, что в состав воды входит элемент водород (Н) и элемент кислород (О), причем в любой порции (порция – часть чего-либо, что может быть разделено без утраты своих свойств.) воды число атомов водорода в два раза больше числа атомов кислорода.

Число частиц, в том числе и число атомов, обозначается латинской буквой N. Обозначив число атомов водорода – NH, а число атомов кислорода – NO, мы можем записать, что

, или NH : NO = 2 : 1.

Простейшая формула фосфорной кислоты (Н3РО4) показывает, что в состав фосфорной кислоты входят атомы водорода, атомы фосфора и атомы кислорода, причем отношение чисел атомов этих элементов в любой порции фосфорной кислоты равно 3:1:4, то есть

NH : NP : NO = 3 : 1 : 4.

00170index

Простейшая формула может быть составлена для любого индивидуального химического вещества, а для молекулярного вещества, кроме того, может быть составлена молекулярная формула.

Молекулярная формула – химическая формула, составленная из символов химических элементов и таких подстрочных индексов, каждый из которых равен числу атомов соответствующего элемента в молекуле вещества.

Примеры молекулярных формул: вода – H2O, кислород – O2, сера – S8, оксид фосфора – P4O10, бутан – C4H10, фосфорная кислота – H3PO4.

Вода H2O

В молекуле воды:

2 атома водорода;

1 атом кислорода.

Фосфорная кислота H3PO4

В молекуле фосфорной кислоты:

3 атома водорода;

1 атом фосфора;

4 атома кислорода.

Бутан C4H10

В молекуле бутана:

4 атома углерода;

10 атомов водорода.

У немолекулярных веществ молекулярных формул нет.

Последовательность записи символов элементов в простейших и молекулярных формулах определяется правилами химического языка, с которыми вы познакомитесь по мере изучения химии. На информацию, передаваемую этими формулами, последовательность символов влияния не оказывает.

Структурная формула – химическая формула, составленная из символов химических элементов и специальных знаков, отражающих строение данного химического вещества, исключая взаимное расположение атомов в пространстве.

Из знаков, отражающих строение веществ, мы будем использовать пока тольковалентный штрих (" черточку" ). Этот знак показывает наличие между атомами так называемой ковалентной связи (что это за тип связи и каковы его особенности, вы скоро узнаете).

00169index

В молекуле воды атом кислорода связан простыми (одинарными) связями с двумя атомами водорода, а атомы водорода между собой не связаны. Именно это наглядно показывает структурная формула воды. 00168index

Другой пример: молекула серы S8. В этой молекуле 8 атомов серы образуют восьмичленный цикл, в котором каждый атом серы связан с двумя другими атомами простыми связями. Сравните структурную формулу серы с объемной моделью ее молекулы, показанной на рис. 3. Обратите внимание на то, что структурная формула серы не передает форму ее молекулы, а показывает только последовательность соединения атомов ковалентными связями.

00167index

Структурная формула фосфорной кислоты показывает, что в молекуле этого вещества один из четырех атомов кислорода связан только с атомом фосфора двойной связью, а атом фосфора, в свою очередь, связан еще с тремя атомами кислорода простыми связями. Каждый из этих трех атомов кислорода, кроме того, связан простой связью с одним из трех имеющихся в молекуле атомов водорода.

Пространственная формула – химическая формула, составленная из символов элементов и специальных знаков, отражающих строение данного вещества, включая взаимное пространственное расположение атомов в молекулах этого вещества (или других сложных частицах).

Сравните приведенную ниже объемную модель молекулы метана с его пространственной, структурной и молекулярной формулой:

00166index

00164index

00163index

CH4

В пространственной формуле метана клиновидныевалентные штрихи как бы в перспективе показывают, какой из атомов водорода находится " ближе к нам" , а какой " дальше от нас" .

Иногда в пространственной формуле указывают длины связей и значения углов между связями в молекуле, как это показано на примере молекулы воды.

00163index

Немолекулярные вещества не содержат молекул. Для удобства проведения химических расчетов в немолекулярном веществе выделяют так называемую формульную единицу.

Формульная единица – группа атомов, входящих в состав немолекулярного вещества, соответствующая простейшей формуле этого вещества.

Примеры состава формульных единиц некоторых веществ: 1) диоксид кремния (кварцевый песок, кварц) SiO2 – формульная единица состоит из одного атома кремния и двух атомов кислорода; 2) хлорид натрия (поваренная соль) NaCl – формульная единица состоит из одного атома натрия и одного атома хлора; 3) железо Fe – формульная единица состоит из одного атома железа.Как и молекула, формульная единица – наименьшая порция вещества, сохраняющая его химические свойства.

Таблица 4

Информация, передаваемая формулами разных типов

Тип формулы

Информация, передаваемая формулой.

ПростейшаяМолекулярная

Структурная

Пространственная

00162index

* Атомы каких элементов входят в состав вещества.

* Соотношения между числами атомов этих элементов.

* Число атомов каждого из элементов в молекуле.

* Типы химических связей.

* Последовательность соединения атомов ковалентными связями.

* Кратность ковалентных связей.

* Взаимное расположение атомов в пространстве.

* Длины связей и углы между связями (если указаны).

Рассмотрим теперь на примерах, какую информацию дают нам формулы разных типов.

1. Вещество: уксусная кислота. Простейшая формула – СН2О, молекулярная формула – C2H4O2, структурная формула

00161index

Простейшая формула говорит нам, что

1) в состав уксусной кислоты входит углерод, водород и кислород;

2) в этом веществе число атомов углерода относится к числу атомов водорода и к числу атомов кислорода, как 1:2:1, то есть NH : NC :NO = 1:2:1.

Молекулярная формула добавляет, что

3) в молекуле уксусной кислоты – 2 атома углерода, 4 атома водорода и 2 атома кислорода.

Структурная формула добавляет, что

4, 5) в молекуле два атома углерода связаны между собой простой связью; один из них, кроме этого, связан с тремя атомами водорода, с каждым простой связью, а другой – с двумя атомами кислорода, с одним – двойной связью, а с другим – простой; последний атом кислорода связан еще простой связью с четвертым атомом водорода.

2. Вещество: хлорид натрия. Простейшая формула – NaCl.

1) В состав хлорида натрия входит натрий и хлор.

2) В этом веществе число атомов натрия равно числу атомов хлора.

3. Вещество: железо. Простейшая формула – Fe.

1) В состав этого вещества входит только железо, то есть это простое вещество.

1) В состав триметафосфорной кислоты входит водород, фосфор и кислород.

2) NH : NP :NO = 1:1:3.

3) Молекула состоит из трех атомов водорода, трех атомов фосфора и девяти атомов кислорода.

4, 5) Три атома фосфора и три атома кислорода, чередуясь, образуют шестичленный цикл. Все связи в цикле простые. Каждый атом фосфора, кроме того, связан еще с двумя атомами кислорода, причем с одним – двойной связью, а с другим – простой. Каждый из трех атомов кислорода, связанных простыми связямис атомами фосфора, связан еще простой связью с атомом водорода.

Фосфорная кислота – H3PO4 (другое название – ортофосфорная кислота) – прозрачное бесцветное кристаллическое вещество молекулярного строения, плавящееся при 42 oС. Это вещество очень хорошо растворяется в воде и даже поглощает пары воды из воздуха (гигроскопично). Фосфорную кислоту производят в больших количествах и используют прежде всего в производстве фосфорных удобрений, а также в химической промышленности, при производстве спичек и даже в строительстве. Кроме того, фосфорная кислота применяется при изготовлении цемента в зубоврачебной технике, входит в состав многих лекарственных средств. Эта кислота достаточно дешева, поэтому в некоторых странах, например в США, очень чистая сильно разбавленная водой фосфорная кислота добавляется в освежающие напитки для замены дорогой лимонной кислоты.

Метан – CH4. Если у вас дома есть газовая плита, то с этим веществом вы сталкиваетесь ежедневно: природный газ, который горит в конфорках вашей плиты, на 95 % состоит из метана. Метан – газ без цвета и запаха с температурой кипения –161 oС. В смеси с воздухом он взрывоопасен, этим и объясняются происходящие иногда в угольных шахтах взрывы и пожары (другое название метана – рудничный газ). Третье название метана – болотный газ – связано с тем, что пузырьки именно этого газа поднимаются со дна болот, где он образуется в результате деятельности некоторых бактерий. В промышленности метан используется как топливо и сырье для производства других веществ.Метан является простейшим углеводородом. К этому классу веществ относятся также этан (C2H6), пропан (C3H8), этилен (C2H4), ацетилен (C2H2) и многие другие вещества.

2.Какую информацию вы получаете, глядя на следующие молекулярные формулы: H2SO4, COCl2, C3H6O?

3.Для веществ со структурными формулами

00159index

составьте молекулярные и простейшие формулы. Какую информацию об этих веществах сообщили вам эти формулы? Достаточно ли для идентификации каждого из этих веществ простейшей формулы? А молекулярной?

4.Запишите информацию о последовательности соединения атомов в молекуле и кратности связей для молекул следующих веществ:

пероксид водорода H — O — O — H

дисерная кислота 00158index

ацетон 00157index

5.Отношение чисел атомов элементов в немолекулярном веществе NFe : NS : NO= 2 : 3 : 12.

Определите состав формульной единицы этого вещества.

6.Пространственная формула пероксида водорода


Какими количественными характеристиками ее нужно снабдить для полного описания строения молекулы этого вещества?

7.Внимательно прочитайте текст параграфа и определите, где при упоминании кислорода, водорода, серы, фосфора, углерода и т. п. имеется в виду химический элемент с таким названием, а где – простое вещество.

 

Поиск

Информатика

Физика

Химия

Педсовет

Классному руководителю

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru