Химические формулы веществ

С тех пор, как химические знания изображались в виде мифических сюжетов на гравюрах (рис. 11, с. 15), прошло несколько столетий. За это время химический язык очень изменился. Вы уже познакомились с «буквами» химического языка — символами химических элементов. Эти «буквы» могут складываться в «слова» — химические формулы.

Химическая формула — это условная запись состава вещества посредством символов химических элементов и индексов.

С помощью химических формул записывают состав веществ. Запишем химическую формулу воды. Молекула воды состоит из двух атомов Гидрогена H и одного атома Оксигена O (рис. 58). С помощью химической формулы состав воды записывается так: H₂O.

Цифра 2 в этой формуле называется индексом и показывает число атомов Гидрогена в молекуле воды. Индекс записывается маленькой цифрой справа от символа элемента, к которому он относится. В составе молекулы воды есть также один атом Оксигена, но индекс 1 обычно не пишут. Поэтому если справа от символа элемента индекса нет, то подразумевается, что в составе молекулы есть только один атом этого элемента.

Выдающийся английский химик. Сын бедного ткача из Кемберленда. Самостоятельно освоил химию, физику и математику. Всю жизнь работал простым школьным учителем, не имея специального образования. Изучал процессы в атмосфере, разработал атомную теорию. Ввел символы химических элементов. При этом атомы разных химических элементов он изображал различными графическими символами. Поскольку придумывать новые символы становилось все сложнее, Дальтон начал использовать начальные буквы английских названий элементов. Он также исследовал и описал дефект зрения, заключающийся в неспособности различать некоторые цвета, позже названный в его честь дальтонизмом.

Составим формулу сахарозы — основного компонента сахара. Известно, что в молекулу сахарозы входят двенадцать атомов Карбона, двадцать два атома Гидрогена и одиннадцать атомов Оксигена. Запишем символы перечисленных элементов и поставим соответствующие индексы:

Для того чтобы правильно читать химические формулы, необходимо запомнить произношение символов элементов (табл. 1, с. 61). С учетом этого, формулы необходимо читать таким образом:

Часто в составе веществ содержатся группы атомов, которые повторяются несколько раз. Для удобства в химических формулах эти группы записывают в скобках, а число групп указывают индексом за скобками. Например, формула мочевины, состоящая из одного атома Карбона, одного атома Оксигена и двух групп ЫИ,., записывается так:

Индекс за скобками относится ко всем атомам, взятым в скобки, т. е. кроме одного атома Карбона и одного атома Оксигена в молекуле мочевины содержатся два атома Нитрогена и четыре атома Гидрогена.

Выдающийся шведский ученый, профессор. Начинал учиться на врача, но свою жизнь посвятил химии. В 29 лет был избран членом Шведской академии наук, а позднее — ее президентом. Берцелиус первым ввел понятие и определил атомные массы известных на тот момент элементов. Предложил систему записи химических формул с использованием индексов. Поэтому Берцелиуса можно назвать создателем современного химического языка. Автор главных открытий в области неорганической, аналитической и физической химии, выдающийся систематик химической науки. Открыл химические элементы Силиций, Церий, Селен, Торий.

Такие формулы читаются с указанием числа групп, например:

С помощью химических формул записывается состав не только молекул. У веществ атомного и ионного строения молекул не существует (см. § 6). Но у этих веществ можно выделить отдельный повторяющийся фрагмент. Химическими формулами у таких веществ записывают состав наименьшего фрагмента, который повторяется много раз,— структурной (формульной) единицы.

Например, железо, как и другие металлы, состоит из атомов (рис. 59), поэтому структурная единица этого вещества — атом Феррума. Таким образом, формула железа — Fe. Алмаз состоит из атомов Карбона (рис. 53, с. 57), следовательно, его формула — С. Кварц состоит из химически связанных атомов Силиция и Оксигена, причем на один атом Силиция приходится два атома Оксигена (рис. 60а). Формула кварца — SiO₂. Поваренная соль состоит из положительно заряженных ионов Натрия №+ и отрицательно заряженных ионов Хлора СІ^-. В составе соли на один ион Натрия приходится один ион Хлора (рис. 606), таким образом, формула поваренной соли — №□.

Химическая формула вещества отображает его качественный и количественный состав, т. е. показывает, атомы каких элементов

Задания для усвоения материала

1. Какое вещество обозначается химической формулой С0₂? Выберите правильный ответ: а) вода; б) угарный газ; в) углекислый газ; г) кварц.

2. Прочитайте формулы следующих веществ: 0₂ (кислород), H₂ (водород), Fe (железо), СаС0₃ (мел, мрамор), №N0,, (натриевая селитра), №₂С0₃ (сода), Н₂0₂ (перекись водорода), Н^0₄ (сульфатная кислота), CaS0₄ (гипс), Н₂С₂0₄ (щавелевая кислота), С₆Н₁₂0₆ (глюкоза), К1Ш0₄ (марганцовка), К₂С0₃ (поташ), Са(0Н)₂ (гашеная известь).

3. Запишите химические формулы: а) азота, если известно, что его молекула состоит из двух атомов Нитрогена; б) серы, если известно, что ее молекула состоит из восьми атомов Сульфура; в) природного газа, если известно, что его молекула состоит из одного атома Карбона и четырех атомов Гидрогена; г) питьевой соды, если известно, что в ее составе на один атом Натрия приходится один атом Гидрогена, один атом Карбона и три атома Оксигена.

4. Запишите химическую формулу вещества, из которого состоит канцелярский (силикатный) клей, если известно, что в этом веществе на один атом Силиция приходится два атома Натрия и три атома Оксигена.

5. Запишите формулы веществ, которые произносятся таким образом: а) аш два эс о четыре; б) купрум о; в) плюмбум це о три; г) купрум о аш дважды; д) аргентум два о; е) алюминий два эс о четыре трижды.

6. Найдите в тексте учебника и выпишите формулы следующих веществ: воды, сахарозы, мочевины, поваренной соли, кварца, углекислого газа.

7. Опишите качественный и количественный состав следующих веществ: а) Н^; б) КС10₃; в) Н₃Р0₄; г) А1₂0₃; д) ^0₄; е) Fe(0H)₃.

8. Сколько атомов каждого элемента записано в формулах следующих веществ: а) Ре₃0₄; б) Са₃(Р0₄)₂; в) А1(0Н)₃; г) Ре₂С0₄)₃; д) CaS0₄; е) N^N0,? Сколько всего атомов входит в состав структурной единицы каждого из веществ?

9. Какая информация о качественном и количественном составе глюкозы содержится в ее формуле С₆Н₁₂0₆? Сколько атомов Гидрогена и Оксигена приходится на один атом Карбона?

10. Запишите формулу структурной единицы хлористого кальция (кальций хлорида) — вещества, раствор которого используют в качестве противоаллергического средства, если известно, что в этом веществе на каждые 125 атомов Кальция приходится 250 атомов Хлора.

11. Во скольких молекулах угарного газа С0 содержится такое же количество атомов, как и в четырех структурных единицах Ре₂0₃?

12*. Найдите в дополнительной литературе сведения о составе молекул озона, глицерола, уксусной кислоты и запишите формулы этих веществ. Узнайте, какие физические свойства имеют эти вещества и для чего они используются.

Это материал учебника Химия 7 класс Григорович