Как написать формулу химического соединения

Формулы химических соединений представляют собой сокращенное описание структуры молекул и соединений. Чтобы читать и писать химические формулы соединений, нужно лишь немного понимать язык химии.

Для эффективного общения наука зависит от точности языка. Следующие определения помогут вам научиться составлять химические формулы для различных соединений.

Атомы - это самые маленькие частицы элемента. Атомы не могут быть разбиты дальше и по-прежнему сохраняют уникальные характеристики элемента. Атомы имеют три основных субчастицы: протоны (положительные частицы) и нейтроны (частицы без каких-либо заряда) образуют ядро ​​или центр атома, а электроны (имеющие отрицательный заряд) движутся вокруг ядро. Эти крошечные электроны играют решающую роль в образовании соединений.

Элементы содержат только один вид атома. Элементами могут быть металлы, неметаллы или полуметаллы.

Соединения образуются при химическом соединении атомов. Когда металлы соединяются (реагируют) с неметаллами, обычно образуются ионные соединения. Когда неметаллы соединяются, обычно образуются ковалентные соединения.

Молекулы - это наименьшая часть соединения, обладающая свойствами соединения. Молекулы не имеют заряда, а это означает, что положительные и отрицательные стороны нейтрализуют друг друга.

Ионы образуются, когда атом или группа атомов приобретают или теряют один или несколько электронов, что приводит к образованию отрицательно или положительно заряженных частиц. Положительные ионы образуются, когда электроны теряются или уносятся. Отрицательные ионы образуются при добавлении электронов.

Химическая формула представляет собой химический состав вещества. Написание химических уравнений требует понимания того, как работают химические формулы.

У каждого элемента есть свой символ. Периодическая таблица элементов показывает элементы и их символы, которые обычно представляют собой первую или первые две буквы названия элемента. Однако некоторые элементы были известны так давно, что их символы произошли от их латинских или греческих имен. Например, символ свинца Pb происходит от латинского слова отвес.

В химических символах, состоящих из двух букв, первая буква всегда заглавная, а вторая - строчная. Этот стандартный формат предотвращает путаницу. Например, символ Bi представляет висмут, элемент 83. Если вы видите BI, это означает соединение, состоящее из бора (B, элемент 5) и йода (I, элемент 53).

Положение чисел в химических формулах дает конкретную информацию об элементе или соединении.

Количество атомов или молекул

Число перед символом элемента или формулой соединения указывает, сколько атомов или молекул. Если перед символом нет числа, значит, имеется только один атом или молекула. Например, рассмотрим формулу химической реакции, в результате которой образуется диоксид углерода, C + 2O → CO.₂. Цифра 2 перед символом кислорода O показывает, что в реакции участвуют два атома кислорода. Отсутствие числа перед символом углерода C и формулы соединения CO₂ показывает, что имеется один атом углерода и одна молекула диоксида углерода.

Значение индексов

Подстрочные числа в химических формулах представляют количество атомов или молекул, непосредственно предшествующих подстрочному индексу. Если за химическим символом не следует нижний индекс, в молекуле присутствует только один элемент или соединение. В примере с углекислым газом CO₂, нижний индекс 2 после символа кислорода O означает, что в соединении CO есть два атома кислорода.₂, и отсутствие индекса после символа C говорит о том, что в молекуле присутствует только один атом углерода. Более сложные молекулы, такие как нитрат-ион NO₃ будут заключены в круглые скобки, если в формуле встречается несколько символов, а нижний индекс будет помещен за пределы закрывающей скобки. Например, соединение нитрата магния записывается как Mg (NO₃)₂. В этом примере соединение имеет один атом магния и две молекулы нитрата.

Значение надстрочных чисел и знаков

Цифры и знаки в верхнем индексе обозначают заряды ионов. Ионы могут быть индивидуальными или многоатомными. Большинство многоатомных ионов имеют отрицательный заряд. Отрицательные заряды возникают, когда количество электронов превышает количество протонов. Положительные заряды возникают, когда количество протонов превышает количество электронов.

В примере с нитратом магния формула химической реакции выглядит так:

Mg²⁺ + 2 (НЕТ₃)^- → Mg (НЕТ₃)₂

Верхний индекс 2+ (который также может быть записан как +2 или ++) показывает, что ион магния имеет два дополнительных положительных заряда, а верхний индекс - показывает, что нитрат-ион NO₃ имеет один отрицательный заряд. Поскольку конечная молекула должна быть нейтральной, положительные и отрицательные стороны должны нейтрализовать друг друга, чтобы добавить к нулю. Итак, один положительный ион магния с зарядом 2+ соединяется с двумя отрицательными нитрат-ионами, каждый с одним отрицательным зарядом, с образованием нейтральной молекулы нитрата магния:

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

Цифры и химические префиксы

Во многих формулах используются латинские и греческие префиксы для обозначения количества атомов или ионов в соединении. Обычные префиксы включают моно (один или один), би или ди (два или двойной), три (три), тетра (четыре), пента (пять), гекса (шесть) и гепта (семь). Например, монооксид углерода имеет один атом углерода и один атом кислорода, тогда как диоксид углерода имеет один атом углерода и два атома кислорода. Химические формулы - CO и CO.₂, соответственно.

При наименовании химических веществ используются специальные термины и сокращения. Катион или положительный ион используют имя элемента с римской цифрой, если элемент имеет более одного возможного заряда. Если только один элемент образует анион или отрицательный ион, второй термин является «корневым» именем элемента с окончанием -ид, например оксид (кислород + ид) или хлорид (хлор + ид). Если анион многоатомный, название происходит от названия многоатомного иона. Эти имена необходимо запомнить, но некоторые общие многоатомные ионы включают:

• гидроксид (ОН^-)
  
• карбонат (CO₃^-)
  
• фосфат (ПО₄^3-)
  
• нитрат (NO₃^-)
  
• сульфат (SO₄^2-)

Используйте следующие примеры, чтобы попрактиковаться в написании химических формул. Хотя название обычно показывает порядок атомов или соединений, как узнать, какой элемент стоит первым в химической формуле? При написании формулы первым идет положительный атом или ион, за которым следует название отрицательного иона.

Химическое название поваренной соли - хлорид натрия. В периодической таблице показано, что символ натрия - Na, а символ хлора - Cl. Химическая формула хлорида натрия - NaCl.

Химическое название растворителя для химической чистки - четыреххлористый углерод. Символ углерода - C. Тетра означает четыре, а символ хлора - Cl. Химическая формула четыреххлористого углерода - CCl.₄.

Химическое название пищевой соды - бикарбонат натрия. Символ натрия - Na. Приставка bi- означает два или двойной, а карбонат относится к многоатомному иону CO.₃. Таким образом, химическая формула - Na (CO₃)₂.

Попробуйте написать формулу соединения под названием гептахлорид диазота. Di- означает два или двойной, значит, есть два атома азота. Гепта означает семь, поэтому здесь семь атомов хлорида (хлора). Тогда формула должна быть N₂Cl₇.

Одним из немногих положительно заряженных многоатомных ионов является аммоний. Формула иона аммония: NH₃⁺. Гидроксид аммония соединения имеет формулу NH₃ОЙ. Хотя может показаться логичным объединить символы так, чтобы формула читалась как NH₄О, это было бы неправильно. Чтобы правильно написать химическую формулу этой молекулы, два многоатомных иона, аммоний и гидроксид, представлены в формуле отдельно.

Переходные металлы могут образовывать разные ионы. Плата будет отображаться в названии соединения в виде римской цифры. Например, соединение CuF₂ будет записан как фторид меди (II), определяемый потому, что заряд фторид-иона всегда равен 1, поэтому балансирующий ион меди должен иметь заряд 2+. Используя эту модель, формула для хлорида железа (III) должна быть FeCl₃ потому что железо (III) имеет заряд 3+. Зная, что один ион хлора имеет один отрицательный заряд, нейтральная молекула должна иметь три отрицательных иона хлора, чтобы уравновесить ион железа (III).

Однако более традиционные, менее стандартизированные имена все еще остаются в химии. Например, во многих ополаскивателях с фторидом фторид олова указан в качестве ингредиента. Олово олово относится к олову (II), поэтому химическая формула фторида олова - SnF.₂. Другие часто используемые нестандартные названия включают трехвалентное [железо (III)], двухвалентное [железо (II)] и олово [олово (IV)]. Суффикс -ic относится к форме с более высоким ионным зарядом, а суффикс -ous относится к форме с более низким ионным зарядом.