Formuły związków chemicznych zapewniają skróconą komunikację dla struktury cząsteczek i związków. Czytanie i pisanie wzoru chemicznego związków wymaga odrobiny zrozumienia języka chemii.
Definicje terminów
Nauka zależy od precyzji języka, aby skutecznie się komunikować. Poniższe definicje pomogą Ci nauczyć się pisać wzór chemiczny dla różnych związków.
Atomy to najmniejsze cząsteczki pierwiastka. Atomy nie mogą być dalej rozbijane i nadal zachowują unikalne cechy pierwiastka. Atomy mają trzy główne podcząstki: protony (cząstki dodatnie) i neutrony (cząstki bez ładunek) tworzą jądro lub środek atomu, a elektrony (które mają ładunki ujemne) poruszają się wokół jądro. Te maleńkie elektrony odgrywają kluczową rolę w tworzeniu związków.
Pierwiastki zawierają tylko jeden rodzaj atomu. Elementami mogą być metale, niemetale lub półmetale.
Związki tworzą się, gdy atomy łączą się chemicznie. Kiedy metale łączą się (reagują) z niemetalami, zwykle tworzą się związki jonowe. Gdy łączą się niemetale, zwykle tworzą się związki kowalencyjne.
Cząsteczki to najmniejsza część związku, która ma właściwości związku. Cząsteczki nie mają ładunku, co oznacza, że pozytywy i negatywy wzajemnie się znoszą.
Jony tworzą się, gdy atom lub grupa atomów zyskuje lub traci jeden lub więcej elektronów, co skutkuje ujemnie lub dodatnio naładowanymi cząstkami. Jony dodatnie powstają, gdy elektrony są tracone lub zabierane. Jony ujemne tworzą się po dodaniu elektronów.
Wzór chemiczny przedstawia skład chemiczny substancji. Pisanie równań chemicznych wymaga zrozumienia, jak działają wzory chemiczne.
Symbole identyfikujące elementy
Każdy element ma swój własny symbol. Układ okresowy pierwiastków pokazuje pierwiastki i ich symbole, które są zwykle pierwszą literą lub dwiema pierwszymi literami nazwy pierwiastka. Kilka elementów jest jednak znanych od tak dawna, że ich symbole wywodzą się z ich nazw łacińskich lub greckich. Na przykład symbol ołowiu, Pb, pochodzi od łacińskiego słowa pionek.
Pisanie symboli chemicznych
Symbole chemiczne z dwiema literami zawsze mają pierwszą literę wielką, a drugą małą. Ten standardowy format zapobiega pomyłkom. Na przykład symbol Bi reprezentuje bizmut, pierwiastek 83. Jeśli widzisz BI, oznacza to związek złożony z boru (B, pierwiastek 5) i jodu (I, pierwiastek 53).
Liczby we wzorach chemicznych
Pozycja liczb we wzorach chemicznych dostarcza konkretnych informacji o pierwiastku lub związku.
Liczba atomów lub cząsteczek
Liczba poprzedzająca symbol elementu lub wzór złożony mówi, ile atomów lub cząsteczek. Jeśli przed symbolem nie ma liczby, oznacza to, że jest tylko jeden atom lub cząsteczka. Rozważmy na przykład wzór na reakcję chemiczną, która tworzy dwutlenek węgla, C + 2O → CO2. Liczba 2 poprzedzająca symbol tlenu O wskazuje, że w reakcji występują dwa atomy tlenu. Brak liczby poprzedzającej symbol węgla C i wzór związku CO2 pokazuje, że istnieje jeden atom węgla i jedna cząsteczka dwutlenku węgla.
Znaczenie numerów indeksu dolnego
Liczby w indeksie dolnym we wzorach chemicznych reprezentują liczbę atomów lub cząsteczek bezpośrednio poprzedzających indeks dolny. Jeśli po symbolu chemicznym nie występuje indeks dolny, w cząsteczce występuje tylko jeden element lub związek. Na przykładzie dwutlenku węgla CO2, indeks dolny 2 następujący po symbolu tlenu O mówi, że w związku CO znajdują się dwa atomy tlenu2, a żaden indeks po symbolu C oznacza, że w cząsteczce występuje tylko jeden atom węgla. Bardziej złożone cząsteczki, takie jak jon azotanowy NO3 zostanie ujęty w nawiasy, jeśli we wzorze występuje więcej niż jeden, a indeks dolny zostanie umieszczony poza nawiasem zamykającym. Na przykład związek azotan magnezu jest zapisany jako Mg (NO3)2. W tym przykładzie związek ma jeden atom magnezu i dwie cząsteczki azotanu.
Znaczenie liczb i znaków w indeksie górnym
Liczby i znaki w indeksie górnym reprezentują ładunki jonów. Jony mogą być pojedynczymi atomami lub wieloatomowymi. Większość jonów wieloatomowych ma ładunki ujemne. Ładunki ujemne powstają, gdy liczba elektronów jest większa niż liczba protonów. Ładunki dodatnie powstają, gdy liczba protonów przekracza liczbę elektronów.
W przykładzie azotanu magnezu wzór reakcji chemicznej to:
Mg2+ + 2 (NIE3)- → Mg (NIE3)2
Indeks górny 2+ (który można również zapisać jako +2 lub ++) pokazuje, że jon magnezu ma dwa dodatkowe ładunki dodatnie, podczas gdy indeks górny - pokazuje, że jon azotanowy NO3 ma jeden ładunek ujemny. Ponieważ ostateczna cząsteczka musi być neutralna, pozytywy i negatywy muszą się wzajemnie znosić, aby dodać do zera. Tak więc jeden dodatni jon magnezu z ładunkiem 2+ łączy się z dwoma ujemnymi jonami azotanowymi, każdy z jednym ujemnym ładunkiem, tworząc neutralną cząsteczkę azotanu magnezu:
2 + 2(-1) = 2 - 2 = 0
Liczby i przedrostki chemiczne
Wiele formuł używa przedrostków łacińskich i greckich do identyfikacji liczby atomów lub jonów w związku. Typowe przedrostki to mono (jeden lub pojedynczy), bi lub di (dwa lub podwójne), tri (trzy), tetra (cztery), penta (pięć), hexa (sześć) i hepta (siedem). Na przykład tlenek węgla ma jeden atom węgla i jeden atom tlenu, podczas gdy dwutlenek węgla ma jeden atom węgla i dwa atomy tlenu. Wzory chemiczne to CO i CO2, odpowiednio.
Dodatkowe skróty chemiczne
W nazewnictwie chemikaliów często stosuje się specjalne terminy i skróty. Kation lub jon dodatni używa nazwy pierwiastka, z cyfrą rzymską, jeśli pierwiastek ma więcej niż jeden możliwy ładunek. Jeśli tylko jeden pierwiastek tworzy anion lub jon ujemny, drugim terminem jest nazwa pierwiastka „korzeniowego” z końcówką -ide, jak tlenek (tlen+jek) lub chlorek (chlor+jek). Jeśli anion jest wieloatomowy, nazwa pochodzi od nazwy jonu wieloatomowego. Te nazwy muszą być zapamiętane, ale niektóre popularne jony wieloatomowe obejmują:
- wodorotlenek (OH-)
- węglan (CO3-)
- fosforan (PO43-)
- azotan (NO3-)
- siarczan (SO42-)
Przykłady wzorów chemicznych
Skorzystaj z poniższych przykładów, aby przećwiczyć pisanie wzorów chemicznych. Chociaż nazwa zwykle pokazuje kolejność atomów lub związków, skąd wiesz, który pierwiastek jest pierwszy we wzorze chemicznym? Podczas pisania formuły najpierw pojawia się dodatni atom lub jon, a następnie nazwa jonu ujemnego.
Nazwa chemiczna zwykłej soli kuchennej to chlorek sodu. Układ okresowy pokazuje, że symbolem sodu jest Na, a symbolem chloru jest Cl. Wzór chemiczny chlorku sodu to NaCl.
Chemiczna nazwa rozpuszczalnika do czyszczenia na sucho to czterochlorek węgla. Symbol węgla to C. Tetra oznacza cztery, a symbolem chloru jest Cl. Wzór chemiczny czterochlorku węgla to CCl4.
Chemiczna nazwa sody oczyszczonej to wodorowęglan sodu. Symbol sodu to Na. Przedrostek bi- oznacza dwa lub podwójne, a węglan odnosi się do wieloatomowego jonu CO3. Dlatego wzór chemiczny to Na (CO3)2.
Spróbuj napisać wzór dla związku o nazwie heptachlorek diazotu. Di- oznacza dwa lub podwójne, więc są dwa atomy azotu. Hepta- oznacza siedem, więc jest siedem atomów chloru (chloru). Formuła wtedy musi być N2Cl7.
Jednym z niewielu dodatnio naładowanych jonów wieloatomowych jest amon. Wzór na jon amonowy to NH3+. Związek wodorotlenek amonu ma wzór NH3O. Chociaż może wydawać się logiczne łączenie symboli tak, aby wzór brzmiał jako NH4O, to nie byłoby właściwe. Aby poprawnie napisać wzór chemiczny dla tej cząsteczki, dwa jony wieloatomowe, amonowy i wodorotlenkowy, są reprezentowane we wzorze oddzielnie.
Formuła metalu przejściowego
Metale przejściowe mogą tworzyć różne jony. Opłata zostanie pokazana w nazwie związku jako cyfra rzymska. Na przykład związek CuF2 zostanie zapisany jako fluorek miedzi (II), określony, ponieważ ładunek jonu fluorkowego zawsze wynosi 1, więc równoważący jon miedzi musi mieć ładunek 2+. Używając tego modelu, wzór na chlorek żelaza (III) musi być FeCl3 ponieważ żelazo (III) ma ładunek 3+. Wiedząc, że pojedynczy jon chloru ma jeden ładunek ujemny, neutralna cząsteczka musi mieć trzy ujemne jony chloru, aby zrównoważyć jon żelaza (III).
Jednak bardziej tradycyjne, mniej znormalizowane nazwy wciąż pozostają w chemii. Na przykład, wiele płukanek z fluorem wymienia jako składnik fluorek cynawy. Cynawy odnosi się do cyny (II), więc wzór chemiczny fluorku cynawego to SnF2. Inne powszechnie używane niestandardowe nazwy to żelazo [żelazo (III)], żelazo [żelazo (II)] i cynę [cyna (IV)]. Przyrostek -ic odnosi się do formy o wyższym ładunku jonowym, podczas gdy przyrostek -ous odnosi się do formy o niższym ładunku jonowym.