Простые формулы по химии – Химические формулы — Энциклопедия MPlast.by

Химические формулы веществ — Ида Тен

Что такое химическая формула?

В любой науке есть своя система обозначений. Химия в этом плане не исключение. Вам уже известно, что для обозначения химических элементов используются символы, образованные от латинских названий элементов. Химические элементы способны образовывать как простые, так и сложные вещества, состав которых можно выразить химической формулой.

Чтобы написать химическую формулу простого вещества необходимо записать символ химического элемента, который образует простое вещество, и справа внизу записать цифру, показывающую количество его атомов. Данная цифра называется индексом.

Например, химическая формула кислорода – О2. Цифра 2 после символа кислорода – это индекс, указывающий, что молекула кислорода состоит из двух атомов элемента кислорода.

Индекс – число, показывающее в химической формуле количество атомов определенного типа

Чтобы написать химическую формулу сложного вещества, необходимо знать, из атомов каких элементов оно состоит (качественный состав), и число атомов каждого элемента (количественный состав).

Например, химическая формула пищевой соды – NaHCO3. В состав этого вещества входят атомы натрия, водорода, углерода, кислорода – это его качественный состав. Атомов натрия, водорода, углерода по одному, а атомов кислорода – три. Это количественный состав соды

Качественный состав вещества показывает, атомы каких элементов входят в его состав

Количественный состав вещества показывает количество атомов, которые входят в его состав

Химическая формула – условная запись состава вещества при помощи химических символов и индексов

Обратите внимание на то, что если в химической формуле присутствует только один атом одного вида, индекс 1 не ставится.

Например, формулу углекислого газа записывают так –

CO2, а не С1О2.

Как правильно понимать химические формулы?

При записи химических формул нередко встречаются цифры, которые записывают перед химической формулой. Например, 2Na, или 5О2. Что обозначают эти цифры и для чего они нужны? Цифры, записанные перед химической формулой, называют коэффициентами.

Коэффициенты показывают общее количество частиц вещества: атомов, молекул, ионов. Например, запись 2Na обозначает два атома натрия. Запись 5О2 обозначает пят/

Коэффициент – число, которое показывает общее количество частиц. Коэффициент записывается перед химической формулой вещества молекул кислорода.

Обратите внимание, что молекулы не могут состоять из одного атома, минимальное количество атомов в молекуле – два. Таким образом, записи: 2Н, 4P обозначают два атома водорода и четыре атома фосфора соответственно.

Запись 2Н2 обозначает две молекулы водорода, содержащие по два атома элемента водорода. Запись

4S8 – обозначает четыре молекулы серы, каждая из которых содержит восемь атомов элемента серы.

Подобная система обозначений количества частиц используется и для ионов. Запись 5K+ обозначает пять ионов калия. Стоит отметить, что ионы могут быть образованы не только атомом одного элемента. Ионы, образованные атомами одного химического элемента, называют простыми: Li+, N3−. Ионы, образованные несколькими химическими элементами, называют сложными: OH⎺, SO4 2−. Обратите внимание, что заряд иона обозначают верхним индексом.

А что будет обозначать запись 2NaCl? Если на этот вопрос ответить – две молекулы поваренной соли, то ответ не правильный. Поваренная соль, или хлорид натрия, имеет ионную кристаллическую решетку, то есть это ионное соединение и состоит из ионов Na+ и Сl⎺. Пару этих ионов называют

формульной единицей вещества. Таким образом, запись 2NaCl обозначает две формульных единицы хлорида натрия. Термин формульная единица используют так же и для веществ атомного строения.

Формульная единица – наименьшая частица вещества немолекулярного строения

Ионные соединения так же электронейтральны, как и молекулярные. Значит, положительный заряд катионов полностью уравновешен отрицательным зарядом анионов. Например, какова формульная единица вещества, состоящего из ионов Ag+ и PO4 3−? Очевидно, что для компенсации отрицательного заряда иона (заряд –3), необходимо иметь заряд +3. С учетом того, что катион серебра имеет заряд +1, то таких катионов понадобиться три. Значит формульная единица (формула) данного вещества – Ag3PO4.

Таким образом, при помощи символов химических элементов, индексов и коэффициентов, можно четко составить химическую формулу вещества, которая даст информацию, как о качественном, так и о количественном составе вещества.

В завершение рассмотрим, как правильно произносить химические формулы. Например, запись 3Ca2+ произносится: «три иона кальций два плюс» или «три иона кальция с зарядом два плюс». Запись 4НСl, произносится «четыре молекулы аш хлор». Запись 2NaCl, произносится как «две формульных единицы хлорида натрия».

Закон постоянства состава вещества

Одно и то же химическое соединение можно получить различными способами. Так, например, углекислый газ, CO2, образуется при сжигании топлива: угля, природного газа. Во фруктах содержится много глюкозы. При длительном хранении фрукты начинают портиться, начинается процесс, называемый брожением глюкозы, в результате которого выделяется углекислый газ. Углекислый газ образуется и при нагревании таких горных пород, как мел, мрамор, известняк.

Химические реакции совершенно разные, но вещество, образовавшееся в результате их протекания, имеет одинаковый качественный и количественный состав

– CO2.

Эта закономерность касается, в основном, веществ молекулярного строения. В случае веществ немолекулярного строения, возможны случаи, когда состав вещества зависит от методов его получения.

Закон постоянства состава веществ молекулярного строения: состав сложного вещества всегда одинаков и не зависит от способа его получения

Выводы из статьи по теме Химические формулы веществ

• Индекс – число, показывающее в химической формуле количество атомов определенного типа
• Качественный состав вещества показывает, атомы каких элементов входят в его состав
• Количественный состав вещества показывает количество атомов, которые входят в его состав
• Химическая формула – условная запись состава вещества при помощи химических символов и индексов (если нужно)
• Коэффициент – число, которое показывает общее количество частиц. Коэффициент записывается перед химической формулой вещества
• Формульная единица – наименьшая частица вещества атомного или ионного строения

idaten.ru

Определение общей формулы соединения и истинной формулы вещества

 

Некоторые задачи в тестах ЕГЭ имеют довольно сложное условие, иногда содержащее избыточные данные. В инструкции для проверяющих содержится тоже сложный вариант решения, предлагающий использование всех данных. Но иногда такие задачи могут быть решены более простым и рациональным способом. Наиболее часто при этом возможно использование стратегии по определению молекулярной формулы по значению молекулярной массы. Приведем наиболее яркий пример такой задачи.

Задача 2.4.
При полном сжигании вещества, не содержащего кислорода, образуются азот и вода. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 16. Объем необходимого для сжигания кислорода равен объему выделившегося азота. Определите

общую формулу соединения и истинную формулу вещества.
Дано:
относительная плотность паров искомого вещества по водороду: D(Н₂) = 16;
равенство объемов расходовавшегося кислорода и выделившегося азота:
V(О₂)_расх. = V(N₂)_{образов}.
Найти: общую и истинную формулу вещества.
Решение:
По содержанию в продуктах реакции водорода и азота можно сделать вывод об их наличии в исходном веществе. Согласно условию, кислород в состав сгоревшего вещества не входил, следовательно, формулу можно записать следующим образом: N_xH_y.  По значению относительной плотности паров находим истинную молярную массу сгоревшего вещества:

M(N_xH_y) = D(H₂) ^. M(H₂) = 16 . 2 = 32 г/моль.

Записываем выражение для молярной массы N_xH_y, согласно значениям молярных масс элементов:

M(N_xH_y) = 14 ^. x + 1 ^. y

Приравниваем полученное выражение к значению истинной молярной массы искомого вещества и получаем математическое уравнение с двумя неизвестными:

14 ^. x + y = 32

Пренебрегаем вкладом водород
а в молярную массу вещества и находим приблизительное значение переменной «х»:

14 ^. x  = 32
x = 2,3

Переменные «х» и «у» являются индексами в формуле, поэтому они должны быть целыми положительными числами. Согласно примерному определению значения «х», оно не может быть больше «2» (иначе значение «у» станет отрицательным). Предположим, что х = 2, тогда:

14 . x + y = 32
y = 4

Следовательно, формула сгоревшего вещества будет N₂Н₄. Такое вещество реально существует и для него можно предложить структурную формулу, согласующуюся с валентными возможностями азота и водорода:

Это — гидразин.
Если же предположить, что х = 1, тогда у = 18. Вещества NН₁₈ не существует, и невозможно предложить его структурную формулу. Таким образом, единственно возможный ответ
в данной задаче N₂Н₄.
Ответ: N₂Н₄.

При решении данной задачи мы не использовали информацию о равенстве объемов расходовавшегося кислорода и выделившегося азота. Но предложенный способ приводит к верному ответу и ничем не хуже того, который предложен в инструкции для проверяющих. Для сравнения приведем здесь суть решения, отраженного в вышеуказанной инструкции:
1. Составлено уравнение горения неизвестного соединения с применением буквенных обозначений индексов и коэффициентов:

2. Азот и кислород являются газами, и для них применим закон объемных отношений:

V(O₂

) :  V(N₂) = n(O₂) :  n(N₂)

Согласно условию, объемы кислорода и азота равны, следовательно: n(O₂) =  n(N₂). Значит и коэффициенты в уравнении перед О₂ и N₂ тоже равны.

Отсюда получаем соотношение:

x  :  y = 1 : 2

Оно показывает соотношение индексов в формуле искомого соединения и позволяет записать простейшую формулу: N₁H₂.

3. По значению относительной плотности паров искомого вещества по водороду вычисляем истинную молярную массу:

M(N_xH_y) = D(H₂) ^. M(H₂) = 16 ^. 2 = 32 г/моль.

4. Путем сравнения истинной молярной массы с молярной массой простейшей формулы находим истинную молярную массу сгоревшего вещества:

Умножаем все индексы в простейшей формуле на 2 и получаем истинную формулу: N₂H₄.

Ответ: N₂H₄.

Выберите наиболее понятный Вам вариант решения и пользуйтесь им при решении подобных задач на экзамене.

---

buzani.ru

Молекулярная формула веществ в химии

Что такое молекулярная формула

Современные символы химических элементов были введены в науку в 1813 году Я. Берцелиусом. По его предложению элементы обозначаются начальными буквами их латинских названий. Например, кислород (Oxygenium) обозначается буквой О, сера (Sulfur) – буквой S, водород (Hydrogenium) – буквой Н. В тех случаях, когда названия элементов начинаются с одной и той же буквы, к первой букве добавляется еще одна из последующих. Так, углерод (Carboneum) имеет символ С, кальций (Calcium) – Ca, медь (Cuprum) – Cu.

Химические символы – не только сокращенные названия элементов: они выражают и определенные их количества (или массы), т.е. каждый символ обозначает или один атом элемента, или один моль его атомов, или массу элемента, равную (или пропорциональную) молярной массе этого элемента. Например, С означает или один атом углерода, или один моль атомов углерода, или 12 единиц массы (обычно 12 г) углерода.

Молекулярная формула веществ

Формулы веществ также указывают не только состав вещества, но и его количество и массу. Каждая формула изображает или одну молекулу вещества, или один моль вещества, или массу вещества, равную (или пропорциональную) его молярной массе. Например, H₂O обозначает или одну молекулу воды, или один моль воды, или 18 единиц массы (обычно (18 г) воды.

Простые вещества также обозначаются формулами, показывающими, из скольких атомов состоит молекула простого вещества: например, формула водорода H₂. Если атомный состав молекулы простого вещества точно не известен или вещество состоит из молекул, содержащих различное число атомов, а также, если оно имеет не молекулярное, а атомное или металлическое строение, простое вещество обозначают символом элемента. Например, простое вещество фосфор обозначают формулой P, поскольку в зависимости от условий фосфор может состоять из молекул с различным числом атомов или иметь полимерное строение.

Формулу вещества устанавливают на основании результатов анализа. Например, согласно данным анализа глюкоза содержит 40% (масс.) углерода, 6,72% (масс.) водорода и 53,28% (масс.) кислорода. Следовательно, массы углерода, водорода и кислорода относятся друг к другу как 40:6,72:53,28. Обозначим искомую формулу глюкозы C_xH_yO_z, где x, y и z – числа атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле. Массы атомов этих элементов соответственно равны 12,01; 1,01 и 16,00 а.е.м. Поэтому в составе молекулы глюкозы находится 12,01х а.е.м. углерода, 1,01у а.е.м. водорода и 16,00zа.е.м. кислорода. Отношение этих масс равно 12,01х: 1,01у: 16,00z. Но это отношение мы уже нашли, исходя из данных анализа глюкозы. Следовательно:

12,01х: 1,01у: 16,00z = 40:6,72:53,28.

Согласно свойствам пропорции:

x: у: z = 40/12,01:6,72/1,01:53,28/16,00

или х: у: z = 3,33 : 6,65 : 3,33 = 1 : 2 : 1.

Следовательно, в молекуле глюкозы на один атом углерода приходится два атома водорода и один атом кислорода. Этому условию удовлетворяют формулы CH₂O, C₂H₄O₂, C₃H₆O₃ и т.д. Первая из этих формул — CH₂O — называется простейшей или эмпирической формулой; ей отвечает молекулярная масса 30,02. Для того, чтобы узнать истинную или молекулярную формулу, необходимо знать молекулярную массу данного вещества. Глюкоза при нагревании разрушается, не переходя в газ. Но ее молекулярную массу можно определить и другими методами: она равна 180. Из сопоставления этой молекулярной массы с молекулярной массой, отвечающей простейшей формуле, ясно, что глюкозе отвечает формула C₆H₁₂O₆.

Таким образом, химическая формула – это изображение состава вещества с помощью символов химических элементов, числовых индексов и некоторых других знаков, а молекулярную формулу вещества можно получить, зная простейшую формулу вещества и его молекулярную массу.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Готовимся к углубленному изучению химии : 2.9 Вывод химических формул

2.9. Вывод химических формул. Расчеты по химическим формулам и уравнениям В химической практике нередко возникает и обратная задача – установление формулы по массовым долям элементов, входящих в его состав. Прежде чем рассматривать методику решения задач такого типа, следует познакомиться с понятием эмпирическая формула вещества. Все те формулы веществ, которые показывают качественный и количественный состав молекул, называются молекулярными формулами. Эмпирическая формула любого вещества – это формула, которая выражает простейшее целочисленное отношение атомов элементов, содержащихся в данном веществе. Эмпирические формулы иногда называют также простейшими формулами. Для вывода эмпирической формулы вещества достаточно знать его количественный состав (массовые доли элементов). Для нахождения молекулярной (или истинной) формулы вещества необходимо, кроме состава вещества, знать его молекулярную массу. Она может быть приведена в условии задачи или ее можно рассчитать по имеющимся в условии данным. Большинство задач в курсе химии связано с расчетами по химическим уравнениям. Если в условии задачи даются массы или объемы двух исходных веществ, то начинать решение этой задачи следует с выяснения того, какое исходное вещество дано в избытке, а какое – в недостатке. Достаточно часто при протекании химических реакций происходят «потери» веществ или имеет место неполное превращение исходных веществ в продукты реакции, в результате чего практически образующаяся масса (объем) того или иного продукта реакции оказывается меньше, чем теоретически рассчитанная по уравнению реакции. В этом случае говорят о практическом выходе, или просто выходе продукта реакции, который обозначается греческой буквой  η (эта): Если в условии задачи выход продукта реакции не указан, предполагается, что реакция протекает количественно, т.е. согласно стехиометрическим расчетам.

Вывод химической формулы вещества:	Вычисление молярной массы вещества	Задачи для самостоятельного решения
— на основании массовых долей (%) атомов элементов	М , где n — число атомов	Определить химическую формулу соединения, имеющего состав: натрий – 27,06%; азот – 16,47 %; кислород – 57,47%. Ответ: NaNO3
— на основании массовых долей (%) атомов элементов и плотности соединения	М (CхНу) = D(Н2) ·М (Н2)	Относительная плотность паров органического кислородсодержащего соединения по кислороду равна 3, 125. Массовая доля углерода равна 72%, водорода – 12 %. Выведите молекулярную формулу этого соединения.Ответ:C6H12О
— по плотности вещества в газообразном состоянии	М (в-ва) = ρ · М (газообр. в-ва)	Относительная плотность паров предельного альдегида по кислороду равна 1,8125. Выведите молекулярную формулу альдегида. Ответ: C3Н6О
— на основании массовых долей (%) атомов элементов и массе соединения	М находится по соотношению, или M	Углеводород содержит 81,82 % углерода. Масса 1 л. этого углеводорода (н.у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу углеводорода. Ответ: C3Н8
— по массе или объёму исходного вещества и продуктам горения	М (в-ва)=Vm·ρ	Относительная плотность паров кислородсодержащего органического соединения по гелию равна 25,5. При сжигании 15,3 г. этого вещества образовалось 20,16 л. СО2 и 18,9 г. Н2О. Выведите молекулярную формулу этого вещества.Ответ: C6H14О

_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ ________________________________________________________

5.    

_______________________________________________________________

6.    

_______________________________________________________________ Массовая доля кислорода в одноосновной аминокислоте равна 42,67%. Установите молекулярную формулу кислоты.

	Решение: Рассчитать молярную массу кислоты CnН2n (N Н2) CОOH w (О) =  M кислоты  = 75 (г/моль) Найти число атомов углерода в молекуле кислоты и установить её формулу М = 12 n + 2 n + 16 + 45 =75 14 n = 14, n = 1 Ответ: формула кислоты NН2CН2CОOH М (NН2CН2 CОOH) = 75 г/моль
Вывести формулу соединения  CnН2n (N Н2) CОOH

7.      

_____________________________________________________________ ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ 1.     Относительная плотность углеводорода по водороду, имеющего состав: w(С) = 85,7 %; w (Н) = 14,3 %, равна 21. Выведите молекулярную формулу углеводорода. 2.     Определите молекулярную формулу алкана, если известно, что его пары в 2,5 раза тяжелее аргона. 3.     Массовая доля углерода в соединении равна 39,97 %, водорода 6, 73 %, кислорода 53,30 %. Масса 300 мл. (н.у.) этого соединения равна 2,41 г. Выведите молекулярную формулу этого вещества. 4.     Какова молекулярная формула углеводорода, имеющего плотность 1,97 г/л, если при сгорании 4,4 г. его в кислороде образовалось 6,72 л. СО2 и 7,2 г. Н2О. 5.     Соединение содержит 62,8% S и 37,2% F. Масса 118 мл данного соединения при 70 и 98,64 КПа равна 0,51 г. Вывести формулу соединения. 6.     Определите эмпирическую формулу соединения алюминия с углеродом, в котором массовая доля алюминия равна 75%. 7.     Определите эмпирическую формулу соединения, в состав которого входят калий (массовая доля 24,7%), марганец (массовая доля 34,8%) и кислород (массовая доля 40,5%). 8.     Вещество содержит азот (массовая доля 82,36%) и водород. Молярная масса его равна 17 г/моль. Найдите молекулярную формулу этого вещества. 9.     Молекулярная масса вещества 34. Состав вещества: 5,9%  Н, 94,1%  О. Установите его молекулярную формулу. 10.                        Газообразное вещество содержит 85,7% углерода и 14,3% водорода. Плотность этого вещества по водороду равна 14. Какова молекулярная формула вещества.                                                                                                                                          

himiy88.blogspot.com