На что указывает индекс в химической формуле
Урок 5. Химическая формула
В уроке 5 «Химическая формула» из курса «Химия для чайников» дадим определение химическим формулам и их индексам, а также выясним различия химических формул веществ молекулярного и немолекулярного строения. Напоминаю, что в прошлом уроке «Сложные вещества» мы дали определение химическим соединениям, рассмотрели различия органических и неорганических соединений, а также выяснили, что означает качественный и количественный состав.
Состав любого вещества выражается в виде химической формулы.
Качественный состав показывается с помощью знаков (символов) химических элементов, а количественный — с помощью индексов, которые записываются справа и чуть ниже знаков химических элементов.
Индекс — число атомов данного химического элемента в формуле вещества.
Например, химическая формула простого вещества водорода записывается так:
Химические формулы веществ молекулярного строения
Формулы двухатомных молекул: кислорода — О2 («о-два»), хлора — Сl2 («хлор-два»), азота — N2 («эн-два»). Трехатомная молекула озона и восьмиатомная молекула серы обозначаются формулами О3 («о-три») и S8 («эс-восемь»).
Формулы молекул сложных веществ также отображают их качественный и количественный состав. Например, формула воды, как вы уже, наверное, хорошо знаете, Н2О («аш-два-о»), метана — СН4 («це-аш-четыре»), а аммиака — NH3 («эн-аш-три»). Точно так же читаются формулы любых сложных веществ. Например, формула серной кислоты — H2SO4 («аш-два-эс-о-четыре»), а глюкозы — C6H12O6 («це-шесть-аш-двенадцать-о-шесть»).
Химические формулы веществ молекулярного строения (их называют молекулярными формулами) показывают состав элементарных частей, т. е. условных «кирпичиков», из которых состоят эти вещества. Такими элементарными составными частями (элементарными структурными единицами, или просто структурными единицами) в данном случае являются молекулы.
Химические формулы веществ немолекулярного строения
А если вещество имеет немолекулярное строение? Химические формулы простых веществ такого типа (например, металлов) записывают просто знаками соответствующих элементов без индексов (или, вернее, с индексом, равным единице, которая не записывается). Так, формула простого вещества железа — Fe, меди — Cu, алюминия — Al.
Состав сложных веществ немолекулярного строения выражают с помощью формул, которые показывают простейшее соотношение чисел атомов разных химических элементов в этих веществах. Такие формулы называются простейшими. Например, простейшая формула кварца — главной составной части речного песка — SiO2. Она показывает, что в кристалле кварца на один атом кремния приходятся два атома кислорода, т. е. простейшее соотношение чисел атомов кремния и кислорода в этом веществе равно 1:2. Простейшая формула Al2O3 показывает, что в этом соединении простейшее соотношение между числами атомов алюминия и кислорода равно 2:3.
Группа атомов, состав которой соответствует простейшей формуле вещества немолекулярного строения, называется его формульной единицей.
Формульная единица, поваренной соли NaCl («натрий-хлор») — группа из одного атома натрия и одного атома хлора. Формульная единица мела CaCO3 («кальций-це-о-три») — группа из одного атома кальция, одного атома углерода и трех атомов кислорода.
Формулы более сложных соединений немолекулярного строения читаются аналогично. Дополнительно указывается только число групп атомов, заключенных в круглые скобки: Al2(SO4)3 («алюминий-два-эс-о-четыре-трижды»), Mg(NO3)2 («магний-эн-о-три-дважды») и т. д.
Таким образом, структурными единицами веществ молекулярного строения являются молекулы. Структурными единицами веществ немолекулярного строения являются их формульные единицы.
В таблице ниже показаны формульная запись и схематическое изображение состава веществ различного типа.
Краткие выводы урока:
Надеюсь урок 5 «Химическая формула» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
На что указывает индекс в химической формуле
Химическая формула – условная запись состава вещества посредством химических знаков и индексов.
Химическая формула отражает качественный и количественный состав вещества.
(Данная формула читается: три аш два эс о четыре, или 3 молекулы серной кислоты)
Индекс – цифра снизу справа от знака химического элемента, указывает на количество атомов данного элемента в веществе.
Коэффициент – цифра перед формулой вещества, указывающая на количество частиц (атомов, молекул, ионов).
Относительная атомная масса – величина безразмерная, ее значение указано в периодической системе для каждого конкретного элемента.
Относительная молекулярная масса вещества ( Mr ) – сумма относительных атомных масс элементов, составляющих молекулу, с учетом их числа.
Mr (H 2 SO 4 ) = 2 х Ar (H) + 1 х Ar (S) + 4 х Ar (O)
Mr ( H 2 SO 4 ) = 2 х 1 + 1 х 32 + 4 х 16 = 98
Молярная масса вещества ( М ) – масса 1 моля вещества.
Значения молярной массы и относительной молекулярной массы данного вещества численно совпадают.
M ( H 2 SO 4 ) = 2 х 1 + 1 х 32 + 4 х 16 = 98 г/моль
Информация, заключенная в химической формуле.
1. Качественный состав (из каких атомов состоит): водород, сера, кислород.
2. Количественный состав (сколько атомов каждого типа входят в состав молекулы): 2 атома водорода, 1 атом серы, 4 атома кислорода.
3. Тип вещества: сложное вещество.
4. Класс вещества: кислота.
Относительная молекулярная и молярная масса вещества:
Mr (H 2 SO 4 ) = 98; M (H 2 SO 4 ) = 98 г/моль
5. Количество вещества (определяется по коэффициенту) n = 3 моль.
6. Масса данного количества вещества ( m = n х M ):
m ( H 2 SO 4 )= 3моль х 98 г/моль =196г
7 Соотношение массовых долей элементов, составляющих сложное вещество:
w (H) = 2 х Ar(H) / Mr (H 2 SO 4 ); w (H) = 2 х 1 / 98 = 0,02 или 2%
w (S) = 1 х Ar(s) / Mr (H 2 SO 4 ); w (S) = 1 х 32 / 98 = 0,33 или 33%
w (O) = 4 х Ar(S) / Mr (H 2 SO 4 ); w (O) = 4 х 16 / 98 = 0,65 или65%
Химические формулы простых и сложных веществ
Химическая формула необходима для отражения состава вещества с помощью специальных символов и индексов. Формула включает символы химических элементов, уточнить которые всегда можно в таблице Менделеева, и индексы. В последнем случае речь идет о цифре, которая ставится справа снизу после знака элемента и указывает на количество его атомов. При ответственной подготовке к ЕГЭ по химии без умения читать формулы веществ просто не обойтись.
Химические формулы простых и сложных веществ
Для большинства простых веществ (многие неметаллы и все металлы) формула представляет собой знак соответствующего химического элемента. Так, для вещества медь и химического элемента медь обозначение одинаково — Cu. Если же вещество существует в форме молекул, то к знаку химического элемента справа внизу добавляется индекс, которые указывает на количество атомов в молекуле. В соответствии с этим правилом формула кислорода записывается как O2, хлора — Cl2, фосфора — P4.
Химическая формула простого вещества дает возможность получить следующую информацию:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
На примере алюминия Al можно сказать следующее:
При записи химических формул сложного вещества указывают знаки всех составляющих химических элементов и индексы, по которым можно определить, сколько элементов конкретного атома входит в молекулу. Если индекс отсутствует, то необходимо иметь в виду, что возле знака находится цифра 1.
Химическая формула: что это и какую информацию несет
В некоторых случаях в уравнении реакции перед формулой может стоять цифра. Речь идет о коэффициенте, отражающем число молекул или молей вещества. Если знак химического элемента стоит не перед, а после коэффициента, то речь идет о количестве атомов данного элемента. Например, 3Cu: количество атомов меди — три, количество моль — тоже три.
Химическая формула сложного вещества дает возможность получить следующую информацию:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Возьмем для примера глюкозу C6H12O6 и разберем ее по представленному выше плану:
В 1 моль глюкозы (100 г) содержится 40 г углерода, 7 г водорода и 53 г кислорода.
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Структурная химическая формула
Под структурной формулой понимается изображение, отражающее в графическом виде структуру молекул, порядок соединения атомов в них, а также валентность элементов. Данная информация может быть представлена в 2D или 3D виде. В первом случае для обозначения общих электронных пар используются штрихи (валентные черточки).
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Структурные 2D формулы могут быть представлены в нескольких вариантах (в качестве примера приведен пиридин C5H5N):
Порядок составления графических структурных формул первого и второго типов следующий:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
На что указывает индекс в химической формуле
Ключевые слова конспекта: химическая формула, индекс, коэффициент, качественный и количественный состав, формульная единица.
Химическая формула — это условная запись состава вещества посредством химических знаков и индексов.
Цифру, стоящую в формуле справа внизу у знака элемента, называют индексом. Индекс обозначает число атомов элемента, входящих в состав данного вещества.
Если требуется обозначить не одну, а несколько молекул (или отдельных атомов), то перед химической формулой (или знаком) ставят соответствующую цифру, которую называют коэффициентом. Например, три молекулы воды обозначаются 3Н2О, пять атомов железа — 5Fe. Индекс 1 в химических формулах и коэффициент 1 перед химическими символами и формулами не пишут.
Запись 5Н2О (пять-аш-два-о) следует понимать так: пять молекул воды образованы десятью атомами водорода и пятью атомами кислорода.
| ЗАДАНИЕ. Обозначить, используя символы химических элементов а) три молекулы азота б) семь молекул сульфида железа в) четыре атома серы г) два атома кальция д) семь молекул воды е) четыре молекулы кислорода ж) две молекулы сернистой кислотыОТВЕТ: а) три молекулы азота — 3N2 б) семь молекул сульфида железа — 7FeS в) четыре атома серы — S4 г) два атома кальция — Ca2 д) семь молекул воды — 7H2O е) четыре молекулы кислорода — 4O2 ж) две молекулы сернистой кислоты — 2H2SO3Объяснение: коэффициенты показывают количество молекул, индексы — количество атомов. Формулы молекул простых веществ нужно запомнить. Одноатомные молекулы образуют инертные газы гелий He, неон Ne, аргон Ar и другие. Из двухатомных молекул состоят водород H2, кислород O2, азот N2, галогены F2, Cl2, Br2, I2. Три атома — в молекулах озона O3, четыре — в молекулах белого фосфора P4. |
По химической формуле мы можем дать веществу название, определить его качественный и количественный состав, а также подсчитать его относительную молекулярную массу.Химическая формула показывает, из атомов каких элементов состоит вещество (то есть качественный состав вещества); и каково соотношение атомов этих элементов (то есть количественный состав вещества).
Формульная единица
Химические формулы веществ, имеющих немолекулярное строение, например FeS, не описывают состав молекулы; а только показывают соотношение элементов, образующих данное вещество.
Так, кристаллическая решётка поваренной соли — хлорида натрия состоит не из молекул, а из ионов. На каждый положительно заряженный ион натрия в ней приходится один отрицательно заряженный ион хлора. Получается, что отношение индексов в записи NaCl совпадает с отношением; в котором химические элементы соединяются между собой, образуя вещество. По отношению к веществам, имеющим немолекулярное строение, такую запись правильнее называть не формула, а формульная единица.
В таком случае величина Мr должна называться не относительной молекулярной массой, а относительной формульной массой. Тем не менее по традиции выражение «относительная молекулярная масса» используют и по отношению к веществам немолекулярного строения.
Конспект урока «Химическая формула. Индекс и коэффициент. Формульная единица«.
Коэффициенты и индексы в химических уравнениях
По коэффициенту можно узнать, сколько всего молекул или атомов принимают участие в реакции. Индекс показывает, сколько атомов входит в молекулу. Уравнением реакции называется запись химического процесса с помощью химических формул и математических знаков.
В такой науке, как химия, такая запись называется схемой реакции. Если возникает знак «=», то называется «уравнение». Давайте расставлять коэффициенты. В Са одна частица, так как коэффициент не стоит. Индекс здесь тоже не написан, значит, единица. Справа уравнения Са тоже один. По Са нам не надо работать. Смотрим следующий элемент. Это кислород.
Индекс говорит о том, что здесь две частицы кислорода, а справа без индексов. То есть слева 2 молекулы, а с правой одна молекула. Что делаем? Никаких дополнительных индексов или исправлений в химическую формулу вносить нельзя, так как она написана правильно.
Коэффициенты
Коэффициенты – это то, что написано перед молекулами. Они уже имеют право меняться. Для удобства саму формулу не переписываем. Справа 1 умножаем на 2, чтобы получить и там 2 частицы кислорода.
После того как мы поставили коэффициент, получилось две частицы кальция. Слева же только одна. Значит, теперь перед кальцием мы должны поставить 2.
Теперь проверяем итог. Если количество молекул элементов равно с обеих сторон, то можем поставить знак «равно».
Следующий пример.
2 водорода слева, и после стрелочки у нас тоже 2 водорода. Смотрим дальше. Два кислорода до стрелочки, а после стрелочки индексов нет, значит, 1 атом. Слева больше, а справа меньше. Выходим из положения и ставим коэффициент 2 перед водой.
Умножили всю формулу на 2, и теперь у нас изменилось количество водорода. Умножаем индекс на коэффициент, и получается 4. А с левой стороны осталось две частицы водорода. Вот чтобы получить 4, мы должны водород умножить на 2.
Проверяем. Если везде одинаково, то ставим «равно».
Последний пример в элементарных реакциях.
Реакция нейтрализации
Второй пример более сложный, так как здесь больше элементов вещества.
Эта реакция называется реакцией нейтрализации. Что здесь надо уравнивать в первую очередь?
Напрашивается вывод, что надо умножить всю формулу на два.
Теперь дальше смотрим, сколько есть серы. С левой и правой стороны по 1 атому серы. Дальше смотрим на кислород. С левой стороны мы имеем 6 атомов кислорода. С другой стороны – 5. Меньше справа, больше слева. Нечетное количество надо довести до четного значения. Для этого формулу воды умножаем на 2, то есть из одного атома кислорода делаем два.
Теперь с правой стороны уже 6 атомов кислорода. С левой стороны тоже 6. Кислород уравнен. Проверяем водород. Два водорода и еще два водорода будет 4 водорода с левой стороны. Смотрим с другой стороны. Здесь также 4 водорода. Все элементы уравнены. Ставим знак «равно».
Следующий пример:
Он интересен тем, что появились скобки. Скобки говорят о том, что если множитель стоит за скобкой, то каждый элемент, стоящий в скобках, умножается на этот множитель. Здесь надо начать с азота, так как его меньше, чем кислорода и водорода. Слева азот 1, а справа, с учетом скобок, его два.
Справа же 2 атома водорода, а нужно 4. Мы просто выходим из положения и умножаем воду на 2, в результате чего получили 4 водорода. Отлично, водород уравняли. Если все элементы не уравнены, нельзя сказать что-то однозначно. Остался не уравненным кислород. До реакции присутствует 8 атомов кислорода, после – тоже 8.
Отлично, все элементы уравнены, можем ставить «равно».
Теперь за счет коэффициента, который только что поставили, после реакции два натрия, до реакции его тоже 2. Отлично, все остальное уравнено.
Видео
Из этого видео вы узнаете, как правильно расставлять коэффициенты в химических уравнениях.