Формулы химических соединений обеспечивают краткую связь для структуры молекул и соединений. Чтение и написание химической формулы соединений требует лишь небольшого понимания языка химии.

Определения терминов

Наука зависит от точности языка для эффективного общения. Следующие определения помогут вам узнать, как написать химическую формулу для различных соединений.

Атомы - самые маленькие частицы элемента. Атомы не могут быть разрушены дальше и все еще сохраняют уникальные характеристики элемента. Атомы имеют три основных субчастицы: протоны (положительные частицы) и нейтроны (частицы без какого-либо заряда) образуют ядро или центр атома, а электроны (которые имеют отрицательные заряды) движутся вокруг ядра. Эти крошечные электроны играют важную роль в формировании соединений.

Элементы содержат только один вид атома. Элементы могут быть металлами, неметаллами или полуметаллами.

Соединения образуются, когда атомы химически соединяются. Когда металлы объединяются (реагируют) с неметаллами, обычно образуются ионные соединения. Когда неметаллы объединяются, обычно образуются ковалентные соединения.

Молекулы - это самая маленькая часть соединения, которая обладает свойствами соединения. Молекулы не заряжены, что означает, что позитивы и негативы компенсируют друг друга.

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

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

Идентификация символов элемента

Каждый элемент имеет свой собственный символ. Периодическая таблица элементов показывает элементы и их символы, которые обычно представляют собой первую букву или первые две буквы имени элемента. Однако некоторые элементы известны так долго, что их символы происходят от их латинских или греческих имен. Например, символ свинца, Pb, происходит от латинского слова plumbum.

Написание химических символов

Химические символы с двумя буквами всегда имеют первую букву заглавной, а вторая букву в нижнем регистре. Этот стандартный формат предотвращает путаницу. Например, символ Bi представляет висмут, элемент 83. Если вы видите BI, это представляет соединение, состоящее из бора (B, элемент 5) и йода (I, элемент 53).

Числа в химических формулах

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

Количество атомов или молекул

Число, предшествующее символу элемента или составной формуле, указывает, сколько атомов или молекул. Если перед символом нет числа, значит есть только один атом или молекула. Например, рассмотрим формулу для химической реакции, которая образует углекислый газ, C + 2O → CO2. Число 2, предшествующее символу кислорода O, показывает, что в реакции присутствуют два атома кислорода. Отсутствие числа, предшествующего символу углерода C и формуле соединения CO2, показывает, что существует один атом углерода и одна молекула диоксида углерода.

Значение номеров нижних индексов

Номера индексов в химических формулах представляют количество атомов или молекул, непосредственно предшествующих индексу. Если ни один индекс не следует за химическим символом, в молекуле присутствует только один элемент или соединение. В примере с диоксидом углерода CO2, индекс 2, следующий за символом кислорода O, говорит, что в соединении CO2 есть два атома кислорода, и ни один индекс после символа C не говорит, что в молекуле присутствует только один атом углерода. Более сложные молекулы, такие как нитрат-ион NO3, будут заключены в круглые скобки, если в формуле присутствует более одной молекулы, а нижний индекс будет помещен за закрывающую скобку. Например, составной нитрат магния записывается как Mg (NO3) 2. В этом примере соединение имеет один атом магния и две молекулы нитрата.

Значение верхних индексов чисел и знаков

Надстрочные цифры и знаки представляют заряды ионов. Ионы могут быть отдельными атомами или многоатомными. Большинство многоатомных ионов имеют отрицательные заряды. Отрицательные заряды возникают, когда число электронов больше, чем число протонов. Положительные заряды возникают, когда число протонов превышает количество электронов.

В примере нитрата магния формула химической реакции:

Mg2 + + 2 (NO3) - → Mg (NO3) 2

Верхний индекс 2+ (который также можно записать 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 значения должны взаимно компенсировать друг друга, чтобы добавить к нулю. Таким образом, один положительный ион магния с его зарядом 2+ в сочетании с двумя отрицательными ионами нитрата, с одним отрицательным зарядом каждый, образует молекулу нейтрального нитрата магния:

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

Числа и химические префиксы

Многие формулы используют латинские и греческие префиксы для определения количества атомов или ионов в соединении. Общие префиксы включают моно (один или один), би или ди (два или два), три (три), тетра (четыре), пента (пять), гекса (шесть) и гепта (семь). Например, монооксид углерода имеет один атом углерода и один атом кислорода, в то время как диоксид углерода имеет один атом углерода и два атома кислорода. Химические формулы CO и CO2, соответственно.

Дополнительные химические сокращения

При наименовании химикатов распространены специальные термины и сокращения. Катион или положительный ион использует имя элемента с римской цифрой, если элемент имеет более одного возможного заряда. Если только один элемент образует анион или отрицательный ион, вторым термином является имя «корневого» элемента с конечным -иде, например оксид (кислород + иде) или хлорид (хлор + иде). Если анион многоатомный, название происходит от названия многоатомного иона. Эти названия необходимо запомнить, но некоторые распространенные многоатомные ионы включают гидроксид (ОН-), карбонат (СО3-), фосфат (РО43-), нитрат (NO3-) и сульфат (SO42-).

Примеры химической формулы

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

Химическое название обычной поваренной соли - хлорид натрия. Периодическая таблица показывает, что символом натрия является Na, а символом хлора является Cl. Химическая формула для хлорида натрия NaCl.

Химическое название растворителя для химической чистки - четыреххлористый углерод. Символом углерода является C. Тетра означает четыре, а символом хлора является Cl. Химическая формула для четыреххлористого углерода CCl4.

Химическое название пищевой соды - бикарбонат натрия. Символом для натрия является Na. Приставка означает два или два, а карбонат относится к многоатомному иону CO3. Следовательно, химическая формула Na (CO3) 2.

Попробуйте написать формулу для соединения, называемого гептахлоридом азота. Д означает два или два, поэтому есть два атома азота. Гепта означает семь, поэтому есть семь атомов хлора (хлора). Тогда формула должна быть N2Cl7.

Одним из немногих положительно заряженных многоатомных ионов является аммоний. Формула для иона аммония - NH3 +. Соединение гидроксида аммония имеет формулу NH3OH. Хотя может показаться логичным объединить символы так, чтобы формула читалась как NH4O, это не будет правильным. Чтобы правильно написать химическую формулу для этой молекулы, два многоатомных иона, аммоний и гидроксид, представлены в формуле отдельно.

Формула переходного металла

Переходные металлы могут образовывать разные ионы. Заряд будет показан в имени соединения в виде римской цифры. Например, соединение CuF2 будет записываться как фторид меди (II), определяемый потому, что заряд фторид-иона всегда равен 1-, поэтому уравновешивающий 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 сбалансировать ион железа (III).

Однако более традиционные и менее стандартизированные названия все еще остаются в химии. Например, многие промывки фтором включают фторид олова в качестве ингредиента. К олову относится олово (II), поэтому химическая формула для фторида олова - SnF2. Другие обычно используемые нестандартные названия включают трехвалентное железо [железо (III)], двухвалентное железо [железо (II)] и оловянный [олово (IV)]. Суффикс -ic относится к форме с более высоким ионным зарядом, тогда как суффикс -ous относится к форме с более низким ионным зарядом.