Химические формулы веществ

Химические формулы веществ

Химические формулы веществ

Химические формула – это изображение качественного и количественного состава вещества с помощью символов химических элементов.

Знаки химических элементов

Химический знак или химический символ элемента – это первая или две первые буквы от латинского названия этого элемента.

Например: Ferrum – Fe, Cuprum – Cu,  Oxygenium – O и т.д.

Таблица 1: Информация, которую дает химический знак

СведенияНа примере Cl
Название элементаХлор
Принадлежность элемента к данному классу химических элементовНеметалл, галоген
Один атом элемента1 атом хлора
Относительная атомная масса (Ar) данного элементаAr(Cl) = 35,5
Абсолютная атомная масса химического элементаm = Ar · 1,66·10-24г = Ar · 1,66 · 10-27кгM(Cl) = 35,5 · 1,66 · 10-24 = 58,9 · 10-24г

Название химического знака в большинстве случаев читается как название химического элемента. Например, К – калий, Са – кальций, Mg – магний, Mn – марганец.

Случаи, когда название химического знака читается иначе, приведены в таблице 2:

Название химического элементаХимический знакНазвание химического знака(произношение)
АзотNЭн
ВодородHАш
ЖелезоFeФеррум
ЗолотоAuАурум
КислородOО
КремнийSiСилициум
МедьCuКупрум
ОловоSnСтанум
РтутьHgГидраргиум
СвинецPbПлюмбум
СераSЭс
СереброAgАргентум
УглеродCЦэ
ФосфорPПэ

Химические формулы простых веществ

Химическими формулами большинства простых веществ (всех металлов и многих неметаллов) являются знаки соответствующих химических элементов.

Так вещество железо и химический элемент железо обозначаются одинаково – Fe.

Если простое вещество имеет молекулярную структуру (существует в виде молекул, то его формулой является химический знак элемента с индексом внизу справа, указывающим число атомов в молекуле: H2, O2, O3, N2, F2, Cl2, Br2, P4, S8.

Таблица 3: Информация, которую дает химический знак

СведенияНа примере C
Название веществаУглерод (алмаз, графит, графен, карбин)
Принадлежность элемента к данному классу химических элементовНеметалл
Один атом элемента1 атом углерода
Относительная атомная масса (Ar) элемента, образующего веществоAr(C) = 12
Абсолютная атомная массаM(C) = 12 · 1,66 · 10-24 = 19,93 · 10-24г
Один моль вещества1 моль углерода, т.е. 6,02 · 1023 атомов углерода
Молярная масса веществаM(C) = Ar(C) = 12 г/моль

Химические формулы сложных веществ

Формулу сложного вещества составляют путем записи знаков химических элементов, из которых это вещество состоит, с указанием числа атомов каждого элемента в молекуле. При этом, как правило, химические элементы записывают в порядке увеличения их электроотрицательности в соответствии со следующим практическим рядом:

Me, Si, B, Te, H, P, As, I, Se, C, S, Br, Cl, N, O, F

Например, H2O, CaSO4, Al2O3, CS2, OF2, NaH.

Исключение составляют:

  • некоторые соединения азота с водородом (например, аммиакNH3, гидразинN2H4);
  • соли органических кислот (например, формиат натрияHCOONa, ацетат кальция(CH3COO)2Ca);
  • углеводороды (CH4, C2H4, C2H2).

Химические формулы веществ, существующих в виде димеров (NO2, P2O3, P2O5, соли одновалентной ртути, например: HgCl, HgNO3 и др.), записывают в виде N2O4, P4O6, P4O10, Hg2Cl2, Hg2(NO3)2.

Число атомов химического элемента в молекуле и сложном ионе определяется на основании понятия валентности или степени окисления и записывается индексом внизу справа от знака каждого элемента (индекс 1 опускается). При этом исходят из правила:

алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле должна быть равной нулю (молекулы электронейтральны), а в сложном ионе – заряду иона.

Например:

2Al3+ +3SO42- =Al2(SO4)3

Этим же правилом пользуются при определении степени окисления химического элемента по формуле вещества или сложного иона. Обычно это элемент, имеющий несколько степеней окисления. Степени окисления остальных элементов, образующих молекулу или ион должны быть известны.

Заряд сложного иона – это алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, образующих ион. Поэтому при определении степени окисления химического элемента в сложном ионе сам ион заключается в скобки, а его заряд выносится за скобки.

При составлении формул по валентности вещество представляют, как соединение, состоящее из двух частиц различного типа, валентности которых известны. Далее пользуются правилом:

в молекуле произведение валентности на число частиц одного типа должно быть равным произведению валентности на число частиц другого типа.

Например:

Цифра, стоящая перед формулой в уравнении реакции, называется коэффициентом. Она указывает либо число молекул, либо число молей вещества.

Коэффициент, стоящий перед химическим знаком, указывает число атомов данного химического элемента, а в случае, когда знак является формулой простого вещества, коэффициент указывает либо число атомов, либо число молей этого вещества.

Например:

  • 3Fe – три атома железа, 3 моль атомов железа,
  • 2H – два атома водорода, 2 моль атомов водорода,
  • H2 – одна молекула водорода, 1 моль водорода.

Химические формулы многих веществ были определены опытным путем, поэтому их называют «эмпирическими».

Таблица 4: Информация, которую дает химическая формула сложного вещества

СведенияНа примере CaCO3
Название веществаКарбонат кальция
Принадлежность элемента к определенному классу веществСредняя (нормальная) соль
Одна молекула вещества1 молекула карбоната кальция
Один моль вещества6,02 · 1023 молекул CaCO3
Относительная молекулярная масса вещества (Мr)Мr(CaCO3) = Ar(Ca)+Ar(C) +3Ar(O)=100
Молярная масса вещества (M)М(CaCO3) = 100 г/моль
Абсолютная молекулярная масса вещества (m)M(CaCO3) = Mr(CaCO3) · 1,66 · 10-24г = 1,66 · 10-22 г
Качественный состав (какие химические элементы образуют вещество)кальций, углерод, кислород
Количественный состав вещества:
Число атомов каждого элемента в одной молекуле вещества:молекула карбоната кальция состоит из 1 атома кальция, 1 атома углерода и 3 атомов кислорода.
Число молей каждого элемента в 1 моле вещества: В 1 моль СаСО3 (6,02 ·1023 молекулах) содержится 1 моль (6,02 ·1023 атомов) кальция, 1 моль (6,02 ·1023 атомов) углерода и 3 моль (3·6,02·1023 атомов) химического элемента кислорода)
Массовый состав вещества:
Масса каждого элемента в 1 моле вещества:1 моль карбоната кальция (100г) содержит химических элементов: 40г кальция12г углерода48г кислорода.
Массовые доли химических элементов в веществе (состав вещества в процентах по массе):Состав карбоната кальция по массе:W(Ca) = (n(Ca)·Ar(Ca))/Mr(CaCO3) = (1·40)/100= 0,4 (40%)W(C) = (n(Ca) ·Ar(Ca))/Mr(CaCO3) = (1·12)/100= 0,12 (12%)W(О) = (n(Ca) ·Ar(Ca))/Mr(CaCO3) = (3·16)/100= 0,48 (48%)
Для вещества с ионной структурой (соли, кислоты, основания) – формула вещества дает информацию  о числе ионов каждого вида в молекуле, их количестве и массе ионов в 1 моль вещества: Молекула СаСО3  состоит  из иона Са2+ и иона СО32- 1 моль (6,02·1023 молекул) СаСО3 содержит 1 моль ионов Са2+и 1 моль ионов СО32-;1 моль (100г) карбоната кальция содержит 40г ионов Са2+ и 60г ионов СО32- 
Молярный объем вещества при нормальных условиях (только для газов)

Графические формулы

Для получения более полной информации о веществе пользуются графическими формулами, которые указывают порядок соединения атомов в молекуле и валентность каждого элемента.

Графические формулы веществ, состоящих из молекул, иногда, в той или иной степени, отражают и строение (структуру) этих молекул, в этих случаях их можно назвать структурными.

Для составления графической (структурной) формулы вещества необходимо:

  • Определить валентность всех химических элементов, образующих вещество.
  • Записать знаки всех химических элементов, образующих вещество, каждый в количестве, равном числу атомов данного элемента в молекуле.
  • Соединить знаки химических элементов черточками. Каждая черточка обозначает электронную пару, осуществляющую связь между химическими элементами и поэтому одинаково принадлежит обоим элементам.
  • Число черточек, окружающих знак химического элемента, должно соответствовать валентности этого химического элемента.
  • При составлении формул кислородсодержащих кислот и их солей атомы водорода и атомы металлов связываются с кислотообразующим элементом через атом кислорода.
  • Атомы кислорода соединяют друг с другом только при составлении формул пероксидов.

Примеры графических формул:

Метельский А.В.
Источник: Метельский А.В., Химия в Экзаменационных вопросах и ответах, Минск, изд. «Беларуская энцыклапедыя», 1999 год
Дата в источнике: 1999 год

Источник: https://mplast.by/encyklopedia/himicheskie-formulyi-veshhestv/

Основные химические формулы веществ

Химические формулы веществ

Рассмотрим основные химические формулы веществ. Принято выделять смеси и чистые вещества. Если первые предполагают наличие нескольких компонентов, каждый из которых сохраняет индивидуальные свойства, то чистые вещества не предполагают присутствия каких-либо примесей. Проанализируем основные химические формулы для решения задач, предлагаемые выпускникам основной и средней школы.

Классификация

Начнем с того, что существует подразделение соединений на простые и сложные вещества. Основные химические реакции, рассматриваемые в курсе химии 8-9 класса, касаются воды, кислорода, водорода. Остановимся на них подробнее.

Вода

Рассматривая основные химические формулы, нельзя оставить без внимания то соединение, без которого невозможно существование человека. Н2О – эту формулу знают не только старшеклассники, но и ребята из начальной школы. В составе молекулы два атома водорода и один атом кислорода, соединенные между собой ковалентной полярной химической связью.

Вода необходима для протекания обменных процессов, она является активным соединением, взаимодействующим с простыми и сложными органическими и неорганическими веществами.

Кислород

Изучая основные химические формулы в рамках школьной программы, обязательным является рассмотрение О2.

Это простое вещество с ковалентной неполярной связью, образованное двумя атомами водорода, необходимо живым существам для дыхания.

Молекулярный кислород принимает активное участие и в реакциях горения, образуя с белками, жирами, углеводами несколько продуктов: оксид углерода (4) и воду.

Основные химические реакции при горении предельных и непредельных углеводородов являются базой для оставления расчетных задач. Приведем один из примеров из курса 10 класса органической химии.

Предположим, необходимо определить объем газа, который требуется для полного сгорания 30 литров газообразного метана.

Для того чтобы справиться с поставленной задачей, сначала записывается уравнение протекающего взаимодействия, расставляются коэффициенты:

СН4+2О2=СО2+2Н2О

Далее составляется пропорция с учетом того, что по закону Авогадро мольные отношения будут равны объемным. Далее проводятся математические расчеты.

Серебро

Анализируя простые вещества, необходимо подробнее остановиться на некоторых из них. В частности, интерес представляет такой металл как серебро. Издавна он привлекал людей своим блеском, незначительной реакционной способностью.

На протяжении нескольких веков именно серебро применялось для обеззараживания питьевой воды. Данный метод лег в основу создания современных бытовых фильтров, предназначенных для удаления микроорганизмов из питьевой воды. В природе он находится в виде самородков.

Так, есть упоминания о том, что в XV веке на руднике «Святой Георгий» был найден самородок серебра, вес которого составлял 20 тонн.

В природе есть серебряные руды (в которых порядка 50% самого металла), а также полиметаллические комплексные составы (в них серебра не более 15%). Подобные руды есть в Японии, Боливии, США, Перу, Австралии, Канаде.

Это пластичный металл серебристого белого цвета (с высокой электрической проводимостью) имеет бактерицидные свойства. В нашей стране ПДК серебра в питьевой воде установлен нормами Санитарно-гигиенического контроля, он составляет 0,05 мг/л.

В средние века данному металлу придавали магические свойства: защиту от злых сил, вампиров, демонов. Если на человеке серебряные изделия темнели, считалось, он неизлечимо болен.

Этот металл используют в электронике, ювелирном деле, фотографии, электротехнике, медицине.

Серная кислота

Рассматривая основные химические формулы неорганических веществ, которые должны знать школьники, нельзя оставить без внимания эту кислородсодержащую кислоту.

Исходным сырьем для ее производства является пирит (FeS2), сероводород (H2S), кристаллическая сера (S). В настоящее время в химической промышленности используется ступенчатое получение данной кислоты.

Сначала окисляется до печного газа (оксида серы 4) исходное сырье, затем оно окисляется до оксида серы (6), затем происходит гидратация.

В пищевой промышленности она используется в качестве добавки Е513. Выступая в виде эмульгатора, серная кислота применяется в производстве напитков (регулирует кислотность). Также Е513 является составным компонентом минеральных удобрений. В органическом синтезе серная кислота выступает катализатором различных реакций: гидратации, дегидрирования, алкилирования.

В домашних условиях H2SO4 выступает электролитом для автомобильных аккумуляторов. При работе с ней важно соблюдать правила осторожности, так как серная кислота является едким химическим веществом.

Сульфаты

Анализируя основные химические формулы неорганических соединений, необходимо уделить отдельное внимание солям серной кислоты. Сульфат магния, к примеру, обладает слабительным эффектом. Его вводят в качестве спазмолитика больным в случае гипертонической болезни, а также для улучшения отвода желчи. Также MgSO4 имеет противосудорожный эффект.

Тиосульфат натрия — лекарственное средство, являющееся противоядием для свинца, цианидов, галогенов, ртути.

Вместе с соляной кислотой тиосульфат натрия применяется для лечения различных дерматологических болезней. К примеру, эти препараты востребованы для лечения чесотки.

Углеводы

В рамках школьной программы рассматриваются основные химические формулы органических соединений. Остановимся лишь на некоторых из них. В частности, глюкоза имеет молекулярную формулу С6Н12О6. Данное вещество относится к классу углеводов (моносахарид), обладает качественными реакциями на альдегидную группу, содержащуюся в молекуле: «серебряного зеркала», «игры цветов».

Этот моносахарид необходим для клеток головного мозга, а также для эритроцитов крови. В случае малоподвижного образа жизни потребность в ней у человека понижается.

Органические кислоты

Основные формулы химических элементов, рассматриваемые в курсе старшей школы, дают представление о многогранности органической химии.

В частности, гиалуроновая кислота — это один из важнейших строительных материалов внеклеточного пространства соединительных тканей – матрикса – это гликозаминогликаны, к которым относится гиалуроновая кислота (гиалуронан).

Благодаря этому веществу ткани обеспечены функцией антисжатия: гиалуронан впитывает большой объем воды, становится гелеобразным веществом, препятствует процессу набухания.

Гиалуроновая кислота позволяет питательным компонентам свободно распространяться по всем тканям. Она есть в составе большинства растворов, предназначенных для косметических уколов. Данное вещество способствует укреплению, разглаживанию кожного покрова, запуску регенерации клеток дермы.

В косметологии применяют гиалуроновые инъекции, питающие клетки кислородом, повышающие защитные способности кожи, выводящие токсичные вещества, повышающие пластичность кожного покрова, нормализующие водный баланс.

Синтетическая молочная кислота

Это вещество выделяется в мышечных тканях во время продолжительной физической активности. В салонах красоты используют синтетическую молочную кислоту, что минимизирует вероятность развития аллергии. Препараты, в которых активным веществом является молочная кислота, способствует приданию формы щекам, скулам, разглаживанию складок вблизи носа и губ, избавлению от глубоких морщин.

Процедура занимает не больше 30 минут. Проводится очищение кожи от загрязнений, наносится антисептик, вводятся инъекции, затем косметолог делает массаж обрабатываемой области. Нельзя обрабатывать синтетической молочной кислотой область лба, губ, глаз. Противопоказаны подобные процедуры беременным женщинам, подросткам, а также людям, имеющим болезни кровеносной системы.

Характеристика гликолевой кислоты

Гликолевая кислота относится к разряду фруктовых или альфа-гидроксильных кислот. В природе содержится в винограде, сахарной свекле, сахарном тростнике. HOOC-CH2-OH — это простейшая гидроксикислота. Бесцветные кристаллы с запахом жженого сахара, они хорошо растворяется вводе, спирте, диэтиловом эфире.

Косметика с гликолевой кислотой особенно часто применяется подростками при уходе за жирным типом эпидермиса, так как дает возможность избавиться от сального блеска, сузить поры и устранить акне.

Чем больше активность сальных желез, тем выше должна быть концентрация данного активного вещества в составе средства.

Гликолевая кислота подходит для борьбы с небольшими воспаленными участками на коже, эксфолиации рогового слоя эпидермиса, включая и сверхчувствительную кожу.

Расчетные задачи

Основные химические формулы для решения задач по химии, которые предлагаются девятиклассникам на итоговом экзамене по химии, связаны с разными типами химических реакций. Приведем конкретный пример. Необходимо определить массу осадка, образующегося при взаимодействии 100 граммов раствора с массовой долей 10% с избытком поваренной соли.

Для того чтобы справиться с подобным заданием, сначала нужно определить массу вещества через пропорцию. Далее составляется уравнение реакции взаимодействия между хлоридом натрия и нитратом серебра.

Пользуясь периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, определяются молярные массы веществ, затем их массы с учетом коэффициентов.

Последним действием является решение пропорции, определение массы осадка, в качестве которого выступает хлорид серебра.

Важные моменты

Основные химические формулы веществ и их названия — это вопросы, которые включены в задания ОГЭ и ЕГЭ. Ребята должны владеть терминологией, уметь выделять простые и сложные соединения, определять принадлежность соединений к одному из классов неорганических (органических) веществ.

Подведем итоги

В настоящее время существует множество веществ, которые рассматриваются в рамках школьного курса химии.

К примеру, в 8-9 классах особое внимание уделяется рассмотрению следующих классов неорганических веществ: кислот, оснований, оксидов, солей.

В старшей школе в рамках органической химии анализируются спирты, карбоновые кислоты, альдегиды, углеводы, жиры, различные классы углеводородов.

Типичные представители каждого класса органических и неорганических соединений встречаются также и в расчетных задачах, типы которых изучаются не только на уроках химии, но и в рамках факультативных занятий (во внеурочное время).

Источник: https://FB.ru/article/460080/osnovnyie-himicheskie-formulyi-veschestv

Урок 5. Химическая формула – HIMI4KA

Химические формулы веществ
Архив уроков › Химия 8 класс

В уроке 5 «Химическая формула» из курса «Химия для чайников» дадим определение химическим формулам и их индексам, а также выясним различия химических формул веществ молекулярного и немолекулярного строения. Напоминаю, что в прошлом уроке «Сложные вещества» мы дали определение химическим соединениям, рассмотрели различия органических и неорганических соединений, а также выяснили, что означает качественный и количественный состав.

Состав любого вещества выражается в виде химической формулы.

Химическая формула — это условная запись состава вещества с помощью химических знаков и индексов.

Качественный состав показывается с помощью знаков (символов) химических элементов, а количественный — с помощью индексов, которые записываются справа и чуть ниже знаков химических элементов.

Индекс — число атомов данного химического элемента в формуле вещества.

Например, химическая формула простого вещества водорода записывается так:

и читается «аш-два».

Химические формулы веществ молекулярного строения

Формулы двухатомных молекул: кислорода — О2 («о-два»), хлора — Сl2 («хлор-два»), азота — N2 («эн-два»). Трехатомная молекула озона и восьмиатомная молекула серы обозначаются формулами О3 («о-три») и S8 («эс-восемь»).

Формулы молекул сложных веществ также отображают их качественный и количественный состав.

Например, формула воды, как вы уже, наверное, хорошо знаете, Н2О («аш-два-о»), метана — СН4 («це-аш-четыре»), а аммиака — NH3 («эн-аш-три»). Точно так же читаются формулы любых сложных веществ.

Например, формула серной кислоты — H2SO4 («аш-два-эс-о-четыре»), а глюкозы — C6H12O6 («це-шесть-аш-двенадцать-о-шесть»).

Химические формулы веществ молекулярного строения (их называют молекулярными формулами) показывают состав элементарных частей, т. е. условных «кирпичиков», из которых состоят эти вещества. Такими элементарными составными частями (элементарными структурными единицами, или просто структурными единицами) в данном случае являются молекулы.

Химические формулы веществ немолекулярного строения

А если вещество имеет немолекулярное строение? Химические формулы простых веществ такого типа (например, металлов) записывают просто знаками соответствующих элементов без индексов (или, вернее, с индексом, равным единице, которая не записывается). Так, формула простого вещества железа — Fe, меди — Cu, алюминия — Al.

Состав сложных веществ немолекулярного строения выражают с помощью формул, которые показывают простейшее соотношение чисел атомов разных химических элементов в этих веществах. Такие формулы называются простейшими. Например, простейшая формула кварца — главной составной части речного песка — SiO2.

Она показывает, что в кристалле кварца на один атом кремния приходятся два атома кислорода, т. е. простейшее соотношение чисел атомов кремния и кислорода в этом веществе равно 1:2.

Простейшая формула Al2O3 показывает, что в этом соединении простейшее соотношение между числами атомов алюминия и кислорода равно 2:3.

Группа атомов, состав которой соответствует простейшей формуле вещества немолекулярного строения, называется его формульной единицей.

Формульная единица, поваренной соли NaCl («натрий-хлор») — группа из одного атома натрия и одного атома хлора. Формульная единица мела CaCO3 («кальций-це-о-три») — группа из одного атома кальция, одного атома углерода и трех атомов кислорода.

Формулы более сложных соединений немолекулярного строения читаются аналогично. Дополнительно указывается только число групп атомов, заключенных в круглые скобки: Al2(SO4)3 («алюминий-два-эс-о-четыре-трижды»), Mg(NO3)2 («магний-эн-о-три-дважды») и т. д.

Таким образом, структурными единицами веществ молекулярного строения являются молекулы. Структурными единицами веществ немолекулярного строения являются их формульные единицы.

В таблице ниже показаны формульная запись и схематическое изображение состава веществ различного типа.

Краткие выводы урока:

  1. Качественный и количественный состав вещества выражается с помощью химических формул.
  2. Химическая формула вещества молекулярного строения показывает состав его молекулы, которая является элементарной структурной единицей данного вещества.
  3. Химическая формула вещества немолекулярного строения показывает простейшее соотношение атомов в его формульной единице.

Надеюсь урок 5 «Химическая формула» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник: https://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-5-himicheskaja-formula.html

Военный юрист
Добавить комментарий