Wie schreibe ich eine Formel für eine chemische Verbindung?

Chemische Verbindungsformeln bieten eine Abkürzung für die Struktur von Molekülen und Verbindungen. Das Lesen und Schreiben der chemischen Formeln von Verbindungen erfordert nur ein wenig Verständnis der Sprache der Chemie.

Wissenschaft hängt von der Präzision der Sprache ab, um effektiv zu kommunizieren. Die folgenden Definitionen helfen Ihnen, die chemische Formel für verschiedene Verbindungen zu schreiben.

Atome sind die kleinsten Teilchen eines Elements. Atome können nicht weiter zerlegt werden und behalten dennoch die einzigartigen Eigenschaften des Elements. Atome haben drei große Unterteilchen: Protonen (positive Teilchen) und Neutronen (Teilchen ohne Ladung) bilden den Kern oder das Zentrum des Atoms, und Elektronen (die negative Ladungen haben) bewegen sich um die Kern. Diese winzigen Elektronen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Verbindungen.

Elemente enthalten nur eine Art von Atom. Elemente können Metalle, Nichtmetalle oder Halbmetalle sein.

Verbindungen entstehen, wenn sich Atome chemisch verbinden. Wenn Metalle sich mit Nichtmetallen verbinden (reagieren), bilden sich normalerweise ionische Verbindungen. Wenn sich Nichtmetalle verbinden, bilden sich normalerweise kovalente Verbindungen.

Moleküle sind der kleinste Teil einer Verbindung, der die Eigenschaften der Verbindung besitzt. Moleküle haben keine Ladung, d. h. die positiven und negativen Eigenschaften heben sich gegenseitig auf.

Ionen entstehen, wenn ein Atom oder eine Atomgruppe ein oder mehrere Elektronen aufnimmt oder verliert, was zu negativ oder positiv geladenen Teilchen führt. Positive Ionen bilden sich, wenn Elektronen verloren gehen oder weggenommen werden. Negative Ionen bilden sich, wenn Elektronen hinzugefügt werden.

Eine chemische Formel repräsentiert die chemische Zusammensetzung eines Stoffes. Das Schreiben chemischer Gleichungen erfordert das Verständnis der Funktionsweise chemischer Formeln.

Jedes Element hat sein eigenes Symbol. Das Periodensystem der Elemente zeigt die Elemente und ihre Symbole, die normalerweise der erste Buchstabe oder die ersten beiden Buchstaben des Elementnamens sind. Einige Elemente sind jedoch so lange bekannt, dass sich ihre Symbole von ihren lateinischen oder griechischen Namen ableiten. Das Symbol für Blei, Pb, stammt beispielsweise vom lateinischen Wort Blei.

Bei chemischen Symbolen mit zwei Buchstaben wird immer der erste Buchstabe groß und der zweite Buchstabe klein geschrieben. Dieses Standardformat verhindert Verwechslungen. Zum Beispiel steht das Symbol Bi für Wismut, Element 83. Wenn Sie BI sehen, handelt es sich um eine Verbindung aus Bor (B, Element 5) und Jod (I, Element 53).

Die Position der Zahlen in chemischen Formeln gibt spezifische Informationen über das Element oder die Verbindung.

Anzahl der Atome oder Moleküle

Die Zahl vor einem Elementsymbol oder einer zusammengesetzten Formel gibt an, wie viele Atome oder Moleküle vorhanden sind. Wenn vor dem Symbol keine Zahl erscheint, gibt es nur ein Atom oder Molekül. Betrachten Sie zum Beispiel die Formel für die chemische Reaktion, die Kohlendioxid bildet, C + 2O → CO₂. Die Zahl 2 vor dem Sauerstoffsymbol O zeigt an, dass bei der Reaktion zwei Sauerstoffatome vorhanden sind. Das Fehlen einer Zahl vor dem Kohlenstoffsymbol C und der Verbindungsformel CO₂ zeigt, dass es ein Kohlenstoffatom und ein Kohlendioxidmolekül gibt.

Bedeutung der tiefgestellten Zahlen

Tiefgestellte Zahlen in chemischen Formeln stellen die Anzahl der Atome oder Moleküle dar, die unmittelbar vor dem tiefgestellten Index stehen. Wenn dem chemischen Symbol kein Index folgt, kommt nur eines der Elemente oder Verbindungen im Molekül vor. Am Beispiel von Kohlendioxid, CO₂, die tiefgestellte 2 nach dem Sauerstoffsymbol O sagt aus, dass es in der Verbindung CO. zwei Sauerstoffatome gibt₂, und kein Index nach dem Symbol C sagt aus, dass nur ein Kohlenstoffatom im Molekül vorkommt. Komplexere Moleküle wie das Nitration NO₃ wird in Klammern eingeschlossen, wenn mehr als eine Formel in der Formel vorkommt, und der Index wird außerhalb der schließenden Klammer platziert. Zum Beispiel wird die Verbindung Magnesiumnitrat als Mg (NO₃)₂. In diesem Beispiel hat die Verbindung ein Magnesiumatom und zwei Nitratmoleküle.

Bedeutung von hochgestellten Zahlen und Zeichen

Hochgestellte Zahlen und Zeichen repräsentieren die Ladungen von Ionen. Ionen können einzelne Atome oder mehratomig sein. Die meisten mehratomigen Ionen haben negative Ladungen. Negative Ladungen treten auf, wenn die Anzahl der Elektronen größer ist als die Anzahl der Protonen. Positive Ladungen treten auf, wenn die Anzahl der Protonen die Anzahl der Elektronen übersteigt.

Im Beispiel von Magnesiumnitrat lautet die chemische Reaktionsformel:

Mg²⁺ + 2(NEIN₃)^- → Mg (NO₃)₂

Das hochgestellte 2+ (das auch als +2 oder ++ geschrieben werden kann) zeigt, dass das Magnesiumion zwei zusätzliche positive Ladungen hat, während das hochgestellte - zeigt, dass das Nitration NO₃ hat eine negative Ladung. Da das letzte Molekül neutral sein muss, müssen sich die Positiven und Negativen gegenseitig aufheben, um sich zu Null zu addieren. Ein positives Magnesium-Ion mit seiner 2+-Ladung verbindet sich also mit zwei negativen Nitrationen mit je einer negativen Ladung zum neutralen Magnesiumnitrat-Molekül:

2 + 2(-1) = 2 - 2 = 0

Zahlen und chemische Präfixe

Viele Formeln verwenden lateinische und griechische Präfixe, um die Anzahl der Atome oder Ionen in der Verbindung zu identifizieren. Gängige Präfixe sind Mono (eins oder einfach), bi oder di (zwei oder doppelt), tri (drei), tetra (vier), penta (fünf), hexa (sechs) und hepta (sieben). Kohlenmonoxid hat beispielsweise ein Kohlenstoffatom und ein Sauerstoffatom, während Kohlendioxid ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatome hat. Die chemischen Formeln sind CO und CO₂, beziehungsweise.

Bei der Benennung von Chemikalien sind spezielle Begriffe und Abkürzungen üblich. Das Kation oder positive Ion verwendet den Elementnamen, mit einer römischen Zahl, wenn das Element mehr als eine mögliche Ladung hat. Wenn nur ein Element das Anion oder negative Ion bildet, ist der zweite Begriff der "Wurzel"-Elementname mit der Endung -ide, wie Oxid (Sauerstoff+Id) oder Chlorid (Chlor+Id). Wenn das Anion mehratomig ist, leitet sich der Name vom Namen des mehratomigen Ions ab. Diese Namen müssen auswendig gelernt werden, aber einige gängige mehratomige Ionen umfassen:

• Hydroxid (OH^-)
  
• Karbonat (CO₃^-)
  
• Phosphat (PO₄^3-)
  
• Nitrat (NO₃^-)
  
• Sulfat (SO₄^2-)

Verwenden Sie die folgenden Beispiele, um das Schreiben chemischer Formeln zu üben. Obwohl der Name normalerweise die Reihenfolge der Atome oder Verbindungen anzeigt, woher wissen Sie, welches Element in einer chemischen Formel an erster Stelle steht? Beim Schreiben von Formeln kommt zuerst das positive Atom oder Ion, gefolgt vom Namen des negativen Ions.

Die chemische Bezeichnung für Kochsalz ist Natriumchlorid. Das Periodensystem zeigt, dass das Symbol für Natrium Na und das Symbol für Chlor Cl ist. Die chemische Formel für Natriumchlorid ist NaCl.

Die chemische Bezeichnung für ein chemisches Reinigungslösungsmittel ist Tetrachlorkohlenstoff. Das Symbol für Kohlenstoff ist C. Tetra bedeutet vier und das Symbol für Chlor ist Cl. Die chemische Formel für Tetrachlorkohlenstoff ist CCl₄.

Die chemische Bezeichnung für Backpulver ist Natriumbicarbonat. Das Symbol für Natrium ist Na. Das Präfix bi- bedeutet zwei oder doppelt, und Carbonat bezieht sich auf das mehratomige Ion CO₃. Die chemische Formel lautet daher Na (CO₃)₂.

Versuchen Sie, die Formel für eine Verbindung namens Distickstoffheptachlorid zu schreiben. Di- bedeutet zwei oder doppelt, also gibt es zwei Stickstoffatome. Hepta- bedeutet sieben, also gibt es sieben Chloridatome (Chloratome). Die Formel muss dann N. sein₂Cl₇.

Eines der wenigen positiv geladenen mehratomigen Ionen ist Ammonium. Die Formel für das Ammoniumion lautet NH₃⁺. Die Verbindung Ammoniumhydroxid hat die Formel NH₃OH. Obwohl es logisch erscheinen mag, Symbole so zu kombinieren, dass die Formel als NH. lautet₄Oh, das wäre nicht richtig. Um die chemische Formel für dieses Molekül richtig zu schreiben, werden die zwei mehratomigen Ionen, Ammonium und Hydroxid, in der Formel getrennt dargestellt.

Übergangsmetalle können verschiedene Ionen bilden. Die Ladung wird im zusammengesetzten Namen als römische Zahl angezeigt. Zum Beispiel die Verbindung CuF₂ wird als Kupfer (II) Fluorid geschrieben, da die Fluoridionenladung immer 1- ist, also muss das ausgleichende Kupferion eine 2+ Ladung haben. Nach diesem Modell muss die Formel für Eisen(III)-chlorid FeCl. sein₃ weil Eisen (III) eine 3+ Ladung hat. Da ein einzelnes Chlor-Ion eine negative Ladung hat, muss das neutrale Molekül drei negative Chlor-Ionen haben, um das Eisen (III)-Ion auszugleichen.

Traditionellere, weniger standardisierte Namen bleiben jedoch in der Chemie erhalten. In vielen Fluoridspülungen ist beispielsweise Zinnfluorid als Zutat aufgeführt. Zinn bezieht sich auf Zinn (II), daher ist die chemische Formel für Zinnfluorid SnF₂. Andere häufig verwendete nicht standardisierte Namen sind Eisen (Eisen (III)], Eisen (Eisen (II)] und Zinn (Zinn (IV)). Das Suffix -ic bezieht sich auf die Form mit einer höheren Ionenladung, während sich das Suffix -ous auf die Form mit der niedrigeren Ionenladung bezieht.