Una dintre cele mai importante sarcini în chimie este compoziția corectă a formulelor chimice. O formulă chimică este o reprezentare scrisă a compoziției unei substanțe chimice folosind denumirea elementului latin și indici. Pentru a compila corect formula, vom avea nevoie cu siguranță de tabelul periodic și de cunoașterea unor reguli simple. Sunt destul de simple și chiar și copiii își pot aminti.
Cum se fac formule chimice
Conceptul principal la elaborarea formulelor chimice este „valența”. Valența este proprietatea unui element de a reține un anumit număr de atomi într-un compus. Valența unui element chimic poate fi vizualizată în tabelul periodic și, de asemenea, trebuie să vă amintiți și să puteți aplica reguli generale simple.
- Valența unui metal este întotdeauna egală cu numărul grupului, cu condiția ca acesta să fie în subgrupul principal. De exemplu, potasiul are o valență de 1, iar calciul are o valență de 2.
- Nemetalele sunt puțin mai complicate. Un nemetal poate avea valență mai mare și mai mică. Cea mai mare valență este egală cu numărul grupului. Cea mai mică valență poate fi determinată scăzând numărul grupului elementului din opt. Atunci când sunt combinate cu metale, nemetalele au întotdeauna cea mai scăzută valență. Oxigenul are întotdeauna o valență de 2.
- Într-un compus din două nemetale, elementul chimic care este situat în dreapta și mai sus în tabelul periodic are cea mai mică valență. Cu toate acestea, fluorul are întotdeauna o valență de 1.
- Și încă o regulă importantă atunci când stabiliți cote! Numărul total de valențe ale unui element trebuie să fie întotdeauna egal cu numărul total de valențe ale altui element!
Să consolidăm cunoștințele acumulate folosind exemplul unui compus de litiu și azot. Litiul metalic are o valență de 1. Azotul nemetalic este situat în grupa 5 și are o valență mai mare de 5 și o valență mai mică de 3. După cum știm deja, în compușii cu metale, nemetalele au întotdeauna o valență mai mică. valență, deci azotul în acest caz va avea o valență de trei. Aranjam coeficienții și obținem formula necesară: Li 3 N.
Deci, pur și simplu, am învățat cum să compunem formule chimice! Iar pentru o mai bună memorare a algoritmului de compunere a formulelor, am pregătit reprezentarea sa grafică.
Cuvinte cheie: Chimie clasa a VIII-a. Toate formulele și definițiile, simbolurile mărimilor fizice, unitățile de măsură, prefixele pentru desemnarea unităților de măsură, relațiile dintre unități, formule chimice, definiții de bază, pe scurt, tabele, diagrame.
1. Simboluri, denumiri și unități de măsură
unele mărimi fizice utilizate în chimie
| Cantitate fizica | Desemnare | Unitate |
| Timp | t | Cu |
| Presiune | p | Pa, kPa |
| Cantitatea de substanță | ν | cârtiță |
| Masa de substanta | m | kg, g |
| Fractiune in masa | ω | Fără dimensiuni |
| Masă molară | M | kg/mol, g/mol |
| Volumul molar | Vn | m3/mol, l/mol |
| Volumul substanței | V | m 3, l |
| Fracție de volum | Fără dimensiuni | |
| Masa atomică relativă | A r | Fără dimensiuni |
| Domnul | Fără dimensiuni | |
| Densitatea relativă a gazului A la gazul B | D B (A) | Fără dimensiuni |
| Densitatea materiei | R | kg/m3, g/cm3, g/ml |
| constanta lui Avogadro | N / A | 1/mol |
| Temperatura absolută | T | K (Kelvin) |
| Temperatura în Celsius | t | °C (grade Celsius) |
| Efectul termic al unei reacții chimice | Q | kJ/mol |
2. Relații între unitățile de mărimi fizice
3. Formule chimice în clasa a VIII-a
4. Definiții de bază în clasa a VIII-a
- Atom- cea mai mică particulă indivizibilă din punct de vedere chimic a unei substanțe.
- Element chimic- un anumit tip de atom.
- Moleculă- cea mai mică particulă a unei substanțe care își păstrează compoziția și proprietățile chimice și este formată din atomi.
- Substanțe simple- substante ale caror molecule constau din atomi de acelasi tip.
- Substanțe complexe- substante ale caror molecule constau din atomi de diferite tipuri.
- Compoziția calitativă a substanței arată din ce atomi de elemente constă.
- Compoziția cantitativă a substanței arată numărul de atomi ai fiecărui element din compoziția sa.
- Formula chimica- înregistrarea convențională a compoziției calitative și cantitative a unei substanțe folosind simboluri și indici chimici.
- Unitatea de masă atomică(amu) - o unitate de măsură a masei atomice, egală cu masa a 1/12 dintr-un atom de carbon 12 C.
- Cârtiță- cantitatea de substanță care conține un număr de particule egal cu numărul de atomi în 0,012 kg de carbon 12 C.
- constanta lui Avogadro (N / A = 6*10 23 mol -1) - numărul de particule conținute într-un mol.
- Masa molară a unei substanțe (M ) este masa unei substanțe luate în cantitate de 1 mol.
- Masa atomică relativă element A r - raportul dintre masa unui atom al unui element dat m 0 la 1/12 din masa unui atom de carbon 12 C.
- Greutatea moleculară relativă substante M r - raportul dintre masa unei molecule dintr-o substanță dată la 1/12 din masa unui atom de carbon 12 C. Masa moleculară relativă este egală cu suma maselor atomice relative ale elementelor chimice care formează compusul, luând luând în considerare numărul de atomi ai unui element dat.
- Fractiune in masa element chimic ω(X) arată ce parte din masa moleculară relativă a substanței X este reprezentată de un element dat.
PREDAREA ATOMICO-MOLECULARĂ
1. Exista substante cu structura moleculara si nemoleculara.
2. Există goluri între molecule, ale căror dimensiuni depind de starea de agregare a substanței și de temperatură.
3. Moleculele sunt în mișcare continuă.
4. Moleculele sunt formate din atomi.
6. Atomii se caracterizează printr-o anumită masă și dimensiune.
În timpul fenomenelor fizice, moleculele sunt conservate; în timpul fenomenelor chimice, de regulă, ele sunt distruse. Atomii se rearanjează în timpul fenomenelor chimice, formând molecule de noi substanțe.
LEGEA COMPOZIȚII CONSTANTE A MATERIEI
Fiecare substanță chimic pură cu structură moleculară, indiferent de metoda de preparare, are o compoziție calitativă și cantitativă constantă.
VALENŢĂ
Valența este proprietatea unui atom al unui element chimic de a atașa sau înlocui un anumit număr de atomi ai altui element.
REACTIE CHIMICA
O reacție chimică este un fenomen în urma căruia se formează alte substanțe dintr-o substanță. Reactanții sunt substanțe care intră într-o reacție chimică. Produșii de reacție sunt substanțe formate ca urmare a unei reacții.
Semne ale reacțiilor chimice:
1. Degajare de căldură (lumină).
2. Schimbarea culorii.
3. Apare mirosul.
4. Formarea sedimentului.
5. Degajare de gaz.
- Ecuația chimică- înregistrarea unei reacții chimice folosind formule chimice. Arata ce substante si in ce cantitati reactioneaza si se obtin in urma reactiei.
LEGEA CONSERVĂRII MASEI
Masa substanțelor care au intrat într-o reacție chimică este egală cu masa substanțelor formate ca urmare a reacției. Ca urmare a reacțiilor chimice, atomii nu dispar sau apar, ci sunt rearanjați.
Cele mai importante clase de substanțe anorganice
Rezumatul lecției „Chimie clasa a VIII-a. Toate formulele și definițiile.”
Următorul subiect: „”.
2.1. Limbajul chimic și părțile sale
Omenirea folosește multe limbi diferite. Cu exceptia limbi naturale(Japoneză, engleză, rusă - peste 2,5 mii în total), există și limbaje artificiale, de exemplu, Esperanto. Printre limbile artificiale se numără limbi variat stiinte. Deci, în chimie își folosesc propriile lor, limbaj chimic.
Limbajul chimic– un sistem de simboluri și concepte concepute pentru o înregistrare și transmitere scurtă, succintă și vizuală a informațiilor chimice.
Un mesaj scris în majoritatea limbilor naturale este împărțit în propoziții, propoziții în cuvinte și cuvinte în litere. Dacă numim propoziții, cuvinte și litere părți ale limbajului, atunci putem identifica părți similare în limbajul chimic (Tabelul 2).
Masa 2.Părți ale limbajului chimic
Este imposibil să stăpânești imediat orice limbă; acest lucru se aplică și unui limbaj chimic. Prin urmare, deocamdată vă veți familiariza doar cu elementele de bază ale acestei limbi: învățați câteva „litere”, învățați să înțelegeți sensul „cuvintelor” și „propozițiilor”. La sfârșitul acestui capitol veți fi prezentat nume substanțele chimice sunt parte integrantă a limbajului chimic. Pe măsură ce studiezi chimia, cunoștințele tale despre limbajul chimic se vor extinde și se vor aprofunda.
LIMBAJUL CHIMIC.
1. Ce limbi artificiale cunoașteți (altele decât cele menționate în textul manualului)?
2.Cum diferă limbajele naturale de cele artificiale?
3. Crezi că este posibil să descrii fenomene chimice fără a folosi limbajul chimic? Dacă nu, de ce nu? Dacă da, care ar fi avantajele și dezavantajele unei astfel de descrieri?
2.2. Simboluri ale elementelor chimice
Simbolul unui element chimic reprezintă elementul în sine sau un atom al acelui element.
Fiecare astfel de simbol este un nume latin prescurtat al unui element chimic, constând din una sau două litere ale alfabetului latin (pentru alfabetul latin, vezi Anexa 1). Simbolul este scris cu majuscule. Simbolurile, precum și denumirile rusești și latine ale unor elemente, sunt date în Tabelul 3. Informații despre originea numelor latine sunt, de asemenea, date acolo. Nu există o regulă generală pentru pronunția simbolurilor, prin urmare Tabelul 3 arată și „citirea” simbolului, adică modul în care acest simbol este citit în formula chimică.
Este imposibil să înlocuiți numele unui element cu un simbol în vorbirea orală, dar în textele scrise de mână sau tipărite acest lucru este permis, dar nu este recomandat.În prezent, sunt cunoscute 110 elemente chimice, 109 dintre ele au denumiri și simboluri aprobate de International Uniunea Chimiei Pure și Aplicate (IUPAC).
Tabelul 3 oferă informații despre doar 33 de elemente. Acestea sunt elementele pe care le vei întâlni mai întâi când studiezi chimia. Numele rusești (în ordine alfabetică) și simbolurile tuturor elementelor sunt prezentate în Anexa 2.
Tabelul 3.Numele și simbolurile unor elemente chimice
Nume |
||||
latin |
Scris |
|||
| - | Scris |
Origine |
- | - |
| Azot | N itrogeniu | Din greaca „născând salitrul” | "ro" | |
| Aluminiu | Al uminiu | Din lat. "alaun" | "aluminiu" | |
| Argon | Ar gon | Din greaca "inactiv" | "argon" | |
| Bariu | Ba rium | Din greaca " greu" | "bariu" | |
| Bor | B orum | Din arabă "mineral alb" | "bor" | |
| Brom | Br omum | Din greaca "mirositor" | "brom" | |
| Hidrogen | H hidrogeniu | Din greaca „nașterea apei” | "frasin" | |
| Heliu | El lium | Din greaca "Soare" | "heliu" | |
| Fier | Fe rrum | Din lat. "sabie" | "ferrum" | |
| Aur | Au rom | Din lat. "ardere" | "aurum" | |
| Iod | eu odum | Din greaca " violet" | "iod" | |
| Potasiu | K alium | Din arabă "leşie" | "potasiu" | |
| Calciu | Ca lciu | Din lat. "calcar" | "calciu" | |
| Oxigen | O xigeniu | Din greaca "generatoare de acid" | "O" | |
| Siliciu | Si liciu | Din lat. "cremene" | "siliciu" | |
| Krypton | Kr ypton | Din greaca "ascuns" | "cripton" | |
| Magneziu | M A g nesiu | Din nume Peninsula Magnesia | "magneziu" | |
| Mangan | M A n ganum | Din greaca "curățare" | "mangan" | |
| Cupru | Cu prum | Din greaca Nume O. Cipru | "cuprum" | |
| Sodiu | N / A trium | Din arabă, „detergent” | "sodiu" | |
| Neon | Ne pe | Din greaca " nou" | "neon" | |
| Nichel | Ni ccolum | De la el. „Sfântul Nicolae Arama” | "nichel" | |
| Mercur | H ydrar g yrum | lat. "argint lichid" | "hidrgyrum" | |
| Conduce | P lum b um | Din lat. denumiri ale unui aliaj de plumb și staniu. | "plumb" | |
| Sulf | S sulf | Din sanscrită „pulbere combustibilă” | "es" | |
| Argint | A r g entum | Din greaca " ușoară" | "argentum" | |
| Carbon | C arboneum | Din lat. „cărbune” | "tse" | |
| Fosfor | P osfor | Din greaca "aducator de lumina" | "peh" | |
| Fluor | F luorum | Din lat. verbul „a curge” | "fluor" | |
| Clor | Cl orum | Din greaca "verzui" | "clor" | |
| Crom | C h r omium | Din greaca "vopsea" | "crom" | |
| cesiu | C ae s ium | Din lat. "cer albastru" | "cesiu" | |
| Zinc | Z i n cum | De la el. "staniu" | "zinc" | |
2.3. Formule chimice
Folosit pentru a desemna substanțe chimice formule chimice.
Pentru substanțele moleculare, o formulă chimică poate desemna o moleculă a acestei substanțe.
Informațiile despre o substanță pot varia, deci sunt diferite tipuri de formule chimice.
În funcție de caracterul complet al informațiilor, formulele chimice sunt împărțite în patru tipuri principale: protozoare,
molecular, structuralȘi spațială.
Indicele din cea mai simplă formulă nu au un divizor comun.
Indicele „1” nu este folosit în formule.
Exemple dintre cele mai simple formule: apă - H 2 O, oxigen - O, sulf - S, oxid de fosfor - P 2 O 5, butan - C 2 H 5, acid fosforic - H 3 PO 4, clorură de sodiu (sare de masă) - NaCl.
Cea mai simplă formulă a apei (H 2 O) arată că compoziția apei include elementul hidrogen(H) și element oxigen(O), și în orice porțiune (o porțiune este o parte din ceva care poate fi divizat fără a-și pierde proprietățile.) de apă, numărul de atomi de hidrogen este de două ori mai mare decât numărul de atomi de oxigen.
Numărul de particule, inclusiv număr de atomi, notat printr-o literă latină N. Indicând numărul de atomi de hidrogen - N H, iar numărul de atomi de oxigen este N O, putem scrie asta
Sau N H: N O=2:1.
Cea mai simplă formulă a acidului fosforic (H 3 PO 4) arată că acidul fosforic conține atomi hidrogen, atomi fosforși atomi oxigen, iar raportul dintre numărul de atomi ai acestor elemente din orice porțiune de acid fosforic este 3:1:4, adică
NH: N P: N O=3:1:4.
Cea mai simplă formulă poate fi compilată pentru orice substanță chimică individuală, iar pentru o substanță moleculară, în plus, poate fi compilată formulă moleculară.
Exemple de formule moleculare: apă - H 2 O, oxigen - O 2, sulf - S 8, oxid de fosfor - P 4 O 10, butan - C 4 H 10, acid fosforic - H 3 PO 4.
Substanțele nemoleculare nu au formule moleculare.
Secvența de scriere a simbolurilor elementelor în formule simple și moleculare este determinată de regulile limbajului chimic, cu care vă veți familiariza pe măsură ce studiați chimia. Informațiile transmise de aceste formule nu sunt afectate de succesiunea simbolurilor.
Dintre semnele care reflectă structura substanțelor, le vom folosi doar pentru moment lovitură de valență(„liniuță”). Acest semn arată prezența între atomii așa-numitului legătură covalentă(ce tip de conexiune este aceasta și care sunt caracteristicile acesteia, veți afla în curând).
Într-o moleculă de apă, un atom de oxigen este conectat prin legături simple (single) la doi atomi de hidrogen, dar atomii de hidrogen nu sunt legați între ei. Acesta este exact ceea ce arată clar formula structurală a apei. 
Un alt exemplu: molecula de sulf S8. În această moleculă, 8 atomi de sulf formează un inel cu opt membri, în care fiecare atom de sulf este conectat la alți doi atomi prin legături simple. Comparați formula structurală a sulfului cu modelul tridimensional al moleculei acestuia prezentat în Fig. 3. Vă rugăm să rețineți că formula structurală a sulfului nu transmite forma moleculei sale, ci arată doar succesiunea conexiunii atomilor prin legături covalente.
Formula structurală a acidului fosforic arată că în molecula acestei substanțe unul dintre cei patru atomi de oxigen este conectat doar la atomul de fosfor printr-o legătură dublă, iar atomul de fosfor, la rândul său, este conectat la încă trei atomi de oxigen prin legături simple. . Fiecare dintre acești trei atomi de oxigen este, de asemenea, conectat printr-o legătură simplă la unul dintre cei trei atomi de hidrogen prezenți în moleculă.
Comparați următorul model tridimensional al unei molecule de metan cu formula sa spațială, structurală și moleculară:
|
|
|
În formula spațială a metanului, loviturile de valență în formă de pană, ca în perspectivă, arată care dintre atomii de hidrogen este „mai aproape de noi” și care este „mai departe de noi”.
Uneori, formula spațială indică lungimile și unghiurile legăturilor dintre legăturile dintr-o moleculă, așa cum se arată în exemplul unei molecule de apă.
Substanțele nemoleculare nu conțin molecule. Pentru comoditatea calculelor chimice într-o substanță nemoleculară, așa-numita unitate de formulă.
Exemple de compoziție a unităților de formulă ale unor substanțe: 1) dioxid de siliciu (nisip de cuarț, cuarț) SiO 2 – o unitate de formulă este formată dintr-un atom de siliciu și doi atomi de oxigen; 2) clorură de sodiu (sare de masă) NaCl – unitatea de formulă constă dintr-un atom de sodiu și un atom de clor; 3) fier Fe - o unitate de formulă constă dintr-un atom de fier.Asemenea unei molecule, o unitate de formulă este cea mai mică porțiune a unei substanțe care își păstrează proprietățile chimice.
Tabelul 4
Informații transmise prin diferite tipuri de formule
Tipul formulei |
Informații transmise prin formulă. |
|
| Cel mai simplu Molecular Structural Spațial |
|
|
Să luăm acum în considerare, folosind exemple, ce informații ne oferă diferite tipuri de formule.
1. Substanță: acid acetic. Cea mai simplă formulă este CH 2 O, formula moleculară este C 2 H 4 O 2, formula structurală
Cea mai simplă formulă ne spune că
1) acidul acetic conține carbon, hidrogen și oxigen;
2) în această substanță numărul de atomi de carbon se referă la numărul de atomi de hidrogen și numărul de atomi de oxigen, ca 1: 2: 1, adică N H: N C: N O = 1:2:1.
Formulă moleculară adaugă că
3) într-o moleculă de acid acetic sunt 2 atomi de carbon, 4 atomi de hidrogen și 2 atomi de oxigen.
Formula structurala adaugă că
4, 5) într-o moleculă doi atomi de carbon sunt legați între ei printr-o legătură simplă; unul dintre ei, în plus, este legat de trei atomi de hidrogen, fiecare cu o singură legătură, iar celălalt de doi atomi de oxigen, unul cu o legătură dublă și celălalt cu o legătură simplă; ultimul atom de oxigen este încă conectat printr-o legătură simplă cu al patrulea atom de hidrogen.
2. Substanță: clorura de sodiu.
Cea mai simplă formulă este NaCl.
1) Clorura de sodiu conține sodiu și clor.
2) În această substanță, numărul de atomi de sodiu este egal cu numărul de atomi de clor.
3. Substanță: fier.
Cea mai simplă formulă este Fe.
1) Această substanță conține doar fier, adică este o substanță simplă.
4. Substanță: acid trimetafosforic . Cea mai simplă formulă este HPO 3, formula moleculară este H 3 P 3 O 9, formula structurală
1) Acidul trimetafosforic conține hidrogen, fosfor și oxigen.
2) N H: N P: N O = 1:1:3.
3) Molecula este formată din trei atomi de hidrogen, trei atomi de fosfor și nouă atomi de oxigen.
4, 5) Trei atomi de fosfor și trei atomi de oxigen, alternând, formează un ciclu cu șase membri. Toate conexiunile din ciclu sunt simple. Fiecare atom de fosfor este, în plus, conectat la încă doi atomi de oxigen, unul cu o legătură dublă și celălalt cu o legătură simplă. Fiecare dintre cei trei atomi de oxigen legați prin legături simple la atomii de fosfor este, de asemenea, conectat printr-o legătură simplă la un atom de hidrogen.
| Acid fosforic – H3PO4(o altă denumire este acid ortofosforic) este o substanță transparentă, incoloră, cristalină, cu structură moleculară, care se topește la 42 o C. Această substanță se dizolvă foarte bine în apă și chiar absoarbe vaporii de apă din aer (higroscopic). Acidul fosforic este produs în cantități mari și este utilizat în primul rând la producerea îngrășămintelor fosfatice, dar și în industria chimică, la producerea chibriturilor și chiar în construcții. În plus, acidul fosforic este folosit la fabricarea cimentului în tehnologia dentară și este inclus în multe medicamente. Acest acid este destul de ieftin, așa că în unele țări, precum Statele Unite, acid fosforic foarte pur, foarte diluat cu apă, este adăugat băuturilor răcoritoare pentru a înlocui acidul citric scump. |
| Metan - CH 4. Dacă ai acasă o sobă pe gaz, atunci întâlnești în fiecare zi această substanță: gazul natural care arde în arzătoarele aragazului tău este 95% metan. Metanul este un gaz incolor și inodor, cu punctul de fierbere de –161 o C. Când este amestecat cu aerul, este exploziv, ceea ce explică exploziile și incendiile care apar uneori în minele de cărbune (o altă denumire a metanului este clapeta). Al treilea nume pentru metan - gaz de mlaștină - se datorează faptului că bulele din acest gaz special se ridică din fundul mlaștinilor, unde se formează ca urmare a activității anumitor bacterii. În industrie, metanul este folosit ca combustibil și materie primă pentru producerea altor substanțe.Metanul este cel mai simplu hidrocarbură. Această clasă de substanțe include și etanul (C 2 H 6), propanul (C 3 H 8), etilena (C 2 H 4), acetilena (C 2 H 2) și multe alte substanțe. |
Tabelul 5.Exemple de diferite tipuri de formule pentru unele substanțe-
Chimia este știința substanțelor, a proprietăților și transformărilor lor
.
Adică, dacă nu se întâmplă nimic cu substanțele din jurul nostru, atunci acest lucru nu se aplică chimiei. Dar ce înseamnă „nimic nu se întâmplă”? Dacă o furtună ne-a prins brusc pe câmp și eram cu toții udă, după cum se spune, „până la piele”, atunci aceasta nu este o transformare: la urma urmei, hainele erau uscate, dar s-au udat.
Dacă, de exemplu, luați un cui de fier, îl pileți și apoi îl asamblați pilitură de fier (Fe) , atunci nu este și aceasta o transformare: a fost un cui - a devenit pulbere. Dar dacă apoi asamblați dispozitivul și efectuați obținerea de oxigen (O 2): a se încălzi permanganat de potasiu(KMpO 4)și colectați oxigenul într-o eprubetă, apoi puneți aceste pilituri de fier înroșite în ea, apoi se vor aprinde cu o flacără strălucitoare și după ardere se vor transforma într-o pulbere maro. Și aceasta este și o transformare. Deci unde este chimia? În ciuda faptului că în aceste exemple se schimbă forma (cuia de fier) și starea îmbrăcămintei (uscate, umede), acestea nu sunt transformări. Cert este că unghia în sine a fost o substanță (fier) și a rămas așa, în ciuda formei sale diferite, iar hainele noastre au absorbit apa din ploaie și apoi au evaporat-o în atmosferă. Apa în sine nu s-a schimbat. Deci, ce sunt transformările din punct de vedere chimic?
Din punct de vedere chimic, transformările sunt acele fenomene care sunt însoțite de o modificare a compoziției unei substanțe. Să luăm ca exemplu aceeași unghie. Nu contează ce formă a luat după ce a fost depusă, ci după piesele colectate din el pilitură de fier plasat într-o atmosferă de oxigen – s-a transformat în oxid de fier(Fe 2 O 3 ) . Deci, s-a schimbat ceva până la urmă? Da, s-a schimbat. A existat o substanță numită cui, dar sub influența oxigenului s-a format o nouă substanță - element oxid glandă. Ecuația moleculară Această transformare poate fi reprezentată prin următoarele simboluri chimice:
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)
Pentru cineva neinițiat în chimie, imediat apar întrebări. Ce este „ecuația moleculară”, ce este Fe? De ce sunt numerele „4”, „3”, „2”? Care sunt numerele mici „2” și „3” din formula Fe 2 O 3? Asta înseamnă că este timpul să rezolvi totul în ordine.
Semne ale elementelor chimice.
În ciuda faptului că chimia începe să fie studiată în clasa a VIII-a, iar unii chiar mai devreme, mulți oameni îl cunosc pe marele chimist rus D.I. Mendeleev. Și, desigur, faimosul său „Tabel periodic al elementelor chimice”. Altfel, mai simplu, se numește „Tabelul periodic”.
În acest tabel, elementele sunt aranjate în ordinea corespunzătoare. Până în prezent, sunt cunoscute aproximativ 120. Numele multor elemente ne sunt cunoscute de mult timp. Acestea sunt: fier, aluminiu, oxigen, carbon, aur, siliciu. Anterior, folosim aceste cuvinte fără să ne gândim, identificându-le cu obiecte: un șurub de fier, un fir de aluminiu, oxigen în atmosferă, un inel de aur etc. etc. Dar, de fapt, toate aceste substanțe (șurub, sârmă, inel) constau din elementele lor corespunzătoare. Întregul paradox este că elementul nu poate fi atins sau ridicat. Cum așa? Sunt în tabelul periodic, dar nu le poți lua! Da exact. Un element chimic este un concept abstract (adică abstract) și este folosit în chimie, precum și în alte științe, pentru calcule, întocmirea ecuațiilor și rezolvarea de probleme. Fiecare element diferă de celălalt prin faptul că are propria sa caracteristică configurația electronică a unui atom. Numărul de protoni din nucleul unui atom este egal cu numărul de electroni din orbitalii săi. De exemplu, hidrogenul este elementul nr. 1. Atomul său este format din 1 proton și 1 electron. Heliul este elementul #2. Atomul său este format din 2 protoni și 2 electroni. Litiul este elementul #3. Atomul său este format din 3 protoni și 3 electroni. Darmstadtium – elementul nr. 110. Atomul său este format din 110 protoni și 110 electroni.
Fiecare element este desemnat printr-un anumit simbol, litere latine, și are o anumită lectură tradusă din latină. De exemplu, hidrogenul are simbolul "N", citit ca "hidrogeniu" sau "cenusa". Siliciul are simbolul „Si” citit ca „siliciu”. Mercur are un simbol "Hg"și se citește ca „hydrargyrum”. Și așa mai departe. Toate aceste notații pot fi găsite în orice manual de chimie de clasa a VIII-a. Principalul lucru pentru noi acum este să înțelegem că atunci când compunem ecuații chimice, este necesar să operam cu simbolurile indicate ale elementelor.
Substanțe simple și complexe.
Indicarea diferitelor substanțe cu simboluri unice ale elementelor chimice (Hg Mercur, Fe fier, Cu cupru, Zn zinc, Al aluminiu) desemnăm în esență substanțe simple, adică substanțe formate din atomi de același tip (conținând același număr de protoni și neutroni într-un atom). De exemplu, dacă substanțele fier și sulf interacționează, atunci ecuația va lua următoarea formă de scriere:
Fe + S = FeS (2)
Substanțele simple includ metale (Ba, K, Na, Mg, Ag), precum și nemetale (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). Mai mult, ar trebui să acorde atenție
o atenție deosebită faptului că toate metalele sunt desemnate prin simboluri unice: K, Ba, Ca, Al, V, Mg etc., iar nemetalele sunt fie simboluri simple: C, S, P, fie pot avea indici diferiți care indică structura lor moleculară: H2, CI2, O2, J2, P4, S8. În viitor, acest lucru va fi foarte important la alcătuirea ecuațiilor. Nu este deloc dificil de ghicit că substanțele complexe sunt substanțe formate din atomi de diferite tipuri, de exemplu,
1). Oxizi:
oxid de aluminiu Al2O3, 
oxid de sodiu Na2O,
oxid de cupru CuO,
oxid de zinc ZnO,
oxid de titan Ti2O3,
monoxid de carbon sau monoxid de carbon (+2) CO,
oxid de sulf (+6) SO 3
2). Motive:
hidroxid de fier(+3) Fe(OH)3,
hidroxid de cupru Cu(OH)2,
hidroxid de potasiu sau potasiu alcalin KOH,
hidroxid de sodiu NaOH.
3). Acizi:
acid clorhidric Acid clorhidric,
acid sulfuros H2SO3,
Acid azotic HNO3
4). Săruri:
tiosulfat de sodiu Na2S2O3,
sulfat de sodiu sau Sarea lui Glauber Na2SO4,
carbonat de calciu sau calcar CaCO 3,
clorura de cupru CuCl2
5). Materie organică:
acetat de sodiu CH 3 COONa,
metan CH 4,
acetilenă C2H2,
glucoză C6H12O6
În cele din urmă, după ce ne-am dat seama de structura diferitelor substanțe, putem începe să scriem ecuații chimice.
Ecuație chimică.
Cuvântul „ecuație” în sine este derivat din cuvântul „egalizare”, adică. împărțiți ceva în părți egale. În matematică, ecuațiile constituie aproape însăși esența acestei științe. De exemplu, puteți da o ecuație simplă în care părțile din stânga și din dreapta vor fi egale cu „2”:
40: (9 + 11) = (50 x 2) : (80 – 30);
Și în ecuațiile chimice același principiu: părțile stânga și dreaptă ale ecuației trebuie să corespundă aceluiași număr de atomi și elemente care participă la ele. Sau, dacă este dată o ecuație ionică, atunci în ea numărul de particule trebuie să îndeplinească și această cerință. O ecuație chimică este o reprezentare convențională a unei reacții chimice folosind formule chimice și simboluri matematice. O ecuație chimică reflectă în mod inerent una sau alta reacție chimică, adică procesul de interacțiune a substanțelor, în timpul căruia apar noi substanțe. De exemplu, este necesar scrie o ecuație moleculară reacţiile la care participă clorură de bariu BaCl2 și acid sulfuric H 2 SO 4. În urma acestei reacții, se formează un precipitat insolubil - sulfat de bariu BaSO 4 și acid clorhidric Acid clorhidric:
BaCl2 + H2SO4 = BaS04 + 2HCl (3)
În primul rând, este necesar să înțelegem că numărul mare „2” care se află în fața substanței HCl se numește coeficient, iar numerele mici „2”, „4” sub formulele BaCl 2, H 2 SO 4, BaSO 4 se numesc indici. Atât coeficienții, cât și indicii din ecuațiile chimice acționează ca multiplicatori, nu ca sume. Pentru a scrie corect o ecuație chimică, aveți nevoie atribuiți coeficienți în ecuația de reacție. Acum să începem să numărăm atomii elementelor din partea stângă și dreaptă a ecuației. În partea stângă a ecuației: substanța BaCl 2 conține 1 atom de bariu (Ba), 2 atomi de clor (Cl). În substanța H 2 SO 4: 2 atomi de hidrogen (H), 1 atom de sulf (S) și 4 atomi de oxigen (O). În partea dreaptă a ecuației: în substanța BaSO 4 există 1 atom de bariu (Ba), 1 atom de sulf (S) și 4 atomi de oxigen (O), în substanța HCl: 1 atom de hidrogen (H) și 1 clor atom (Cl). Rezultă că în partea dreaptă a ecuației numărul de atomi de hidrogen și clor este la jumătate mai mare decât în partea stângă. Prin urmare, înainte de formula HCl din partea dreaptă a ecuației, este necesar să puneți coeficientul „2”. Dacă acum adunăm numărul de atomi ale elementelor care participă la această reacție, atât în stânga cât și în dreapta, obținem următorul echilibru:
În ambele părți ale ecuației, numărul de atomi ai elementelor care participă la reacție este egal, prin urmare este compus corect.
Ecuație chimică și reacții chimice
După cum am aflat deja, ecuațiile chimice sunt o reflectare a reacțiilor chimice. Reacțiile chimice sunt acele fenomene în timpul cărora are loc transformarea unei substanțe în alta. Dintre diversitatea lor, se pot distinge două tipuri principale:
1). Reacții compuse
2). Reacții de descompunere.
Majoritatea covârșitoare a reacțiilor chimice aparțin reacțiilor de adiție, deoarece modificările compoziției sale pot apărea rar cu o substanță individuală dacă nu este expusă la influențe externe (dizolvare, încălzire, expunere la lumină). Nimic nu caracterizează mai bine un fenomen sau o reacție chimică decât modificările care apar în timpul interacțiunii a două sau mai multe substanțe. Astfel de fenomene pot apărea spontan și pot fi însoțite de creșterea sau scăderea temperaturii, efecte de lumină, schimbări de culoare, formare de sedimente, eliberare de produse gazoase și zgomot.
Pentru claritate, prezentăm mai multe ecuații care reflectă procesele reacțiilor compuse, în timpul cărora obținem clorura de sodiu(NaCl), clorura de zinc(ZnCl2), precipitat de clorură de argint(AgCl), clorura de aluminiu(AlCl3)
Cl 2 + 2Nа = 2NaCl (4)
CuCl 2 + Zn = ZnCl 2 + Cu (5)
AgNO 3 + KCl = AgCl + 2KNO 3 (6)
3HCI + Al(OH)3 = AlCl3 + 3H2O (7)
Dintre reacțiile compusului, trebuie menționate în mod special următoarele: : substituţie (5), schimb valutar (6), iar ca caz special al unei reacții de schimb - reacția neutralizare (7).
Reacțiile de substituție includ acelea în care atomii unei substanțe simple înlocuiesc atomii unuia dintre elementele unei substanțe complexe. În exemplul (5), atomii de zinc înlocuiesc atomii de cupru din soluția de CuCl 2 , în timp ce zincul trece în sarea solubilă ZnCl 2 , iar cuprul este eliberat din soluție în stare metalică.
Reacțiile de schimb includ acele reacții în care două substanțe complexe își schimbă părțile constitutive. În cazul reacției (6), sărurile solubile AgNO3 și KCl, atunci când ambele soluții sunt fuzionate, formează un precipitat insolubil al sării AgCl. În același timp, își schimbă părțile constitutive - cationi si anioni. La anionii NO 3 se adaugă cationii de potasiu K+, iar la anionii Cl- se adaugă cationii de argint Ag+.
Un caz special, special al reacțiilor de schimb este reacția de neutralizare. Reacțiile de neutralizare includ acele reacții în care acizii reacționează cu bazele, ducând la formarea de sare și apă. În exemplul (7), acidul clorhidric HCI reacţionează cu baza Al(OH)3 pentru a forma sarea AlCl3 şi apă. În acest caz, cationii de aluminiu Al 3+ din bază sunt schimbați cu anioni Cl - din acid. Ce se întâmplă până la urmă neutralizarea acidului clorhidric.
Reacțiile de descompunere includ acelea în care dintr-o substanță complexă se formează două sau mai multe substanțe noi simple sau complexe, dar cu o compoziție mai simplă. Exemple de reacții includ cele în procesul cărora 1) se descompune. Azotat de potasiu(KNO 3) cu formarea nitritului de potasiu (KNO 2) și oxigenului (O 2); 2). Permanganat de potasiu(KMnO 4): se formează manganat de potasiu (K 2 MnO 4), oxid de mangan(MnO2) şi oxigen (O2); 3). Carbonat de calciu sau marmură; în proces se formează carbonicgaz(CO2) și oxid de calciu(CaO)
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
CaCO 3 = CaO + CO 2 (10)
În reacția (8), dintr-o substanță complexă se formează un complex și o substanță simplă. În reacția (9) există două complexe și una simplă. În reacția (10) există două substanțe complexe, dar mai simple ca compoziție
Toate clasele de substanțe complexe sunt supuse descompunerii:
1). Oxizi: oxid de argint 2Ag 2 O = 4Ag + O 2 (11)
2). Hidroxizi: hidroxid de fier 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)
3). Acizi: acid sulfuric H2SO4 = SO3 + H2O (13)
4). Săruri: carbonat de calciu CaCO 3 = CaO + CO 2 (14)
5). Materie organică: fermentarea alcoolică a glucozei
C 6 H 12 O 6 = 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)
Conform unei alte clasificări, toate reacțiile chimice pot fi împărțite în două tipuri: reacțiile care eliberează căldură se numesc exotermic, și reacții care apar cu absorbția căldurii - endotermic. Criteriul pentru astfel de procese este efectul termic al reacției. De regulă, reacțiile exoterme includ reacțiile de oxidare, adică. interacțiunea cu oxigenul, de exemplu arderea metanului:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q (16)
și la reacțiile endoterme - reacții de descompunere deja menționate mai sus (11) - (15). Semnul Q de la sfârșitul ecuației indică dacă căldura este eliberată (+Q) sau absorbită (-Q) în timpul reacției:
CaCO 3 = CaO+CO 2 - Q (17)
De asemenea, puteți lua în considerare toate reacțiile chimice în funcție de tipul de modificare a gradului de oxidare a elementelor implicate în transformările lor. De exemplu, în reacția (17), elementele care participă la ea nu își schimbă stările de oxidare:
Ca +2 C +4 O 3 -2 = Ca +2 O -2 +C +4 O 2 -2 (18)
Și în reacția (16), elementele își schimbă stările de oxidare:
2Mg0 + O20 = 2Mg +20-2
Reacțiile de acest tip sunt redox . Acestea vor fi luate în considerare separat. Pentru a compune ecuații pentru reacții de acest tip, trebuie să utilizați metoda semireacției si aplica ecuația echilibrului electronic.
După prezentarea diferitelor tipuri de reacții chimice, puteți trece la principiul alcătuirii ecuațiilor chimice sau, cu alte cuvinte, selectarea coeficienților din stânga și din dreapta.
Mecanisme de alcătuire a ecuațiilor chimice.
Indiferent de tipul căruia îi aparține o reacție chimică, înregistrarea acesteia (ecuația chimică) trebuie să corespundă condiției ca numărul de atomi înainte și după reacție să fie egal.
Există ecuații (17) care nu necesită egalizare, adică. plasarea coeficienților. Dar în majoritatea cazurilor, ca în exemplele (3), (7), (15), este necesar să se întreprindă acțiuni care vizează egalizarea părților stânga și dreaptă ale ecuației. Ce principii ar trebui urmate în astfel de cazuri? Există vreun sistem de selectare a cotelor? Există, și nu numai unul. Astfel de sisteme includ:
1). Selectarea coeficienților conform formulelor date.
2). Compilarea prin valenţe a substanţelor care reacţionează.
3). Aranjarea substanţelor care reacţionează în funcţie de stările de oxidare.
În primul caz, se presupune că știm formulele substanțelor care reacţionează atât înainte, cât şi după reacţie. De exemplu, având în vedere următoarea ecuație:
N 2 + O 2 → N 2 O 3 (19)
Se acceptă în general că până la stabilirea egalității între atomii elementelor înainte și după reacție, semnul egal (=) nu este plasat în ecuație, ci este înlocuit cu o săgeată (→). Acum să trecem la ajustarea reală. În partea stângă a ecuației sunt 2 atomi de azot (N 2) și doi atomi de oxigen (O 2), iar în partea dreaptă sunt doi atomi de azot (N 2) și trei atomi de oxigen (O 3). Nu este nevoie să-l egalizezi din punct de vedere al numărului de atomi de azot, dar din punct de vedere al oxigenului este necesar să se realizeze egalitatea, deoarece înainte de reacție erau implicați doi atomi, iar după reacție erau trei atomi. Să facem următoarea diagramă:
înainte de reacție după reacție
O 2 O 3
Să determinăm cel mai mic multiplu dintre numărul dat de atomi, acesta va fi „6”.
O 2 O 3
\ 6 /
Să împărțim acest număr din partea stângă a ecuației oxigenului la „2”. Obținem numărul „3” și îl punem în ecuația de rezolvat:
N2 + 3O2 →N2O3
Împărțim, de asemenea, numărul „6” pentru partea dreaptă a ecuației la „3”. Obținem numărul „2” și îl punem, de asemenea, în ecuația de rezolvat:
N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3
Numărul de atomi de oxigen de pe ambele părți din stânga și din dreapta ecuației a devenit egal, respectiv, 6 atomi fiecare:
Dar numărul de atomi de azot de pe ambele părți ale ecuației nu va corespunde unul cu celălalt:
Cel din stânga are doi atomi, cel din dreapta patru atomi. Prin urmare, pentru a obține egalitate, este necesar să se dubleze cantitatea de azot din partea stângă a ecuației, setând coeficientul la „2”:
Astfel, se observă egalitatea în azot și, în general, ecuația ia forma:
2N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3
Acum, în ecuație, puteți pune un semn egal în loc de o săgeată:
2N 2 + 3О 2 = 2N 2 О 3 (20)
Să dăm un alt exemplu. Este dată următoarea ecuație de reacție:
P + Cl 2 → PCl 5
În partea stângă a ecuației există 1 atom de fosfor (P) și doi atomi de clor (Cl 2), iar în partea dreaptă există un atom de fosfor (P) și cinci atomi de oxigen (Cl 5). Nu este nevoie să-l egalizezi din punct de vedere al numărului de atomi de fosfor, dar din punct de vedere al clorului este necesar să se realizeze egalitatea, deoarece înainte de reacție erau implicați doi atomi, iar după reacție erau cinci atomi. Să facem următoarea diagramă:
înainte de reacție după reacție
CI2CI5
Să determinăm cel mai mic multiplu dintre numărul dat de atomi, acesta va fi „10”.
CI2CI5
\ 10 /
Împărțiți acest număr din partea stângă a ecuației clorului cu „2”. Să obținem numărul „5” și să îl punem în ecuația de rezolvat:
P + 5Cl 2 → PCl 5
Împărțim, de asemenea, numărul „10” pentru partea dreaptă a ecuației la „5”. Obținem numărul „2” și îl punem, de asemenea, în ecuația de rezolvat:
P + 5Cl 2 → 2РCl 5
Numărul de atomi de clor de pe ambele părți din stânga și din dreapta ecuației a devenit egal, respectiv, 10 atomi fiecare:
Dar numărul de atomi de fosfor de pe ambele părți ale ecuației nu va corespunde unul cu celălalt:
Prin urmare, pentru a obține egalitate, este necesar să se dubleze cantitatea de fosfor din partea stângă a ecuației prin stabilirea coeficientului „2”:
Astfel, se observă egalitatea în fosfor și, în general, ecuația ia forma:
2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)
La alcătuirea ecuaţiilor după valențe trebuie dat determinarea valențeiși setați valori pentru cele mai cunoscute elemente. Valenta este unul dintre conceptele folosite anterior, dar nu este folosit in prezent intr-un numar de programe scolare. Dar cu ajutorul lui este mai ușor de explicat principiile întocmirii ecuațiilor reacțiilor chimice. Valenta este inteles ca numărul de legături chimice pe care le poate forma un atom cu altul sau alți atomi . Valența nu are semn (+ sau -) și este indicată cu cifre romane, de obicei deasupra simbolurilor elementelor chimice, de exemplu:
De unde aceste valori? Cum să le folosiți când scrieți ecuații chimice? Valorile numerice ale valențelor elementelor coincid cu numărul lor de grup din Tabelul periodic al elementelor chimice de D.I. Mendeleev (Tabelul 1).
Pentru alte elemente valorile de valență pot avea alte valori, dar niciodată mai mari decât numărul grupului în care se află. Mai mult, pentru numerele de grup pare (IV și VI), valențele elementelor iau doar valori pare, iar pentru cele impare pot avea atât valori pare, cât și impare (Tabelul 2).
Desigur, există excepții de la valorile de valență pentru unele elemente, dar în fiecare caz specific aceste puncte sunt de obicei specificate. Acum să luăm în considerare principiul general al compunerii ecuațiilor chimice bazate pe valențe date pentru anumite elemente. Cel mai adesea, această metodă este acceptabilă în cazul elaborării ecuațiilor reacțiilor chimice ale compușilor substanțelor simple, de exemplu, atunci când interacționează cu oxigenul ( reactii de oxidare). Să presupunem că trebuie să afișați o reacție de oxidare aluminiu. Dar să ne amintim că metalele sunt desemnate prin atomi unici (Al), iar nemetalele în stare gazoasă sunt desemnate prin indicii „2” - (O 2). Mai întâi, să scriem schema generală de reacție:
Al + О 2 →AlО
În această etapă, nu se știe încă care ar trebui să fie ortografia corectă pentru oxidul de aluminiu. Și tocmai în această etapă ne va veni în ajutor cunoașterea valențelor elementelor. Pentru aluminiu și oxigen, să le punem deasupra formulei așteptate a acestui oxid:
III II
Al O
După aceea, „cruce”-pe-„cruce” pentru aceste simboluri de elemente vom pune indicii corespunzători în partea de jos:
III II
Al2O3
Compoziția unui compus chimic Al203 determinat. Diagrama ulterioară a ecuației reacției va lua forma:
Al+ O2 →Al2O3
Tot ce rămâne este să-și egalizeze părțile din stânga și din dreapta. Să procedăm în același mod ca și în cazul alcătuirii ecuației (19). Să egalăm numărul de atomi de oxigen găsind cel mai mic multiplu:
înainte de reacție după reacție
O 2 O 3
\ 6 /
Să împărțim acest număr din partea stângă a ecuației oxigenului la „2”. Să obținem numărul „3” și să îl punem în ecuația care se rezolvă. Împărțim, de asemenea, numărul „6” pentru partea dreaptă a ecuației la „3”. Obținem numărul „2” și îl punem, de asemenea, în ecuația de rezolvat:
Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Pentru a obține egalitatea în aluminiu, este necesar să-i ajustați cantitatea din partea stângă a ecuației, setând coeficientul la „4”:
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Astfel, se observă egalitatea pentru aluminiu și oxigen și, în general, ecuația va lua forma finală:
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 (22)
Folosind metoda valenței, puteți prezice ce substanță se formează în timpul unei reacții chimice și cum va arăta formula acesteia. Să presupunem că compusul a reacționat cu azotul și hidrogenul cu valențele corespunzătoare III și I. Să scriem schema generală de reacție:
N2 + N2 → NH
Pentru azot și hidrogen, să punem valențele deasupra formulei așteptate a acestui compus:
Ca și înainte, „cruce”-pe-„cruce” pentru aceste simboluri de elemente, să punem mai jos indicii corespunzători:
III I
NH3
Diagrama ulterioară a ecuației reacției va lua forma:
N2 + N2 → NH3
Echivalând într-un mod binecunoscut, prin cel mai mic multiplu pentru hidrogen egal cu „6”, obținem coeficienții necesari și ecuația în ansamblu:
N2 + 3H2 = 2NH3 (23)
La alcătuirea ecuaţiilor conform stări de oxidare reactanți, este necesar să ne amintim că starea de oxidare a unui anumit element este numărul de electroni acceptați sau renunțați în timpul unei reacții chimice. Starea de oxidare în compuși Practic, coincide numeric cu valorile de valență ale elementului. Dar ele diferă prin semn. De exemplu, pentru hidrogen, valența este I, iar starea de oxidare este (+1) sau (-1). Pentru oxigen, valența este II, iar starea de oxidare este -2. Pentru azot, valențele sunt I, II, III, IV, V, iar stările de oxidare sunt (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) , etc. Stările de oxidare ale elementelor cel mai des utilizate în ecuații sunt prezentate în Tabelul 3.
În cazul reacțiilor compuse, principiul compilării ecuațiilor prin stări de oxidare este același ca și la compilarea prin valențe. De exemplu, să dăm ecuația pentru oxidarea clorului cu oxigen, în care clorul formează un compus cu o stare de oxidare de +7. Să notăm ecuația propusă:
CI2 + O2 → ClO
Să plasăm stările de oxidare ale atomilor corespunzători peste compusul propus ClO:
Ca și în cazurile anterioare, stabilim că este necesar formula compusă va lua forma:
7 -2
CI207
Ecuația reacției va lua următoarea formă:
CI2 + O2 → CI2O7
Echivalând pentru oxigen, găsind cel mai mic multiplu între doi și șapte, egal cu „14”, stabilim în cele din urmă egalitatea:
2Cl 2 + 7O 2 = 2Cl 2 O 7 (24)
O metodă ușor diferită trebuie utilizată cu stările de oxidare atunci când se compun reacții de schimb, neutralizare și substituție. În unele cazuri, este dificil de aflat: ce compuși se formează în timpul interacțiunii substanțelor complexe?
Cum să afli: ce se va întâmpla în procesul de reacție?
Într-adevăr, de unde știi ce produse de reacție pot apărea în timpul unei anumite reacții? De exemplu, ce se formează când reacționează azotatul de bariu și sulfatul de potasiu?
Ba(NO 3) 2 + K 2 SO 4 → ?
Poate BaK 2 (NO 3) 2 + SO 4? Sau Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Sau altceva? Desigur, în timpul acestei reacții se formează următorii compuși: BaS04 și KNO3. Cum se știe asta? Și cum să scrieți corect formulele substanțelor? Să începem cu ceea ce este cel mai adesea trecut cu vederea: însuși conceptul de „reacție de schimb”. Aceasta înseamnă că în aceste reacții substanțele își schimbă părțile constitutive între ele. Deoarece reacțiile de schimb se desfășoară în mare parte între baze, acizi sau săruri, părțile cu care vor fi schimbate sunt cationii metalici (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), ionii H + sau OH-, anioni - resturi acide, (CI-, NO32-, SO32-, SO42-, CO32-, PO43-). În general, reacția de schimb poate fi dată în următoarea notație:
Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)
Unde Kt1 și Kt2 sunt cationi metalici (1) și (2), iar An1 și An2 sunt anionii lor corespunzători (1) și (2). În acest caz, este necesar să se țină cont de faptul că în compuși înainte și după reacție, cationii sunt întotdeauna instalați pe primul loc, iar anionii sunt pe locul doi. Prin urmare, dacă reacția are loc clorura de potasiuȘi nitrat de argint, ambele în stare dizolvată
KCI + AgNO3 →
apoi în procesul său se formează substanțele KNO 3 și AgCl și ecuația corespunzătoare va lua forma:
KCl + AgNO3 =KNO3 + AgCl (26)
În timpul reacțiilor de neutralizare, protonii din acizi (H +) se vor combina cu anioni hidroxil (OH -) pentru a forma apă (H 2 O):
HCl + KOH = KCI + H2O (27)
Stările de oxidare ale cationilor metalici și încărcăturile anionilor reziduurilor acide sunt indicate în tabelul de solubilitate a substanțelor (acizi, săruri și baze în apă). Linia orizontală arată cationii metalici, iar linia verticală prezintă anionii reziduurilor acide.
Pe baza acestui fapt, atunci când se elaborează o ecuație pentru o reacție de schimb, este necesar mai întâi să se stabilească în partea stângă stările de oxidare ale particulelor primite în acest proces chimic. De exemplu, trebuie să scrieți o ecuație pentru interacțiunea dintre clorura de calciu și carbonatul de sodiu. Să creăm diagrama inițială a acestei reacții:
CaCI + NaC03 →
Ca2+ CI - + Na + CO32- →
După ce a efectuat acțiunea deja cunoscută „încrucișare” pe „încrucișare”, determinăm formulele reale ale substanțelor inițiale:
CaCI2 + Na2CO3 →
Pe baza principiului schimbului de cationi și anioni (25), vom stabili formule preliminare pentru substanțele formate în timpul reacției:
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + NaCl
Să plasăm încărcăturile corespunzătoare deasupra cationilor și anionilor lor:
Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -
Formule de substanțe scris corect, în conformitate cu încărcăturile de cationi și anioni. Să creăm o ecuație completă, egalând părțile stânga și dreaptă pentru sodiu și clor:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl (28)
Ca un alt exemplu, iată ecuația pentru reacția de neutralizare dintre hidroxidul de bariu și acidul fosforic:
VaON + NPO 4 →
Să plasăm sarcinile corespunzătoare peste cationi și anioni:
Ba2+ OH- + H + PO43- →
Să determinăm formulele reale ale substanțelor inițiale:
Ba(OH)2 + H3P04 →
Pe baza principiului schimbului de cationi si anioni (25), vom stabili formule preliminare pentru substantele formate in timpul reactiei, tinand cont ca in timpul unei reactii de schimb una dintre substante trebuie sa fie in mod necesar apa:
Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 2+ PO 4 3- + H 2 O
Să determinăm notația corectă pentru formula sării formate în timpul reacției:
Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O
Să egalăm partea stângă a ecuației pentru bariu:
3Ba (OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O
Deoarece în partea dreaptă a ecuației reziduul de acid ortofosforic este luat de două ori, (PO 4) 2, atunci în stânga este, de asemenea, necesar să se dubleze cantitatea acestuia:
3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O
Rămâne să se potrivească numărul de atomi de hidrogen și oxigen din partea dreaptă a apei. Deoarece în stânga numărul total de atomi de hidrogen este 12, în dreapta trebuie să corespundă și cu doisprezece, prin urmare înainte de formula apei este necesar stabiliți coeficientul„6” (deoarece molecula de apă are deja 2 atomi de hidrogen). Pentru oxigen se observă și egalitatea: în stânga este 14 și în dreapta este 14. Deci, ecuația are forma corectă scrisă:
3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O (29)
Posibilitatea de reacții chimice
Lumea este formată dintr-o mare varietate de substanțe. Numărul variantelor de reacții chimice dintre ele este de asemenea incalculabil. Dar, după ce am scris cutare sau cutare ecuație pe hârtie, putem spune că o reacție chimică îi va corespunde? Există o concepție greșită că dacă este corect stabiliți șanseleîn ecuație, atunci va fi fezabil în practică. De exemplu, dacă luăm soluție de acid sulfuricși pune-l în ea zinc, atunci puteți observa procesul de degajare a hidrogenului:
Zn+ H2SO4 = ZnSO4 + H2 (30)
Dar dacă cuprul este aruncat în aceeași soluție, atunci procesul de degajare a gazului nu va fi observat. Reacția nu este fezabilă.
Cu+ H2S04≠
Dacă se ia acid sulfuric concentrat, acesta va reacționa cu cuprul:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)
În reacția (23) dintre gazele azot și hidrogen, observăm echilibru termodinamic, acestea. câte molecule amoniacul NH3 se formează pe unitate de timp, aceeași cantitate din ele se va descompune înapoi în azot și hidrogen. Schimbarea echilibrului chimic se poate realiza prin creșterea presiunii și scăderea temperaturii
N2 + 3H2 = 2NH3
Dacă iei soluție de hidroxid de potasiuși o toarnă peste el soluție de sulfat de sodiu, atunci nu se vor observa modificări, reacția nu va fi fezabilă:
KOH + Na2S04≠
Soluție de clorură de sodiu atunci când interacționează cu brom, acesta nu va forma brom, în ciuda faptului că această reacție poate fi clasificată ca o reacție de substituție:
NaCI + Br2≠
Care sunt motivele unor astfel de discrepanțe? Ideea este că nu este suficient doar să determinați corect formule compuse, este necesar să cunoașteți specificul interacțiunii metalelor cu acizii, să folosiți cu pricepere tabelul de solubilitate a substanțelor și să cunoașteți regulile de substituție în seria de activități a metalelor și halogenilor. Acest articol subliniază doar cele mai de bază principii despre cum atribuiți coeficienți în ecuațiile de reacție, Cum scrie ecuații moleculare, Cum determina compoziția unui compus chimic.
Chimia, ca știință, este extrem de diversă și cu mai multe fațete. Articolul de mai sus reflectă doar o mică parte din procesele care au loc în lumea reală. Tipuri, ecuații termochimice, electroliză, procese de sinteză organică și multe, multe altele. Dar mai multe despre asta în articolele viitoare.
site-ul web, atunci când copiați materialul integral sau parțial, este necesar un link către sursă.
Ei bine, pentru a ne completa cunoștințele cu alcoolii, voi da și formula unei alte substanțe cunoscute - colesterolul. Nu toată lumea știe că este un alcool monohidric!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
Am marcat gruparea hidroxil din el cu roșu.
Acizi carboxilici
Orice vinificator știe că vinul trebuie păstrat fără acces la aer. Altfel se va acri. Dar chimiștii știu motivul - dacă adăugați un alt atom de oxigen la un alcool, obțineți un acid.Să ne uităm la formulele de acizi care sunt obținute din alcooli deja familiari nouă:
| Substanţă | Formula scheletică | Formula brută | ||
|---|---|---|---|---|
| Acid metan (acid formic) |
H/C`|O|\OH | HCOOH | O//\OH | |
| Acidul etanoic (acid acetic) |
H-C-C\OH; H|#C|H | CH3-COOH | /`|O|\OH | |
| Acidul propanic (acid metilacetic) |
H-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H | CH3-CH2-COOH | \/`|O|\OH | |
| Acid butanoic (acid butiric) |
H-C-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | CH3-CH2-CH2-COOH | /\/`|O|\OH | |
| Formula generalizată | (R)-C\OH | (R)-COOH sau (R)-CO2H | (R)/`|O|\OH |
O caracteristică distinctivă a acizilor organici este prezența unei grupări carboxil (COOH), care conferă acestor substanțe proprietăți acide.
Oricine a încercat oțetul știe că este foarte acru. Motivul pentru aceasta este prezența acidului acetic în el. De obicei, oțetul de masă conține între 3 și 15% acid acetic, restul (în mare parte) apă. Consumul de acid acetic sub formă nediluată reprezintă un pericol pentru viață.
Acizii carboxilici pot avea mai multe grupări carboxil. În acest caz se numesc: dibazic, tribazic etc...
Produsele alimentare conțin mulți alți acizi organici. Iată doar câteva dintre ele:
Denumirea acestor acizi corespunde produselor alimentare în care sunt conținuți. Apropo, vă rugăm să rețineți că aici există acizi care au și o grupare hidroxil, caracteristică alcoolilor. Astfel de substanțe sunt numite acizi hidroxicarboxilici(sau hidroxiacizi).
Mai jos, sub fiecare dintre acizi, se află un semn care specifică denumirea grupului de substanțe organice din care face parte.
Radicalii
Radicalii sunt un alt concept care a influențat formulele chimice. Cuvântul în sine este probabil cunoscut de toată lumea, dar în chimie radicalii nu au nimic în comun cu politicienii, rebelii și alți cetățeni cu o poziție activă.
Aici acestea sunt doar fragmente de molecule. Și acum ne vom da seama ce îi face speciali și ne vom familiariza cu un nou mod de a scrie formule chimice.
Formulele generalizate au fost deja menționate de mai multe ori în text: alcooli - (R)-OH și acizi carboxilici - (R)-COOH. Permiteți-mi să vă reamintesc că -OH și -COOH sunt grupuri funcționale. Dar R este un radical. Nu degeaba el este descris ca litera R.
Pentru a fi mai specific, un radical monovalent este o parte a unei molecule lipsite de un atom de hidrogen. Ei bine, dacă scădeți doi atomi de hidrogen, obțineți un radical bivalent.
Radicalii din chimie și-au primit propriile nume. Unii dintre ei chiar au primit denumiri latine similare cu denumirile elementelor. Și în plus, uneori în formule radicalii pot fi indicați sub formă prescurtată, care amintește mai mult de formulele brute.
Toate acestea sunt demonstrate în tabelul următor.
| Nume | Formula structurala | Desemnare | Formula pe scurt | Exemplu de alcool | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Metil | CH3-() | Pe mine | CH3 | (Me)-OH | CH3OH | |
| Etil | CH3-CH2-() | Et | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Am tăiat | CH3-CH2-CH2-() | Relatii cu publicul | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| izopropil | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| Fenil | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Cred că totul este clar aici. Vreau doar să vă atrag atenția asupra rubricii în care sunt date exemple de alcooli. Unii radicali sunt scrieți într-o formă care seamănă cu formula brută, dar grupul funcțional este scris separat. De exemplu, CH3-CH2-OH se transformă în C2H5OH.
Și pentru lanțurile ramificate, cum ar fi izopropilul, se folosesc structuri cu paranteze.
Există și un astfel de fenomen ca radicali liberi. Aceștia sunt radicali care, din anumite motive, s-au separat de grupurile funcționale. În acest caz, una dintre regulile cu care am început să studiem formulele este încălcată: numărul de legături chimice nu mai corespunde cu valența unuia dintre atomi. Ei bine, sau putem spune că una dintre conexiuni devine deschisă la un capăt. Radicalii liberi trăiesc de obicei pentru o perioadă scurtă de timp, deoarece moleculele tind să revină la o stare stabilă.
Introducere în azot. Amine
Îmi propun să facem cunoștință cu un alt element care face parte din mulți compuși organici. Acest azot.
Este notat cu litera latină Nși are o valență de trei.
Să vedem ce substanțe se obțin dacă se adaugă azot la hidrocarburile cunoscute:
| Substanţă | Formula structurală extinsă | Formula structurală simplificată | Formula scheletică | Formula brută |
|---|---|---|---|---|
| Aminometan (metilamină) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Aminoetan (etilamina) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Dimetilamină | 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 (Anilină) |
H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| Trietilamina | $panta(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<`|/>\| |
După cum probabil ați ghicit deja din nume, toate aceste substanțe sunt unite sub denumirea generală amine. Se numește grupa funcțională ()-NH2 grupa amino. Iată câteva formule generale de amine:
În general, nu există inovații speciale aici. Dacă aceste formule vă sunt clare, atunci vă puteți angaja în siguranță în studii suplimentare ale chimiei organice folosind un manual sau internetul.
Dar aș vrea să vorbesc și despre formulele din chimia anorganică. Veți vedea cât de ușor va fi să le înțelegeți după ce ați studiat structura moleculelor organice.
Formule raționale
Nu trebuie concluzionat că chimia anorganică este mai ușoară decât chimia organică. Desigur, moleculele anorganice tind să arate mult mai simple, deoarece nu tind să formeze structuri complexe precum hidrocarburile. Dar apoi trebuie să studiem mai mult de o sută de elemente care alcătuiesc tabelul periodic. Și aceste elemente tind să se combine în funcție de proprietățile lor chimice, dar cu numeroase excepții.
Deci, nu vă voi spune nimic din toate acestea. Subiectul articolului meu este formulele chimice. Și cu ei totul este relativ simplu.
Cel mai adesea folosit în chimia anorganică formule raționale. Și acum ne vom da seama cum diferă de cele deja familiare nouă.
În primul rând, să ne familiarizăm cu un alt element - calciul. Acesta este, de asemenea, un element foarte comun.
Este desemnat Cași are o valență de două. Să vedem ce compuși formează cu carbonul, oxigenul și hidrogenul pe care îi cunoaștem.
| Substanţă | Formula structurala | Formula rațională | Formula brută |
|---|---|---|---|
| Oxid de calciu | Ca=O | CaO | |
| Hidroxid de calciu | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Carbonat de calciu | $slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| Bicarbonat de calciu | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| Acid carbonic | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
La prima vedere, puteți vedea că formula rațională este ceva între o formulă structurală și una brută. Dar nu este încă foarte clar cum sunt obținute. Pentru a înțelege semnificația acestor formule, trebuie să luați în considerare reacțiile chimice la care participă substanțele.
Calciul în forma sa pură este un metal alb moale. Nu apare în natură. Dar este foarte posibil să-l cumpărați la un magazin de produse chimice. De obicei, este depozitat în borcane speciale fără acces la aer. Pentru că în aer reacționează cu oxigenul. De fapt, de aceea nu apare în natură.
Deci, reacția calciului cu oxigenul:
2Ca + O2 -> 2CaO
Numărul 2 dinaintea formulei unei substanțe înseamnă că 2 molecule sunt implicate în reacție.
Calciul și oxigenul produc oxid de calciu. De asemenea, această substanță nu apare în natură, deoarece reacționează cu apa:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Rezultatul este hidroxid de calciu. Dacă vă uitați îndeaproape la formula sa structurală (în tabelul anterior), puteți vedea că este format dintr-un atom de calciu și două grupări hidroxil, cu care suntem deja familiarizați.
Acestea sunt legile chimiei: dacă la o substanță organică se adaugă o grupare hidroxil, se obține un alcool, iar dacă se adaugă la un metal, se obține un hidroxid.
Dar hidroxidul de calciu nu apare în natură din cauza prezenței dioxidului de carbon în aer. Cred că toată lumea a auzit de acest gaz. Se formează în timpul respirației oamenilor și animalelor, arderii cărbunelui și a produselor petroliere, în timpul incendiilor și erupțiilor vulcanice. Prin urmare, este întotdeauna prezent în aer. Dar se dizolvă și destul de bine în apă, formând acid carbonic:
CO2 + H2O<=>H2CO3
Semn<=>indică faptul că reacția poate decurge în ambele direcții în aceleași condiții.
Astfel, hidroxidul de calciu, dizolvat în apă, reacționează cu acidul carbonic și se transformă în carbonat de calciu ușor solubil:
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
O săgeată în jos înseamnă că, în urma reacției, substanța precipită.
Odată cu contactul suplimentar al carbonatului de calciu cu dioxidul de carbon în prezența apei, are loc o reacție reversibilă pentru a forma o sare acidă - bicarbonat de calciu, care este foarte solubilă în apă.
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
Acest proces afectează duritatea apei. Când temperatura crește, bicarbonatul se transformă din nou în carbonat. Prin urmare, în regiunile cu apă dură, în ibrice se formează solzi.
Creta, calcarul, marmura, tuful și multe alte minerale sunt în mare parte compuse din carbonat de calciu. Se găsește și în corali, cochilii de moluște, oase de animale etc...
Dar dacă carbonatul de calciu este încălzit la căldură foarte mare, se va transforma în oxid de calciu și dioxid de carbon.
Această scurtă poveste despre ciclul calciului în natură ar trebui să explice de ce sunt necesare formule raționale. Deci, formulele raționale sunt scrise astfel încât grupurile funcționale să fie vizibile. In cazul nostru este:
În plus, elementele individuale - Ca, H, O (în oxizi) - sunt, de asemenea, grupuri independente.Ioni
Cred că este timpul să facem cunoștință cu ionii. Acest cuvânt este probabil familiar tuturor. Și după ce am studiat grupurile funcționale, nu ne costă nimic să ne dăm seama care sunt acești ioni.
În general, natura legăturilor chimice este de obicei că unele elemente renunță la electroni, în timp ce altele îi câștigă. Electronii sunt particule cu sarcină negativă. Un element cu o completare completă de electroni are sarcină zero. Dacă a dat un electron, atunci sarcina lui devine pozitivă, iar dacă l-a acceptat, atunci devine negativă. De exemplu, hidrogenul are un singur electron, la care renunță destul de ușor, transformându-se într-un ion pozitiv. Există o intrare specială pentru aceasta în formule chimice:
H2O<=>H^+ + OH^-
Aici vedem asta ca rezultat disociere electrolitică apa se descompune într-un ion de hidrogen încărcat pozitiv și o grupă OH încărcată negativ. Ionul OH^- se numește ion hidroxid. Nu trebuie confundat cu gruparea hidroxil, care nu este un ion, ci o parte dintr-un fel de moleculă. Semnul + sau - din colțul din dreapta sus arată încărcarea ionului.
Dar acidul carbonic nu există niciodată ca substanță independentă. De fapt, este un amestec de ioni de hidrogen și ioni de carbonat (sau ioni de bicarbonat):
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Ionul carbonat are o sarcină de 2-. Aceasta înseamnă că i s-au adăugat doi electroni.
Se numesc ioni încărcați negativ anionii. De obicei, acestea includ reziduuri acide.
Ioni încărcați pozitiv - cationi. Cel mai adesea acestea sunt hidrogen și metale.
Și aici, probabil, puteți înțelege pe deplin sensul formulelor raționale. În ele este scris mai întâi cationul, urmat de anion. Chiar dacă formula nu conține nicio taxă.
Probabil că deja ghiciți că ionii pot fi descriși nu numai prin formule raționale. Iată formula scheletică a anionului bicarbonat:
Aici sarcina este indicată direct lângă atomul de oxigen, care a primit un electron în plus și, prin urmare, a pierdut o linie. Mai simplu spus, fiecare electron suplimentar reduce numărul de legături chimice descrise în formula structurală. Pe de altă parte, dacă un nod al formulei structurale are semnul +, atunci are un stick suplimentar. Ca întotdeauna, acest fapt trebuie demonstrat cu un exemplu. Dar printre substanțele cunoscute nouă nu există un singur cation care să fie format din mai mulți atomi.
Și o astfel de substanță este amoniacul. Soluția sa apoasă este adesea numită amoniacși este inclusă în orice trusă de prim ajutor. Amoniacul este un compus de hidrogen și azot și are formula rațională NH3. Luați în considerare reacția chimică care are loc atunci când amoniacul este dizolvat în apă:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
Același lucru, dar folosind formule structurale:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H
În partea dreaptă vedem doi ioni. S-au format ca urmare a trecerii unui atom de hidrogen de la o moleculă de apă la o moleculă de amoniac. Dar acest atom s-a mișcat fără electronul său. Anionul ne este deja familiar - este un ion hidroxid. Și se numește cationul amoniu. Prezintă proprietăți similare metalelor. De exemplu, se poate combina cu un reziduu acid. Substanța formată prin combinarea amoniului cu un anion carbonat se numește carbonat de amoniu: (NH4)2CO3.
Iată ecuația reacției pentru interacțiunea amoniului cu un anion carbonat, scrisă sub formă de formule structurale:
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
Dar în această formă, ecuația reacției este dată în scop demonstrativ. De obicei, ecuațiile folosesc formule raționale:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
Sistemul de deal
Deci, putem presupune că am studiat deja formulele structurale și raționale. Dar există o altă problemă care merită luată în considerare mai detaliat. Cum diferă formulele brute de cele raționale?
Știm de ce formula rațională a acidului carbonic se scrie H2CO3, și nu într-un alt mod. (Cei doi cationi de hidrogen vin pe primul loc, urmați de anionul carbonat.) Dar de ce se scrie formula brută CH2O3?
În principiu, formula rațională a acidului carbonic poate fi considerată o formulă adevărată, deoarece nu are elemente care se repetă. Spre deosebire de NH4OH sau Ca(OH)2.
Dar o regulă suplimentară se aplică foarte des formulelor brute, care determină ordinea elementelor. Regula este destul de simplă: carbonul este plasat mai întâi, apoi hidrogenul și apoi elementele rămase în ordine alfabetică.
Deci CH2O3 iese - carbon, hidrogen, oxigen. Acesta se numește sistemul Hill. Este folosit în aproape toate cărțile de referință chimică. Și în acest articol.
Câteva despre sistemul easyChem
În loc de o concluzie, aș dori să vorbesc despre sistemul easyChem. Este conceput astfel încât toate formulele pe care le-am discutat aici să poată fi introduse cu ușurință în text. De fapt, toate formulele din acest articol sunt desenate folosind easyChem.
De ce avem nevoie chiar de un fel de sistem pentru derivarea formulelor? Chestia este că modalitatea standard de afișare a informațiilor în browserele de internet este limbajul de marcare hipertext (HTML). Se concentrează pe procesarea informațiilor text.
Formulele raționale și brute pot fi descrise folosind text. Chiar și unele formule structurale simplificate pot fi de asemenea scrise în text, de exemplu alcoolul CH3-CH2-OH. Deși pentru aceasta ar trebui să utilizați următoarea intrare în HTML: CH 3-CH 2-OH.
Desigur, acest lucru creează unele dificultăți, dar puteți trăi cu ele. Dar cum să descriem formula structurală? În principiu, puteți utiliza un font monospace:
H H | | H-C-C-O-H | | H H Desigur, nu arată foarte frumos, dar este și realizabil.
Adevărata problemă vine atunci când încercați să desenați inele de benzen și când utilizați formule scheletice. Nu mai există altă cale decât conectarea unei imagini raster. Rasterele sunt stocate în fișiere separate. Browserele pot include imagini în format gif, png sau jpeg.
Pentru a crea astfel de fișiere, este necesar un editor grafic. De exemplu, Photoshop. Dar sunt familiarizat cu Photoshop de mai bine de 10 ani și pot spune cu siguranță că este foarte prost potrivit pentru a descrie formule chimice.
Editorii moleculari fac față mult mai bine acestei sarcini. Dar cu un număr mare de formule, fiecare dintre ele stocate într-un fișier separat, este destul de ușor să fii confundat în ele.
De exemplu, numărul de formule din acest articol este . Ele sunt afișate sub formă de imagini grafice (restul folosind instrumente HTML).
Sistemul easyChem vă permite să stocați toate formulele direct într-un document HTML sub formă de text. În opinia mea, acest lucru este foarte convenabil.
În plus, formulele brute din acest articol sunt calculate automat. Deoarece easyChem funcționează în două etape: mai întâi descrierea textului este convertită într-o structură de informații (grafic), apoi pot fi efectuate diverse acțiuni asupra acestei structuri. Printre acestea pot fi remarcate următoarele funcții: calculul greutății moleculare, conversia într-o formulă brută, verificarea posibilității de ieșire ca text, redare grafică și text.
Astfel, pentru a pregăti acest articol, am folosit doar un editor de text. Mai mult, nu a trebuit să mă gândesc la care dintre formule ar fi grafică și care ar fi text.
Iată câteva exemple care dezvăluie secretul pregătirii textului unui articol: Descrierile din coloana din stânga sunt automat transformate în formule în coloana a doua.
În prima linie, descrierea formulei raționale este foarte asemănătoare cu rezultatul afișat. Singura diferență este că coeficienții numerici sunt afișați interliniar.
În a doua linie, formula extinsă este dată sub forma a trei lanțuri separate separate printr-un simbol; Cred că este ușor de văzut că descrierea textuală amintește în multe privințe de acțiunile care ar fi necesare pentru a descrie formula cu un creion pe hârtie.
A treia linie demonstrează utilizarea liniilor înclinate folosind simbolurile \ și /. Semnul ` (backtick) înseamnă că linia este trasată de la dreapta la stânga (sau de jos în sus).
Există o documentație mult mai detaliată despre utilizarea sistemului easyChem aici.
Permiteți-mi să termin acest articol și vă doresc mult succes în studiul chimiei.
