Kemiallinen kaava

Kemiallinen kaava  - symboli yhdisteiden kemiallisesta koostumuksesta ja rakenteesta käyttämällä kemiallisten alkuaineiden symboleja , numeerisia ja apumerkkejä ( sulut , viivat jne.). Kemialliset kaavat ovat olennainen osa kemian kieltä , niiden perusteella laaditaan kemiallisten reaktioiden kaavioita ja yhtälöitä sekä aineiden kemiallinen luokittelu ja nimikkeistö [1] . Yksi ensimmäisistä, jotka käyttivät niitä, oli venäläinen kemisti A. A. Iovsky .

Kemiallinen kaava voi tarkoittaa tai heijastaa [1] :

• 1 molekyyli (sekä ioni , radikaali ...) tai 1 mooli tiettyä ainetta ;
• laadullinen koostumus: mistä kemiallisista alkuaineista aine koostuu;
• kvantitatiivinen koostumus: kuinka monta atomia kustakin elementistä molekyyli sisältää (ioni, radikaali ...).

Esimerkiksi kaava HNO 3 tarkoittaa:

• 1 molekyyli typpihappoa tai 1 mooli typpihappoa;
• laadullinen koostumus: typpihappomolekyyli koostuu vedystä , typestä ja hapesta ;
• kvantitatiivinen koostumus: typpihappomolekyyli koostuu yhdestä vetyatomista, yhdestä typpiatomista ja kolmesta happiatomista.

Laji

Tällä hetkellä erotetaan seuraavan tyyppisiä kemiallisia kaavoja:

• Yksinkertaisin kaava . Se voidaan saada empiirisesti määrittämälläkemiallisten alkuaineidenaineessa käyttämälläatomimassan. Joten yksinkertaisinveden on H2O jabentseenin on CH (toisin kuin C6H6 - totta,katso alla). Atomit kaavoissa on merkitty kemiallisten alkuaineiden merkeillä ja niiden suhteellinen lukumäärä - numeroilla alaindeksien muodossa. [2]
• Todellinen kaava (empiirinen kaava, molekyylikaava) [3]  voidaan saada, josaineen molekyylipaino [3] tiedetään. Veden todellinen kaava on H2O, joka vastaa yksinkertaisinta. Bentseenintodellinen kaavaC6H6, joka eroaa yksinkertaisimmasta ja heijastaa koostumusta, mutta ei aineen molekyylien rakennetta. Todellinen kaava näyttää kunkin elementin atomien tarkan lukumäärän yhdessä molekyylissä. Tämä numero vastaa [alempaa] indeksiä - pieni numero vastaavan elementin symbolin jälkeen. Jos indeksi on 1, eli molekyylissä on vain yksi tietyn alkuaineen atomi, tällaista indeksiä ei ole ilmoitettu.
• Rational Formula . Rationaalisissa kaavoissa erotetaan atomiryhmät, jotka ovat ominaisia ​​kemiallisten yhdisteiden luokille. Esimerkiksi alkoholeille−OH. Kun kirjoitetaan rationaalista kaavaa, tällaiset atomiryhmät on suljettu suluissa (OH). Toistuvien ryhmien lukumäärä ilmaistaan ​​alaindeksimuodossa olevilla numeroilla, jotka sijoitetaan välittömästi loppusulun jälkeen. Hakasulkeita käytetään kuvaamaanmonimutkaisten yhdisteiden. Esimerkiksi K4[Co (CN)6] [4]  onkaliumheksasyanokobaltaattia. Rationaaliset kaavat löytyvät useinpuolilaajennetussa muodossa, kun jotkut samoista atomeista esitetään erikseen, jotta ne kuvastavat paremmin ainemolekyylin rakennetta.
• Markushin kaava on kaava, jossa aktiivinen ydin ja joukko substituenttivariantteja erotetaan, yhdistettynä vaihtoehtoisten rakenteiden ryhmään. Se on kätevä tapa ilmaista kemiallisia rakenteita yleistetyllä tavalla. Kaava viittaa kokonaisen aineluokan kuvaukseen. "Laajojen" Markush-kaavojen käyttö kemiallisissa patenteissa aiheuttaa paljon ongelmia ja keskusteluja.
• Empiirinen kaava . Eri kirjoittajat voivat käyttää tätä termiä viitatakseen yksinkertaisimpaan [5] , tosi tai rationaaliseen [6] kaavaan.
• Rakennekaava . Näyttää graafisesti atomien keskinäisen järjestyksen molekyylissä. Kemialliset sidokset atomien välillä on merkitty viivoilla (katkoviivat). On olemassa kaksiulotteisia (2D) ja kolmiulotteisia (3D) kaavoja. Kaksiulotteiset edustavat aineen rakenteen heijastusta tasossa (myös luurankokaava  - yrittää approksimoida 3D-rakennetta 2D-tasolla). Kolmiulotteiset [tilamallit] antavat meille mahdollisuuden edustaa sen koostumusta lähinnä aineen rakenteen teoreettisia malleja ja usein (mutta ei aina) täydellisempää (todellisempaa) atomien keskinäistä järjestystä, sidoskulmaa ja etäisyyksiä niiden välillä. atomeja.

Esimerkiksi etanolille :

• Yksinkertaisin kaava: C 2 H 6 O
• Todellinen, empiirinen tai bruttokaava: C 2 H 6 O
• Rationaalinen kaava: C 2 H 5 OH
• Rationaalinen kaava puolilaajennetussa muodossa: CH 3 CH 2 OH
• Rakennekaava (2D):

• Rakennekaava (3D):

Yksinkertaisin kaava C 2 H 6 O voi yhtä hyvin vastata dimetyylieetteriä (rationaalinen kaava; rakenneisomeria ): CH 3 —O— CH3 .

On muitakin tapoja kirjoittaa kemiallisia kaavoja. Uudet menetelmät ilmestyivät 1980-luvun lopulla henkilökohtaisen tietokonetekniikan kehittyessä ( SMILES , WLN, ROSDAL, SLN jne.). Henkilökohtaiset tietokoneet käyttävät myös erityisiä ohjelmistoja, joita kutsutaan molekyylieditoreiksi kemiallisten kaavojen käsittelemiseen .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Kemian peruskäsitteet (pääsemätön linkki) . Haettu 23. marraskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 21. marraskuuta 2009. (määrätön) 
2. ↑ On olemassa empiirisiä ja tosikaavoja . Empiirinen kaava ilmaisee aineen (kemiallisen yhdisteen) yksinkertaisimman kaavan , joka määritetään alkuaineanalyysillä. Joten analyysi osoittaa, että tietyn yhdisteen yksinkertaisin tai empiirinen kaava vastaa CH:ta. Todellinen kaava osoittaa, kuinka monta näistä yksinkertaisista CH-ryhmistä molekyyli sisältää. Esitetään oikea kaava muodossa (CH) x , jolloin kohdassa x  = 2 on asetyleeni C 2 H 2 , kohdassa x  = 6 - bentseeni C 6 H 6 .
3. ↑ 1 2 Tarkkaan ottaen suolan termejä " molekyylikaava " ja " molekyylipaino " ei voida käyttää, koska suoloissa ei ole molekyylejä, vaan vain järjestyneitä ioneista koostuvia hiloja . Mikään natriumkloridirakenteen natriumioneista [kationista] ei " kuulu" mihinkään tiettyyn kloridi-ioniin [anioniin]. On oikein puhua suolan kemiallisesta kaavasta ja sitä vastaavasta kaavamassasta . Koska natriumkloridin kemiallinen kaava ( tosi ) on NaCl, natriumkloridin kaavamassa määritellään yhden natriumatomin ja yhden klooriatomin atomimassojen summana:

   1 natriumatomi: 22,990 a. e.m.
   1 klooriatomi: 35.453 a.u. e.m.
   ————————————
   

   Yhteensä: 58 443 a. syödä.

   Tätä arvoa on tapana kutsua natriumkloridin " molekyylipainoksi ", eikä mitään väärinkäsityksiä synny, jos on selkeästi tietoinen suolan rakenteesta. Natriumkloridimoolin massa on 58,443 g. Se sisältää 6,022 10 23 natrium-ionia ja 6,022 10 23 kloridi-ionia. Vaikka niitä ei yhdistetä pareittain molekyyleiksi, niiden lukumäärän ja muiden ionien välinen suhde on täsmälleen 1:1.

4. ↑ Ionityyppisten yhdisteiden kaavat [ja/tai olettaen, että ne ovat ionisia - polaarisia kovalenttisia (ioni-kovalenttinen välimuoto)] ilmaisevat vain yksinkertaisimman suhteen ionien (kationien ja anionien) välillä. Joten pöytäsuolan NaCl kide koostuu Na + - ja Cl - ioneista , jotka ovat suhteessa 1: 1, mikä varmistaa yhdisteen sähköisen neutraalisuuden kokonaisuutena. Väittäen samalla tavalla, huomaamme, että CaF 2 -kiteet koostuvat Ca 2+ :sta ja F − :sta suhteessa 1:2. Samalla tavalla K 4 [Co(CN) 6 ] koostuu K + kationeista ja [kompleksikoordinaatio ] Co(CN) 6 4− anioneista suhteessa 4:1 (vaikka tällä yhdisteellä on monimutkaisempi koordinaatiokompleksi kiderakenne). Samoin rikkikiisu FeS 2 sisältää Fe 2+ -kationeja ja S 2 2− -anioneja suhteessa 1:1 (sillä ei ole sulfidianioneja S 2− ; rikkiatomit persulfidianionissa on yhdistetty suhteellisen vahvalla kovalenttisella [ei- polaarinen kovalenttinen ] sidos). Tämän tyyppisissä yhdisteissä on mahdotonta havaita yksittäisiä NaCl- ja CaF2- molekyylejä , ja siksi nämä kaavat osoittavat vain kationien ja anionien suhteen, jotka muodostavat nämä aineet (kemialliset yhdisteet).
   
5. ↑ M. A. Fedorovskaja. Kemiallinen kaava // Kemiallinen tietosanakirja 5 osassa - M. : Bolshaya Rossiyskaya Entsiklopediya, 1998. - V. 5. - P. 123. - 783 s.
6. ↑ Kemistin käsikirja. - L .: Chemistry, 1971. - T. II. - S. 397. - 1168 s. - 20 000 kappaletta.

Katso myös

• Kemiallisten kaavojen sanakirja
• molekyylikaavio