Хімічна формула

Хімічна формула - умовне позначення хімічного складу і структури речовин за допомогою символів хімічних елементів, числових і допоміжних знаків ( дужок, тире і т.п.). Хімічні формули є складовою частиною мови хімії, на їх основі складаються схеми і рівняння хімічних реакцій, а також хімічна класифікація і номенклатура речовин ^[1].

Хімічна формула може позначати або відображати ^[1] :

• 1 молекулу або 1 моль речовини;
• якісний склад (з яких хімічних елементів складається речовина);
• кількісний склад (скільки атомів кожного елемента містить реальна або умовна молекула речовини).

Приклади:

• Формула H N O ₃ означає:
  • азотну кислоту;
  • 1 молекулу азотної кислоти або 1 моль азотної кислоти;
  • якісний склад: молекула азотної кислоти складається з водню, азоту і кисню;
  • кількісний склад: до складу молекули азотної кислоти входять один атом елемента водню, один атом елемента азоту, три атома елемента кисню.

Види

В даний час розрізняють наступні види хімічних формул:

• Найпростіша формула. Може бути отримана досвідченим шляхом через визначення співвідношення хімічних елементів в речовині із застосуванням значень атомної маси елементів. Так, найпростіша формула води буде H ₂ O , А найпростіша формула бензолу CH (на відміну від C ₆ H ₆ - істинної, див. далі). Атоми в формулах позначаються знаками хімічних елементів, а відносне їх кількість - числами у форматі нижніх індексів.
• Справжня формула. Може бути отримана, якщо відома молекулярна маса речовини. Справжня формула води Н ₂ О, що збігається з найпростішою. Справжня формула бензолу С ₆ Н _6, що відрізняється від простої. Справжні формули також називають брутто-формулами або емпіричними. Вони відображають склад, але не структуру молекул речовини. Справжня формула показує точну кількість атомів кожного елемента в одній молекулі. Цій кількості відповідає індекс - маленька цифра після символу відповідного елемента. Якщо індекс дорівнює 1, тобто в молекулі присутній тільки один атом даного елемента, то такий індекс не вказують.
• Раціональна формула. У раціональних формулах виділяються групи атомів, характерні для класів хімічних сполук. Наприклад, для спиртів виділяється група-ОН. При запису раціональної формули такі групи атомів полягають в круглі дужки (ОН). Кількість повторюваних груп позначаються числами у форматі нижніх індексів, які ставляться відразу за закриваючою дужкою. Квадратні дужки застосовуються для відображення структури комплексних сполук. Наприклад, К ₄ [Co (CN) _6] - гексаціанокобальтат калію. Раціональні формули часто зустрічаються в полуразвернутого вигляді, коли частина однакових атомів показується окремо для кращого відображення будови молекули речовини.
• Структурна формула. У графічному вигляді показує взаємне розташування атомів в молекулі. Хімічні зв'язки між атомами позначаються лініями. Розрізняють двовимірні (2D) і тривимірні (3D) формули. Двовимірні є відбиток структури речовини на площині. Тривимірні дозволяють найближче до теоретичних моделей будови речовини представляти його склад, взаємне розташування, зв'язку і відстані між атомами.

Приклади:

• Етанол
  • Найпростіша формула С ₂ Н ₆ Про
  • Справжня, емпірична, або брутто-формула: С ₂ Н ₆ Про
  • Раціональна формула: С ₂ Н ₅ ОН
  • Раціональна формула в полуразвернутого вигляді: СН ₃ СН ₂ ОН
  • Структурна формула (2D):

 Н Н │ │ Н-С-С-О-Н │ │ Н Н 

Існують і інші способи запису хімічних формул. Нові способи з'явилися наприкінці 1980-х з розвитком персональної комп'ютерної техніки ( SMILES, WLN, ROSDAL, SLN та ін.) У персональних комп'ютерах для роботи з хімічними формулами також використовуються спеціальні програмні засоби, звані молекулярними редакторами.

Примітки