Химиялык формулалар
ОШ МАМЛЕКЕТТИК УНИВЕРСИТЕТИ «ЫЙМАН» ГИМНАЗИЯСЫ ТЕМА: ХИМИЯЛЫК ФОРМУЛАЛАР
Предмет: химия
Класс: 8
Мугалими: Жунусалиева Э.Ж
План:
- 1. Химиялык формула ж өнүндө жалпы түшүнүк
- 2. Салыштырма атомдук масса
Заттар
Жөнөкөй
Молекуланын курамына бир түрдүү атом камтылган
- в состав молекулы веществв состав молекулы в D
- ещества входит один вид атомов
- а входит один вид атомов
Татаал
Молекуланын курамына бир нече түрдүү атомдор камтылган
O
O
C
H
H
H 2
CO 2
Кычкылтек Озон
O
O
O
O
O
O 2
O 3
- Химиялык формула – бул химиялык белги жана символдор аркылуу заттын курамын көрсөтүүчү шартту жазуу (белги).
5 H 2 С O 3
Индекс – молекуладагы атомдун санын көрсөтөт
Химиялык элементтердин белгилери
Коэффициент – молекуланын же атомдун санын көрсөтөт
Заттын формуласы
Молекуланын саны
Ар бир элементтин атомунун саны
3 барийдин атому
3 кычкылтектин атому
3
3 BaO
2 көмүртектин атому
4 кычкылтектин атому
2
2 CO ₂
10 алюминийдин атому
15 кычкылтектин атому
5 Al ₂ O ₃
5
4 темирдин атому
12 кычкылтектин атому
12 суутектин атому
4 Fe(OH) ₃
4
2 натрийдин атому
1 көмүртектин атому
3 кычкылтектин атому
Na ₂ CO ₃
1
Абсолюттук атомдук масса
- m ат (Н) = 0,000 000 000 000 000 000 000 001674 г = 0,1674 ∙10 -23 г
- m ат (О) = 0,000 000 000 000 000 000 000 026667 г = 2,6667 ∙10 -23 г
- m ат ( C ) = 0,000 000 000 000 000 000 000 01993 г = 1,993 ∙10 -23 г
- — Ar – Салыштырма атомдук масса
- 1 м.а.б. –көмүртектин 1 / 12 массасына барабар болгон чоңдук.
- 1 м.а.б. = m ат (C)/12 = 1,674 ∙ 1 0 -24 г
- 1 м.а.б. = = 1,993 ∙10 -23 г/ 12 = 1,674 ∙ 1 0 -24 г
m ат (Н) = 0,000 000 000 000 000 000 000 001674 г = 0,1674 ∙10 -23 г
m ат (О) = 0,000 000 000 000 000 000 000 026667 г = 2,6667 ∙10 -23 г
А r (О) =
А r (C) =
Салыштырма атомдук масса
II . Ar ди мезгилдик система аркылуу табуу.
— эгер үтүрдөн кийинки сан 5 тен кичине болсо, сан өзгөрүүсүз калтырылат.
— эгер үтүрдөн кийинки сан 5 тен чоң болсо, 1 сан кошулуп жазылат.
Мисалы:
Fe
Pb
Ar(Fe)=56
Ar(Pb)=207
55,847
207,19
Cu
Ag
Ar(Cu)=64
Ar(Ag)=108
63,546
107,868
Бышыктоо :
Химия8-класс Тема:Химиялык реакциянын типтери
Предмет:Химия Класс: 8 Тема:Химиялык реакциянын типтери
Сабактын жабдылышы Презентация темага карата корсотмолор Ар турдуу суроттор Формулалар Китеп карточкалар
Сабактын максаты: 1)Окуучулар химиялык реакциянын типтери,алардын белгилери боюнча алган билимдерибизди кайталайбыз. Химиялык реакциянын типтери боюнча маалымат алышат.Теманын устундо чыгармачылык менен иштешет.Маселе , конуугу иштешет.Суроолорго жооп беришет. 2)Химиялык реакциянын типтери боюнча тушунугун ,оз оюн эркин айтуу менен кабыл алуусу ,таанып билуусун,эске сактоосун логикалуу ой жугуртуу аркылуу чыгармачылыгы калыптанат. 3.Химия сабагын суйууго ,алган билимдерин турмушта пайдалана билууго,ынтымактуулукка ,бир-биринин оюн сыйлоого жана уга билууго тарбияланышат .
Сабактын ыкмасы: Тушундуруу ,айтып беруу,ангемелешуу, суроо-жооп Сабактын тиби: Жаны билим
Сабактын журушу 1.Уюштуруу (5мин) топторго болуу 2.Алтын эреже тузуу(2 мин) 3.Кадам артынан кадам оюну элементтерди жанылбай айтуу 4.Анаграмма оюну уланат 5.Уй тапшырма суроо (10 мин) Формулалардын окулушуна карап формулаларды жазып келуу салыштырма молекулалык массаны табуу 6.физминутка(1мин) 7.Жаны тема :Химиялык ракциянын типтери(15) 8.Теманы бышыктоо (10мин) химиялык реакциянын типтерин болуштуруп жазуу 9.Баалоо (3мин) 10.Уйго тапшырма беруу
Жаны тема :
Кошулуу реакциясы
Уйго тапшырма 1.Химиялык раекция деген эмне? 2.Хмиялык раекциянын журуш белгилери кайсылар? 3.Химиялык реакциянын типтерин аныктагыла.
Ачык сабактан бир корунуш
Ачык сабактан бир корунуш
Химиялық формулалар бойынша есептеулер
Мұғалім сабақтың тақырыбын ашу үшін «Артығын тап» әдісін қолданады. Мақсатты анықтайды.
Оқушылар таныс емес шаманы анықтайды : N. Ar. Mr. W
Мәтінмен танысу .«Түртіп алу» әдісіМұғалім шамамен танысу үшін кітаппен жұмыстану керектігін айтады.
Оқушылар жаңа тақырыпты оқулықтан оқиды, қажетті анықтамалар мен өрнекті түртіп алады.
Сұрақ-жауап әдісі арқылы сабақ талданады.
Суреттен не байқап тұрсыздар? Оқушылар өз ойларын білдіреді.
ҚБ қызыл шеңбер беріледі.
Тапсырмалар
1-тапсырма : Жеке жұмыс.
Мұғалім тапсырманы орындау алгоритмін ұсынады.
Оқушы берілген нұсқаны алгоритмді қолдана отырып шығарады.
1-нұсқа«Калий — марганец — о — төрт»
2-нұсқа: «Алюминий –екі-о-үш»
3-нұсқа: «кальций –о-аш-екі»
4-нұсқа: «аш-екі-эс-о- төрт»
1-қадам: берілген мәліметті пайдаланып заттың химиялық формуласын жаз.
2-қадам: заттың салыстырмалы молекулалық массасын тап
3-қадам: заттың құрамындағы әр элементтің массалық үлесін (%) формуланы қолданып есепте.
сары түсті шаршы – екі қадамды орындағандарға
қызыл түсті шаршы – бір қадамды орындағандарға
Динамикалық үзіліс (2 мин). «Сыңарыңды тап» ойыны
Мұғалім пайызы жазылған элементтерді оқушыларға таратып, сыңарын тауып жұптастырады және түзілген оксидтердің негіздік және қышқылдық оксидтер болып екі топқа бөледі.
Ca(71%), О(29%), Mg (60%) , О(40%), Na(74 %), О(26%) ,
K(83%), О(17%) , AI (53%), О(47%) , Cu(80%), О(20%),
H(11%), О(89%), S(50%), О(50%), C(27%), О(73%)
Si(47%), О(53%), N(30%) , О(70%), P(44%), О(56%)
ҚБ сары түсті шеңбер беріледі
2-тапсырма: Жұптық жұмыс
Мұғалім элементтердің массалық үлесі бойынша заттардың формуласын табуға есеп береді.
Оқушы есепті жеке
орындап,жұпта
талқылайды.
1-нұсқа. Қарапайым теңіз
жануары теңіз атының қаңқа сүйегі құрамында 47, 83% — стронций, 34,
78% оттек, 17, 39% күкірт болса, молекулалық формуласы
қандай?
2- нұсқа. Сізді құмырсқа
шаққанда шаққан жеріңіз құмырсқадан бөлінетін қышқылдың әсерінен
ашиды. Ол қышқылдың құрамында: 26, 09% — көміртегі, 4, 35% —
сутегі, 96, 50% — оттегі бар болса, қышқылдың формуласы қандай?
3-нұсқа. «Барий ботқасы» деп аталатын асқазанды рентген арқылы
тексеруде жегізетін препараттың құрамында 58, 80% барий, 13, 73% —
күкірт, 27, 47% — оттегі болатыны белгілі болса, формуласы
қандай?
4-нұсқа. Таза күйіндегі гематит минералының молекула құрамында 70 % темір, 30% оттек болады деп есептеп , қарапайым формуласын табыңдар.
ҚБ жасыл түсті бесбұрыш — молекулалық формуланы дұрыс тапса ;
Сары түсті бесбұрыш – формулаға қойып есептей алса;
Қызыл түсті бесбұрыш – есептің шартын жазса.
3- тапсырма : Мұғалім комплексті қосылыстағы заттардың массалық үлесін табуға есеп береді. Оқушы алдымен тапсырманы жеке орындап, кейін жұппен және топпен талқылайды.
Тотияйнның (CaSO4*5H2O) құрамындағы заттардың массалық үлесін табыңыз.
ҚБ жасыл түсті жұлдызша – есепті толық шығарғандарға;
Сары түсті жұлдызша – бір заттың массалық үлесін тапса;
қызыл түсті жұлдызша–салыстырмалы молекулалық массаны таба алса ;
| 55 | Cs | цезий | Cs — [Xe] 6s 1 | Cs — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4 d 10 5p 6 6s 1 |
| 56 | Ba | барий | Ba — [Xe] 6s 2 | Ba — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 |
| 57 | La | лантан | La — [Xe] 5d 1 6s 2 | La — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 |
| 58 | Ce | церий | Ce — [Xe] 5d 1 6s 2 | Ce — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 5d 1 6s 2 |
| 59 | Pr | празеодим | Pr — [Xe] 4f 3 6s 2 | Pr — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 3 6s 2 |
| 60 | Nd | неодим | Nd — [Xe] 4f 4 6s 2 | Nd — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 4 6s 2 |
| 61 | Pm | прометий | Pm — [Xe] 4f 5 6s 2 | Pm — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 5 6s 2 |
| 62 | Sm | самарий | Sm — [Xe] 4f 6 6s 2 | Sm — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 6 6s 2 |
| 63 | Eu | европий | Eu — [Xe] 4f 7 6s 2 | Eu — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 7 6s 2 |
| 64 | Gd | гадолиний | Gd — [Xe] 4f 7 5d 1 6s 2 | Gd — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 7 5d 1 6s 2 |
| 65 | Tb | тербий | Tb — [Xe]4f 9 6s 2 | Tb — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 9 6s 2 |
| 66 | Dy | диспрозий | Dy — [Xe] 4f 10 6s 2 | Dy — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 10 6s 2 |
| 67 | Ho | гольмий | Ho — [Xe] 4f 11 6s 2 | Ho — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 11 6s 2 |
| 68 | Er | эрбий | Er — [Xe] 4f 12 6s 2 | Er — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 12 6s 2 |
| 68 | Tm | тулий | Tm — [Xe] 4f 13 6s 2 | Tm — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 13 6s 2 |
| 70 | Yb | иттербий | Yb — [Xe] 4f 14 6s 2 | Yb — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 6s 2 |
| 71 | Lu | лютеций | Lu — [Xe] 4f 14 5d 1 6s 2 | Lu — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 1 6s 2 |
| 72 | Hf | гафний | Hf — [Xe] 4f 14 5d 2 6s 2 | Hf — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 2 6s 2 |
| 73 | Ta | тантал | Ta — [Xe] 4f 14 5d 3 6s 2 | Ta — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 3 6s 2 |
| 74 | W | вольфрам | W — [Xe] 4f 14 5d 4 6s 2 | W — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 4 6s 2 |
| 75 | Re | рений | Re — [Xe] 4f 14 5d 5 6s 2 | Re — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 5 6s 2 |
| 76 | Os | осмий | Os — [Xe] 4f 14 5d 6 6s 2 | Os — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 6 6s 2 |
| 77 | Ir | иридий | Ir — [Xe] 4f 14 5d 7 6s 2 | Ir — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 7 6s 2 |
| 78 | Pt | платина | Pt — [Xe] 4f 14 5d 9 6s 1 | Pt — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 9 6s 1 |
| 79 | Au | золото | Au — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 1 | Au — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 6s 1 |
| 80 | Hg | ртуть | Hg — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 | Hg — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 |
| 81 | Tl | таллий | Tl — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1 | Tl — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 64f 14 5d 10 6s 2 6p 1 |
| 82 | Pb | свинец | Pb — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 | Pb — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 |
| 83 | Bi | висмут | Bi — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3 | Bi — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3 |
| 84 | Po | полоний | Po — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 | Po — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 64f 14 5d 10 6s 2 6p 4 |
| 85 | At | астат | At — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 5 | At — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 5 |
| 86 | Rn | радон | Rn — [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 | Rn — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 |
Химиялық формулалар бойынша есептеулер 2-сабақ (Химия, 8 сынып, I тоқ
Пән: ХимияҰзақ мерзімді жоспар бөлімі: Заттардың формулалары және химиялық реакция теңдеулері
Сабақтың тақырыбы: Химиялық формулалар бойынша есептеулер 2-сабақ
Осы сабақта қол жеткізілетін оқу мақсаттары: 8.2.3.1 күрделі заттар құрамындағы элементтердің массалық үлесін есептеу және элементтердің массалық үлесі бойынша зат формуласын шығару
Сабақтың мақсаттары: Барлық оқушылар білу керек:
• күрделі зат құрамындағы химиялық элементтердің массалық үлестерін есептей білу.
• элементтердің массалық үлестері арқылы заттардың формулаларын шығару.
Көптеген оқушылар білу керек:
• Элементтердің массалық үлестері арқылы заттардың формулаларын шығарады және олардың әрі қарай қасиеттеріне қатысты болжамдар жасайды.
Кейбір оқушылар білу керек:
• химиялық формуласы бойынша анықтауға болатын стехиометриялық параметрлерді жүйелеу.
Амандасу, оқушылардың сабаққа дайындығын тексерілееді. Сабақтың негізгі тақырыбына көшу үшін алдыңғы сабақты қалай менгергендерін тексеріледі.
Қайталау
Әр оқушының жақын мандағы даму аймағын (ЖДА) белгілеу маңызды, химиялық формуланың нөлдік қосынды әдісімен алынуын түсінетіндіктеріне, яғни 100% білетіндіктеріне көз жеткізу керек. Мұны істеу үшін натрий оксидінің формуласын тақтаға шығарып қайталай отырып, әр қадамын толық түсіндіре жұмыс жасалады.
Мұғалімнің /оқушының іс-әрекеттері
Жаңа тақырып:
Одан әрі химиялық формуланы қолдану арқылы есептеулер жүргізіледі. Молекуланың құрамына кіретін әрбір атомның массасы арқылы молекулалық массасын табу керек. Молекулалық массаны табу туралы кімде қандай ұсыныстар бар? Оқушылар өздері математикалық тұрғыдан фосфор (V) оксидінің молекулалық массасын табуды көрсетеді:
Mr(Р2О5) = 2Аr(P) + 5Ar(O)
Осы сәтте мадақтап, оқушыларға қолдау жасалады.
Молекулалық массаның мәнін анықтаймыз: Mr(Р2О5) = 142 Бұдан әрі химиялық формуладан химиялық элементтердің массалық үлестерін анықтауға болады.
Массалық үлес дегеніміз — химиялық қосылыстағы атом массасының бүкіл молекуланың массасына қатынасы. Ол бірдің үлесімен немесе пайызбен өрнектеледі, гректің ω (омега) әріпімен белгіленеді.
Фосфор оксиді үшін:
ω(Р)=2Аr(P)∙100%/Mr(Р2О5)
ω(O)=5Аr(O)∙100%/Mr(Р2О5)
Атомдық массаның мәндерін қойылады:
ω(Р)= 2∙31∙ 100%/142 = 43,67%
ω(O)=5∙16∙100%/142 = 56,33%
43,67 + 56,33 = 100
1-тапсырма. Жұпта карточкамен жұмыс істеу
Оқушылар осындай есептеулерге ұқсас бинарлық қосылыстардағы: алюминий оксиді, метан СН4, темір (III) сульфиді Fe2S3 массалық үлестің мәндерін табуы керек.
Бүгінгі сабақта зат құрамына кіретін химиялық элементтердің массалық үлестері бойынша химиялық формулаларын қорытып шығарумен таныстырылады. Ең қарапайым мысал кальций карбонатының химиялық формуласын қорытып шығаруды қарастырайық. Мына қосылыстағы СахCyOz химиялық элементтердің массалық үлестері берілген. Элементтердің индекстерін тауып, химиялық формуласын шығару:
x:y:z = (ω(Са))/(Аr(Са)):(ω(С))/(Аr(С)):(ω(O))/(Аr(О))
Бұл есептің шешуінен заттың химиялық формуласындағы атомдар индекстерінің қатынасы, әрбір элементтің массалық үлесін оның салыстырмалы атомдық массасына бөлгенде шығатын бөлшек сандардың қатынасына тең екендігіне оқушылардың назарын аударыныз……
Химиялық формулалар бойынша есептеулер » Білімділер порталы
Сабақтың тақырыбы: Химиялық формулалар бойынша есептеулерМақсаты:
Білімділік: Оқушылардың «валенттілік» ұғымын тексеру және химиялық формула арқылы элементті қосылыстардың валенттілігін және валенттілік бойынша формула құру біліктігін, химиялық формула бойынша есептер шығаруға қалыптастыру.
Дамытушылық: Элементтердің таңбаларын, валенттілікті қолданып, химиялық формула жазу және есептер шығару дағдысын дамыту, логикалық есептер шығаруға дағдыландыру.
Тәрбиелік: Оқушыларды өзгені тыңдап, өз ойын еркін айтуға, өзара көмегін қалыптастыра отырып өз біліміне ғана емес, өзге оқушының да біліміне жауапкершілікпен қарауға дағдыландыру, өзін — өзі басқаруға тәрбиелеу.
Түрі: саяхат сабақ
Әдісі: деңгейлік тапсырмалар,
Типі: бекіту сабағы
Пәнаралық байланысы: биология, медицина.
Көрнекілігі: слайдтар жинағы, периодтық кесте, дидактикалық үлестірмелер, жетондар.
Сабақтың барысы:
І. Ұйымдастыру кезеңі: оқушылардың сабаққа әзірлігін тексеру, топқа бөлу, саяхат сабақтың жоспарымен таныстыру.
ІІ. Саяхаттың барысы:
І. Саяхатқа шығуға дайындық (оқушыларға саяхатқа шығу үшін бойынша әр қатарға 10 сұрақ беріледі).
1 топқа:
1. Химия пәні нені зерттейді? (заттардың қасиеттерін, басқа заттарға айналып түрленуін қарастырады.)
2. Заттар дегеніміз не? (заттар — денелерді құраушылар.)
3. Физикалық құбылыс дегеніміз не? (дене ретіндегі агрегаттық күйі ғана өзгеріске ұшырап, зат ретіндегі табиғаты өзгеріссіз қалады)
4. Химиялық реакция дегеніміз не? (бастапқы алынған заттың құрамы өзгеріп, жаңа заттар түзілуі.)
5. Молекула дегеніміз не? (молекула — заттың құрамы мен қасиетін сақтайтын ең кіші бөлшегі)
6. Күрделі заттар дегеніміз не? (екі немесе одан да көп атом түрлері болатын заттар күрделі заттар деп аталады).
7. Химиялық қосылыс дегеніміз не? (жай және күрделі заттар — химиялық қосылыс деп аталады).
2 — топқа:
1. Химияның басты міндеттері? (заттардың қасиетін зерттеу, адам игіліне жұмсау, ауыл шаруашылығында, өнеркәсіптерде қолдану мүмкіндігін анықтау).
2. Құрамына кіретін заттардың бөлшектері микроскоп арқылы да көрінбейтін қоспа қалай аталады? (Біртекті)
3. Заттардың агрегаттық күйлері? (Сұйық, газ, қатты)
4. Қоспалар дегеніміз не? (қоспа екі немесе одан да көп заттардан тұрады).
5. Химиялық реакцияның белгілері? (тұнбаның түзілуі, еруі, газдың бөлінуі, жарық, жылу бөлінуі, иістің шығуы, түсінің өзгеруі).
6. Жай заттар дегеніміз не? (Заттың құрамына бір ғана атом түрі кіреді).
7. Химиялық элемент дегеніміз не? (заттың құрам бөлігі, жекелеген атомның бір түрі).
3 топқа:
1. Химиялық формула нені көрсетеді? (заттардың құрамын).
2. Валенттілік дегеніміз не? (химиялық элемент атомының басқа химиялық элемент атомдарының белгілі бір санын өзіне қосып алу қабілеті).
3. Салыстырмалы молекулалық масса? ( берілген зат молекуласының массасы көміртек атомы массасының 1/12 бөлігінен неше есе ауыр екенін білдіреді).
4. Салыстырмалы атомдық масса? (берілген элементтің массасы, көміртек атомы массасының 1/12 бөлігінен неше есе ауыр екенін көрсететін сан).
5. Оттегінің салыстырмалы атомдық массасы? 16
6. Химиялық формула дегеніміз не? (заттың құрамын химиялық элемент таңбалары және индекстері көмегімен шартты түрде бейнелеу).
7. Химиялық формуладағы индекс нені көрсетеді? (заттың құрамындағы элементтердің атом санын көрсетеді).
ІІ. «Менделевий» жазығы
І кезең «Бой сергіту» сұрақтары (3 топқа 2 сұрақтан беріліп оларды талдауға уақыт бөлінеді. Әр топтан бір өкіл жауап береді, ал бәсекелес топ дұрыстығын үлгі бойынша қадағалап отырады. Сұрақтарға ең дұрыс жауап берген топ ұтады.).
1. Бұл элементтің ең көп концентрациясы көздің қарашығында жинақталған. Рет саны 56, валенттілігі ІІ. Осы элементтің атын, таңбасын, салыстырмалы атомдық массасын, валенттігін ата. (барий — Ва, 137, 33).
2. Солтүстік орхидеясы осы элементке бай топырақта өседі. Салыстырмалы атомдық массасы 40 — қа тең. Элементтің атын, таңбасын, рет санын, валенттігін көрсет. (кальций — Са, 20 — ІІ).
3. Бұл элемент жетіспеген жағдайда өсімдіктің бойы өспейді, жемісінің жетілуі тежеледі. Рет саны 15 тең. Элементтің атын, таңбасын, салыстырмалы атомдық массасын, валенттігін көрсет. (фосфор — Р — пэ — 15 — ІІІ, V ).
4. Райхан гүлінің қызғылт гүл күлтешесі бұл элемент көп болған жағдайда көкке, тіпті қара түске боялуы мүмкін. Салыстырмалы атомдық массасы 63, 5 — ке тең. Элементтің атын, рет санын, таңбасын, валенттігін көрсет. (мыс — Cu — купрум — 29 — I, II)
5. Бұл элемент тілдің сілекей безінде жинақталған. Салыстырмалы атомдық массасы 119 — ға тең. Элементтің атын, таңбасын, рет санын, валенттігін көрсет. (қалайы — Pb — 50 — II, IV)
6. Ағзадағы қанға қызыл түс береді, гемоглобиннің құрамына кіреді. Рет санын 26 — ға тең. Элементтің атын, таңбасын, салыстырмалы атомдық массасы, валенттігін көрсет. (темір — Fe — 56 — ІІ, ІІІ)
ІІІ. «Формулалар». Деңгейлік тапсырмалар.
А деңгейі: 1 баллдық.
1) Валенттіліктеріне байланысты әр қатардағы бір «артық» элементті көрсетіңдер:
K, Na, Mg, H, Li
Ca, O, Ba, Al, Zn
Cu, O, C, Fe, P
2) Қателерді түзе:
Mg2S2 __ Mg2S —— Na2S ____———— NaO _Na2O _
AlO3 __ Al2O3_ ——— Ph3 __ Ph4__—— Fe2O __ Fe2O3
3) Химиялық формулаларды жаз:
Азоттың екі атомынан тұратын оның бір молекуласы __N2_______
Мыстың бір атомы мен оттектің бір атомынан тұратын мыс оксидінің екі молекуласы ___2CuO___________________
Алюминийдің екі атомы мен оттектің үш атомынан тұратын алюминий оксидінің молекулалық формуласы__ Al2O3________
2 балдық:
1) Күрделі зат Mn2O7 молекуласындағы элементтердің массалық үлестерін тап. Ж: Mn — 49, 5%, О — 50, 4%.
2) «Калий — марганец — о — төрт» — қосылысының формуласын жазып, салыстырмалы молекулалық массасын тап. Ж: 158
3) Күкірт қышқылының формуласына h3SO4 сай элементтердің массалық қатынастарын есептеп шығарыңдар. Ж: 1: 16: 32
3 балдық: Химиялық қосылыстардың формуласын анықтау:
1. Қарапайым теңіз жануары теңіз атының қаңқа сүйегі құрамында 47, 83% — стронций, 34, 78% оттек, 17, 39% күкірт болса, молекулалық формуласы қандай? Ж: 1: 4: 1
2. Сізді құмырсқа шаққанда шаққан жеріңіз құмырсқадан бөлінетін қышқылдың әсерінен ашиды. Ол қышқылдың құрамында: 26, 09% — көміртегі, 4, 35% — сутегі, 96, 50% — оттегі бар болса, қышқылдың формуласы қандай?
1: 2: 3
3. «Барий ботқасы» деп аталатын асқазанды рентген арқылы тексеруде жегізетін препараттың құрамында 58, 80% барий, 13, 73% — күкірт, 27, 47% — оттегі болатыны белгілі болса, формуласы қандай? Ж: 1: 1: 4
ІV. «Шыңды бағындыр».
Мәтін — 1.
Ас тұзы NaCl адам және жануар ағзасындағы негізгі құрам бөлігі. Ересек адамның денесінде 200г. NaCl тұз болады, оның 45г қанда ериді. Тұз ағза мен ұлпаны құрайтын жасуша қызметін қалыптандырады. Адам тәулігіне 5 — 6 грамдай ас тұзын пайдаланса, жеткілікті. Тұз жетіспесе немесе күнделікті мөлшерден артып кетсе ағзаға зиянын тигізеді. артериалдық қысымның көтерілуіне әкеледі.
№1. Тұздың салыстырмалы молекулалық массасын есепте. Ж: 58, 5
№2. Тұздың қандағы массалық үлесін есепте. Ж: 22, 5%
№3. 5г NaCl тұзбен бірге ағзаға түскендегі натрийдің массасын есепте.
Ж: 1, 9г
Мәтін — 2.
Су дене температурасын тұрақтандырады, азық, қалдық, оттегіні тасымалдайды, бүйрек және бауырдағы қалдықтарды (шлак) тазалайды.
Денеде болатын күніне 2 — 4 литр су шығынының орнын қайта толтырып отыру қажет. Адам ағзасында орташа есеппен алғанда 15 — 20% – нәруыз, 0, 6% – көмірсу, 19% – май, 5, 8% – минералды тұз және 60% су болатыны есептелген.
Қанның 83 пайызы, бұлшық еттердің 75 пайызы, мидың 74 пайызы, сүйектердің 22 пайызы судан тұрады. Денеде 20 пайыз су жетіспеушілігінің болуы өте қауіпті және ол өлімге дейін жетелейді.
№1. Судың салыстырмалы молекулалық массасын есепте. Ж: 18
№2. Құрамындағы элементтердің массалық үлестерін есепте. Ж: 11, 1%, 88, 8%
№3.. Ересек адамның 70кг салмағында 60% су болса, судың массасы қандай болады? Ж: 42л
V. Қорытынды.
1. Бағалау.
2. Бүгінгі сабақта не білдіңдер?
3. Не қиын болды?
4. Не қызық болды?
VІ. Үй жағалауы. Үй тапсырмасы.
Назар аударыңыз! Жасырын мәтінді көру үшін сізге сайтқа тіркелу қажет.
Химиялық формулалар. Салыстырмалы молекулалық масса.
САБАҚ ЖОСПАРЫНЫҢ ШАБЛОНЫ Мектеп: Н.Островский атындағы №4 Күршім орта мектебі Химиялық формулалар. Салыстырмалы молекулалық масса. Мұғалімнің есімі: Нуриманова Н.А. Қатысқандар саны: 20 Қатыспағандар саны: 7.7.2.17. элементтердің қосылыстар құрамында әрқашан 1:1 қатынасында кездесе бермейтіндігін түсіну; 7.7.2.17. элементтердің атаулары мен олардың қосылыстардағы атомдық қатынастарын қолдана отырып, бинарлы қосылыстардың формулаларын дұрыс жазу; 7.7.2.17. формуласы бойынша қосылыстың салыстырмалы молекулалық массасын есептеу Химиялық қосылыстардың формулаларын оқуды үйренеді Химиялық қосылыстың формуласы бойынша оның салыстырмалы молекулалық массасын есептей алады. Берілген заттардағы элементтердің массалық қатынастарын туралы түсіне отырып, құрам тұрақтылық заңын біледі Барлық оқушылар: Химиялық қосылыстардың формуласын оқи алады. Оқушылардың басым бөлігі: Заттың сапалық және сандық құрамын анықтай алады, химиялық қосылыстың формуласы бойынша салыстырмалы молекулалық массасын есептей алады. Кейбір оқушылар: Берілген заттардағы элементтердің массалық қатынастары туралы түсіне отырып, құрам тұрақтылық заңына есеп шығарады. Оқушылар: Қосылыстың химиялық формуласын оқи алады, сандық және сапалық құрамын анықтай алады. Заттардың құрамындағы элементтердің массалық қатынастары туралы түсініктері болады. Негізгі сөздер мен тіркестер: Химиялық формула, индекс, коэффицент, салыстырмалы молекулалық масса, құрам тұрақтылық заңы Сыныптағы диалог/жазылым үшін пайдалы тілдік бірліктер: Химиялық формула – заттың құрамын химиялық элемент таңбалары мен индекстер арқылы шартты түрде жазу. Химиялық формула заттың сандық және сапалық құрамын көрсетеді. Индекс ….. , коэффицент …… жазылады. Сын тұрғысынан ойлау, жеке және жұпен жұмыс істей білу қабілеттерін дамыту, білімді шығармашылық тұрғыда қолдана білу қабілетін дамыту. 7.7.6.16. Салыстырмалы атомдық масса; 7.3.1.5. Атомдар мен молекулалар. Жай және күрделі заттар.; 7.3.2.6. Химиялық элементтер және олардың таңбалары. Математика, география, биология, жаратылыстану САБАҚ: 17 Сабақтың тақырыбы: Күні: СЫНЫП: 7 Сабақ негізделген оқу мақсаты (мақсаттары) Сабақ мақсаттары Бағалау критерийлері Тілдік мақсат Құндылықтарға баулу Алдыңғы білім Пән аралық байланыс Жоспар Сабақтың жоспарланған кезеңдері Сабақтың басы Жоспарланған жаттығулар (төменде жоспарланған жаттығулармен қатар, ескертпелерді жазыңыз) Ресурстар Слайд Ұйымдастыру шаралары (сәлемдесу, оқушыларды түгендеу) Ыңтымастық атмосферасын орнату, жағымды кері байланыс орнату. Оқушылар өз көңіл күйлерін эмоционалды аспектпен «басбармақ» әдісі арқылы көрсетеді. Оқушылар өткен материалды пысықтау мақсатында және топқа бөліну үшін, «атом, молекула» ойынын ойнайды. Оқушылар атом, молекула, жай зат, күрделі зат туралы білімдерін естеріне түсіреді. (5минут) Сабақтың ортасы (4минут) (4минут) (4минут) (3минут) (5минут) (2минут) 1. Ж. Топта үй тапсырмасын пысықтау үшін химиялық диктант Карточка жазады: карточкалар таратылып беріледі, онда химиялық элементтердің таңбалары, бір –біріне айту арқылы химиялық диктант жазады, және периодтық жүйеден салыстырмалы атомдық массаларын анықтайды. Бірбірін тексереді, әр оқушы нәтижесін жазып отырады. (қалыптастырушы бағалау бес саусақ әдісі) 2. Жаңа материалды меңгерту. А) Электронды оқулық арқылы, тақтада түсінеді. Н2О, 7Cl2, О2, 2НСl, 4h3SO4 Бағалау парағы Электронды оқулық, тақта, бор индекс коэффицент Ә) Оқулықпен жұмыс 13кесте (қалыптастырушы бағалаубес саусақ) молекула құрамы химиялық формуласы молекула суреті формуланың оқылуы Карточкалар, шар стерженьді модельдер 1 Н2 SO3 1 1 «ашекі» «эсоүш» екі атом сутек немесе бір молекула сутек күкірттің бір атомы оттектің үш атомы Модельдеу әдісі арқылы шар стерженьді модельдерді қолдану арқылы кестедегі химиялық формулаларды көзге елестету арқылы құрайды. В) Салыстырмалы молекулалық масса(қалыптастырушы бағалаубес саусақ әдісі) 14кесте, периодтық жүйені қолданып, салыстырмалы молекулалық массаны есептеу түсінеді. 1 1 Оқулық (кесте) Оқулық, периодтық жүйе, электрондық оқулық оқулық 1 N2 h3O 1 1 Mr(N2)=14*2=28 Mr(h3O)= 1*2+16=18 Сергіту сәті: Сен білесің бе? Сабақтың соңы (45минут) Жаңа тақырыпты бекіту үшін сараланған тапсырмалар беріледі: (қалыптастырушы бағалаубес саусақ әдісі) 1. Барлық оқушылар «Мені түсін» ойыны арқылы тақтаға шыққан оқушының маңдайына жапсырылған заттың химиялық формуласын Карточкалар, периодтық жүйе, минералдардың топтамасы (5минут) (56минут) (1минут) отырған оқушылар сандық және сапалық құрамын сипаттайды, тақтадағы оқушы оны түсініп формуласын жазуы керек. (сыныппен жұмыс) 2. оқушылардың басым бөлігі Көмірқышқыл газы СО2 мен ауаның қайсысы ауыр? Ауаның орташа салыстырмалық молекулалық массасы 29ға тең. Көшеде автокөліктен бөлінген көмірқышқыл газы ауаның қай қабатында (төменгі, жоғарғы) көбірек болады? (топпен жұмыс) 3. кейбір оқушылар Оқушыларға минералдардың топтамасын көрсете отырып, топтарға әр түрлі минералдар бөліп беріледі. Осы минералдардың құрамындағы элементтердің массалық қатынастарын анықтап, салыстырмалы молекулалық массасын есептеңдер деген тапсырмаларды шығарады. 4. Үйге тапсырма:§17 №1есеп Ойлан! Атты тапсырмадағы есепті шығару Кері байланыс 3:2:1 әдісі Қосымша ақпарат Оқулықтағы «сен білесің бе?» атты мәліметтерді оқып талдайды. Саралау – Сіз қосымша көмек көрсетуді қалай жоспарлайсыз? Сіз қабілеті жоғары оқушыларға тапсырманы күрделендіруді қалай жоспарлайсыз? «Мені түсін» әдісінде оқушылар жұппен жұмыс істеу арқылы химиялық формуланы оқи алады, және химиялық формула бойынша ондағы атомдардың санын ажырата алады, яғни «индекс», «коэффицент» ұғымдарымен таныс болады. Топтық жұмыста модельдеу әдісі, электрондық оқулық қолдану арқылы және оқулықтағы кестемен жұмыс істеу арқылы жаңа материалды меңгереді. Есепті топта бірлесе шығара отырып қабілетті оқушылар басқа оқушылардың табысқа жетуіне ықпал етеді, нәтижесінде заттың химиялық формуласының салыстырмалы молекулалық массасын есептей алады, сонымен қатар заттың құрамындағы элементтердің массалық қатынастарын анықтап, салыстырмалы молекулалық массасын есептейді. Рефлексия Төмендегі бос ұяшыққа сабақ туралы өз пікіріңізді жазыңыз. Сол ұяшықтағы Сіздің сабағыңыздың тақырыбына сәйкес келетін сұрақтарға Қауіпсіздік және еңбекті қорғау ережелері Күнделікті химия кабинетінде сақталатын қауіпсіздік ережелерін еске түсіріп отырады, Бағалау Оқушылардың үйренгенін тексеруді қалай жоспарлайсыз? Сабақтың басында көңіл күй күйлерін эмоционалды аспектпен «басбармақ» әдісі арқылы көрсетеді. Қалыптастырушы бағалау бес саусақ әдісі арқылы оқушы өзін сабақтың әр кезеңінде бағалап отырады, мадақтау әдісі Сабақ / оқу мақсаттары шынайы ма? Бүгін оқушылар не білді? Сыныптағы ахуал қандай болды? Мен жоспарлаған саралау шаралары Қорытынды бағамдау Қандай екі нәрсе табысты болды (оқытуды да, оқуды да ескеріңіз)? 1: 2: Қандай екі нәрсе сабақты жақсарта алды (оқытуды да, оқуды да ескеріңіз)? 1: 2: Сабақ барысында мен сынып немесе жекелеген оқушылар туралы менің келесі сабағымды жетілдіруге көмектесетін не білдім?
Химическая формула | Britannica
Химическая формула , любое из нескольких видов выражений состава или структуры химических соединений. Обычно встречаются эмпирические, молекулярные, структурные и проекционные формулы.
Эмпирическая формула состоит из символов, представляющих элементы в соединении, таких как Na для натрия и Cl для хлора, и нижних индексов, указывающих относительное количество атомов каждого составляющего элемента. (Однако нижний индекс не используется, если только число не больше единицы.) Таким образом, бензол представлен эмпирической формулой CH, которая указывает, что типичный образец соединения содержит от одного атома углерода (C) до одного атома водорода (H). Вода представлена эмпирической формулой H 2 O, означающей, что вещество содержит два атома водорода (H 2 ) на каждый атом кислорода (O).
Британская викторина
Подводки к химии
Возможно, вы знаете, что элементы составляют воздух, которым мы дышим, и воду, которую мы пьем, но знаете ли вы о них больше? Какой элемент почти такой же легкий, как водород? Что вы называете смесью двух химических элементов? Узнайте ответы в этой викторине.
Общая формула — это тип эмпирической формулы, которая представляет состав любого члена целого класса соединений. Каждый член класса парафиновых углеводородов состоит, например, из водорода и углерода, причем число атомов водорода всегда на два или более чем в два раза превышает число атомов углерода. Учитывая, что n означает «любое число», общая формула этого класса, следовательно, будет C n H 2 n + 2 .
Эмпирические формулы обычно используются для представления веществ с неопределенной молекулярной структурой или веществ, не состоящих из нормальных молекулярных единиц — например, хлорид натрия (поваренная соль), который состоит из ионов. Чтобы выразить химический состав отдельных молекул вещества — молекула является самой маленькой частицей, в которой вещество сохраняет свои химические свойства, — используется молекулярная формула. Например, молекулярные формулы C 2 H 4 и C 3 H 6 для этилена и пропилена соответственно указывают количество и вид каждого атома, присутствующего в молекуле каждого вещества.Напротив, и этилен, и пропилен имеют одну и ту же эмпирическую формулу, CH 2 , потому что они оба состоят из атомов углерода и водорода в соотношении от 1 до 2. В некоторых случаях, таких как вода, эмпирические и молекулярные формулы вещество может быть идентичным.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасСтруктурные формулы определяют расположение химических связей между атомами молекулы. Структурная формула состоит из символов атомов, соединенных короткими линиями, которые представляют химические связи — одна, две или три линии, обозначающие одинарные, двойные или тройные связи соответственно.Например, структурная формула этана
означает, что соединение состоит из двух атомов углерода, каждый из которых связан с другим и с тремя атомами водорода одинарными связями. Структурные формулы особенно полезны для демонстрации различий соединений с одинаковым типом и числом атомов.
Формула проекции — это двумерное представление того, что на самом деле является трехмерной молекулой. Такая формула напоминает структурный тип тем, что состоит из символов, представляющих атомы составляющих элементов, соединенных между собой штрихами или кривыми, обозначающими химические связи.Таким образом, молекула метана, характеризующаяся тетраэдрическим расположением четырех химических связей вокруг атома углерода, удобно представлена формулой проекции
Формулы проекции широко используются при изучении стереоизомеров — соединений, которые имеют такой же состав, но которые различаются пространственным расположением атомов, составляющих их молекулы. Были приняты определенные соглашения для построения формул проекции, чтобы стереоизомеры можно было отличить друг от друга посредством соответствующих различий в их формулах.
2.4 Химические формулы — Химия 2e
2.4 Химические формулы
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Обозначить состав молекул с использованием молекулярных формул и эмпирических формул
- Изобразите расположение связей атомов в молекулах, используя структурные формулы
Молекулярная формула — это представление молекулы, в которой используются химические символы для обозначения типов атомов, за которыми следуют нижние индексы, чтобы показать количество атомов каждого типа в молекуле.(Нижний индекс используется только в том случае, если присутствует более одного атома данного типа.) Молекулярные формулы также используются в качестве сокращений для названий соединений.
Структурная формула соединения дает ту же информацию, что и его молекулярная формула (типы и количество атомов в молекуле), но также показывает, как атомы связаны в молекуле. Структурная формула метана содержит символы для одного атома C и четырех атомов H, обозначающих количество атомов в молекуле (Рисунок 2.16). Линии представляют собой связи, удерживающие атомы вместе. (Химическая связь — это притяжение между атомами или ионами, которое удерживает их вместе в молекуле или кристалле.) Мы обсудим химические связи и посмотрим, как предсказать расположение атомов в молекуле позже. А пока просто знайте, что линии указывают на то, как атомы связаны в молекуле. Модель шара и палки показывает геометрическое расположение атомов с атомными размерами не в масштабе, а модель заполнения пространства показывает относительные размеры атомов.
Фигура 2,16 Молекула метана может быть представлена в виде (а) молекулярной формулы, (б) структурной формулы, (в) модели шара и ручки и (г) модели заполнения пространства. Атомы углерода и водорода представлены черными и белыми сферами соответственно.
Хотя многие элементы состоят из отдельных отдельных атомов, некоторые существуют в виде молекул, состоящих из двух или более атомов элемента, химически связанных вместе. Например, большинство образцов элементов водорода, кислорода и азота состоят из молекул, каждая из которых содержит по два атома (называемых двухатомными молекулами), и поэтому имеют молекулярные формулы H 2 , O 2 и N 2 , соответственно.Другими элементами, обычно встречающимися в виде двухатомных молекул, являются фтор (F 2 ), хлор (Cl 2 ), бром (Br 2 ) и йод (I 2 ). Наиболее распространенная форма элемента сера состоит из молекул, состоящих из восьми атомов серы; его молекулярная формула S 8 (рис. 2.17).
Фигура 2,17 Молекула серы состоит из восьми атомов серы и поэтому записывается как S 8 . Его можно представить в виде (а) структурной формулы, (б) модели шара и ручки и (в) модели заполнения пространства.Атомы серы представлены желтыми сферами.
Важно отметить, что нижний индекс после символа и число перед символом не представляют одно и то же; например, H 2 и 2H представляют собой совершенно разные виды. H 2 — молекулярная формула; он представляет собой двухатомную молекулу водорода, состоящую из двух атомов элемента, которые химически связаны друг с другом. Выражение 2H, с другой стороны, указывает на два отдельных атома водорода, которые не объединены в единое целое.Выражение 2H 2 представляет две молекулы двухатомного водорода (рис. 2.18).
Фигура 2,18 Символы H, 2H, H 2 и 2H 2 представляют собой очень разные объекты.
Соединения образуются при химическом соединении двух или более элементов, в результате чего образуются связи. Например, водород и кислород могут реагировать с образованием воды, а натрий и хлор могут реагировать с образованием поваренной соли. Иногда мы описываем состав этих соединений с помощью эмпирической формулы, которая указывает типы присутствующих атомов и простейшее целочисленное отношение числа атомов (или ионов) в соединении .Например, диоксид титана (используемый в качестве пигмента в белой краске и в толстом, белом блокирующем типе солнцезащитного крема) имеет эмпирическую формулу TiO 2 . Это идентифицирует элементы титана (Ti) и кислорода (O) как составляющие диоксида титана и указывает на присутствие в два раза большего количества атомов кислорода элемента, чем атомов титана (рис. 2.19).
Фигура 2,19 (а) Белое соединение диоксида титана обеспечивает эффективную защиту от солнца.(b) Кристалл диоксида титана TiO 2 содержит титан и кислород в соотношении 1: 2. Атомы титана серые, а атомы кислорода красные. (кредит а: модификация работы «osseous» / Flickr)
Как обсуждалось ранее, мы можем описать соединение с молекулярной формулой, в которой нижние индексы указывают фактических чисел атомов каждого элемента в молекуле соединения. Во многих случаях молекулярная формула вещества получается из экспериментального определения как его эмпирической формулы, так и его молекулярной массы (суммы атомных масс всех атомов, составляющих молекулу).Например, экспериментально можно определить, что бензол содержит два элемента, углерод (C) и водород (H), и что на каждый атом углерода в бензоле приходится один атом водорода. Таким образом, эмпирическая формула CH. Экспериментальное определение молекулярной массы показывает, что молекула бензола содержит шесть атомов углерода и шесть атомов водорода, поэтому молекулярная формула бензола C 6 H 6 (рис. 2.20).
Фигура 2,20 Бензол, C 6 H 6 , производится при переработке нефти и имеет множество промышленных применений.Молекула бензола может быть представлена в виде (а) структурной формулы, (б) шаровой модели и (в) модели заполнения пространства. (d) Бензол — прозрачная жидкость. (Источник d: модификация работы Сахара Атвы)
Если мы знаем формулу соединения, мы можем легко определить эмпирическую формулу. (Это в некотором роде академическое упражнение; на практике обычно придерживаются обратной хронологии.) Например, молекулярная формула уксусной кислоты, компонента, придающего уксусу его острый вкус, — C 2 H 4 O 2 .Эта формула показывает, что молекула уксусной кислоты (рис. 2.21) содержит два атома углерода, четыре атома водорода и два атома кислорода. Соотношение атомов 2: 4: 2. Деление на наименьший общий знаменатель (2) дает простейшее целочисленное отношение атомов 1: 2: 1, поэтому эмпирическая формула CH 2 O. Обратите внимание, что молекулярная формула всегда является целым числом, кратным эмпирическая формула.
Фигура 2,21 (a) Уксус содержит уксусную кислоту, C 2 H 4 O 2 , которая имеет эмпирическую формулу CH 2 O.Его можно представить в виде (б) структурной формулы и (в) как шаровой модели. (кредит а: модификация работы «HomeSpot HQ» / Flickr)
Пример 2,6
Эмпирические и молекулярные формулы
Молекулы глюкозы (сахара в крови) содержат 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Каковы молекулярные и эмпирические формулы глюкозы?Решение
Молекулярная формула C 6 H 12 O 6 , потому что одна молекула фактически содержит 6 атомов C, 12 H и 6 O.Простейшее целочисленное отношение атомов C к H и O в глюкозе составляет 1: 2: 1, поэтому эмпирическая формула CH 2 O.Проверьте свои знания
Молекула метальдегида (пестицида, используемого для улиток и слизней) содержит 8 атомов углерода, 16 атомов водорода и 4 атома кислорода. Каковы молекулярные и эмпирические формулы метальдегида?Ответ:
Молекулярная формула, C 8 H 16 O 4 ; эмпирическая формула, C 2 H 4 O
Портрет химика
Ли Кронин
Чем занимаются химики? По словам Ли Кронина (рисунок 2.22), химики создают очень сложные молекулы, «измельчая» небольшие молекулы и «реинжинируя» их. Он задается вопросом, можем ли мы «сделать действительно крутой универсальный химический набор» с помощью того, что он называет «прикладной» химией. Можем ли мы «приложить» химию?
В своем выступлении на TED в 2012 году Ли описывает одну интересную возможность: объединить набор химических «чернил» с 3D-принтером, способным создать реакционный аппарат (крошечные пробирки, химические стаканы и т. Д.) Для создания «универсального химического набора инструментов». .Этот набор инструментов можно использовать для создания индивидуальных лекарств для борьбы с новым супербактерийным микробом или для «печати» лекарств, персонально настроенных в соответствии с вашим генетическим составом, окружающей средой и состоянием здоровья. Кронин говорит: «То, что Apple сделала для музыки, я хотел бы сделать для открытия и распространения рецептурных лекарств». Полный текст его выступления можно найти на сайте TED.
Фигура 2.22 Химик Ли Кронин был назван одним из 10 самых вдохновляющих ученых Великобритании. Самый молодой председатель Университета Глазго, Ли руководит большой исследовательской группой, сотрудничает со многими учеными по всему миру, опубликовал более 250 статей в ведущих научных журналах и провел более 150 приглашенных выступлений.Его исследования сосредоточены на сложных химических системах и их потенциале для преобразования технологий, а также на отраслях нанонауки, солнечного топлива, синтетической биологии и даже искусственной жизни и эволюции. (кредит: изображение любезно предоставлено Ли Кронином)
Важно знать, что одни и те же атомы могут быть расположены по-разному: соединения с одинаковой молекулярной формулой могут иметь разные межатомные связи и, следовательно, разные структуры. Например, может ли существовать другое соединение с той же формулой, что и уксусная кислота, C 2 H 4 O 2 ? И если да, то какова будет структура его молекул?
Если вы предсказываете, что может существовать другое соединение с формулой C 2 H 4 O 2 , то вы продемонстрировали хорошее химическое понимание и правы.Два атома C, четыре атома H и два атома O также могут быть скомпонованы с образованием метилформиата, который используется в производстве в качестве инсектицида и для быстросохнущих отделочных материалов. Молекулы метилформиата имеют один из атомов кислорода между двумя атомами углерода, что отличается от расположения в молекулах уксусной кислоты. Уксусная кислота и метилформиат являются примерами изомеров — соединений с одинаковой химической формулой, но с разными молекулярными структурами (рис. 2.23). Обратите внимание, что эта небольшая разница в расположении атомов имеет большое влияние на их соответствующие химические свойства.Вы, конечно, не захотите использовать раствор метилформиата вместо раствора уксусной кислоты (уксуса) при приготовлении заправки для салатов.
Фигура 2,23 Молекулы (а) уксусной кислоты и метилформиата (б) являются структурными изомерами; они имеют одинаковую формулу (C 2 H 4 O 2 ), но разную структуру (и, следовательно, разные химические свойства).
Существует множество типов изомеров (рис. 2.24). Уксусная кислота и метилформиат являются структурными изомерами, соединениями, молекулы которых различаются тем, как атомы связаны друг с другом.Также существуют различные типы пространственных изомеров, у которых относительная ориентация атомов в пространстве может быть разной. Например, составной карвон (содержащийся в семенах тмина, мяты и кожуре мандарина) состоит из двух изомеров, которые являются зеркальным отображением друг друга. S — (+) — карвон пахнет тмином, а R — (-) — карвон пахнет мятой.
Фигура 2,24 Молекулы карвона являются пространственными изомерами; они отличаются только относительной ориентацией атомов в пространстве.(кредит внизу слева: модификация работы «Miansari66» / Wikimedia Commons; кредит внизу справа: модификация работы Фореста и Ким Старр)
Ссылка на обучение
Выберите эту ссылку, чтобы просмотреть объяснение изомеров, пространственных изомеров и почему они имеют разные запахи (выберите видео под названием «Mirror Molecule: Carvone»).
Узнайте типы химических формул
Химическая формула — это выражение, которое определяет количество и тип атомов, присутствующих в молекуле вещества.Тип атома указывается с помощью символов элементов. Число атомов указывается нижним индексом после символа элемента.
Примеры химических формул
В молекуле гексана, имеющей молекулярную формулу, шесть атомов C и 14 атомов H:
В 6 В 14
Химическая формула поваренной соли или хлорида натрия:
NaCl
В каждой молекуле один атом натрия и один атом хлора.Обратите внимание, что у числа «1» нет нижнего индекса.
Типы химических формул
Хотя любое выражение, в котором указывается количество и вид атомов, является химической формулой, существуют различные типы формул, включая молекулярные, эмпирические, структурные и сжатые химические формулы.
Молекулярная формула
Молекулярная формула, также известная как «истинная формула», определяет фактическое количество атомов элементов в одной молекуле. Например, молекулярная формула сахарной глюкозы:
С 6 В 12 О 6
Эмпирическая формула
Эмпирическая формула — это простейшее соотношение всего количества элементов в соединении.Он получил свое название, потому что основан на экспериментальных или эмпирических данных. Это что-то вроде упрощения математических дробей.
Иногда молекулярная и эмпирическая формулы совпадают, например, H 2 O, а иногда формулы разные. Например, эмпирическая формула глюкозы:
CH 2 O
Это получается делением всех индексов на общее значение (в данном случае 6).
Структурная формула
Хотя молекулярная формула говорит вам, сколько атомов каждого элемента присутствует в соединении, она не указывает на то, как атомы расположены или связаны друг с другом.Структурная формула показывает химические связи.
Это важная информация, потому что две молекулы могут иметь одинаковое количество и тип атомов, но при этом являются изомерами друг друга. Например, этанол (люди могут пить зерновой алкоголь) и диметиловый эфир (токсичное соединение) имеют одни и те же молекулярные и эмпирические формулы.
Также существуют разные типы структурных формул. Некоторые указывают на двумерную структуру, а другие описывают трехмерное расположение атомов.
Концентрированная формула
Одним из конкретных вариантов эмпирической или структурной формулы является сокращенная формула. Этот тип химической формулы представляет собой своего рода сокращенную запись. В сокращенной структурной формуле могут отсутствовать символы углерода и водорода в структуре, просто указываются химические связи и формулы функциональных групп.
В записанной сжатой формуле атомы перечислены в том порядке, в котором они появляются в молекулярной структуре. Например, молекулярная формула гексана:
В 6 В 14
Однако его сокращенная формула:
Канал 3 (Канал 2 ) 4 Канал 3
Эта формула не только указывает количество и тип атомов, но также указывает их положение в структуре.
Формула, химическая | Encyclopedia.com
Химическая формула — это комбинация химических символов, которые представляют химический состав соединения. Как минимум, формула сообщает, какие элементы присутствуют в соединении, и относительное количество каждого элемента. Наиболее знакомая людям химическая формула, вероятно, H 2 O, формула воды. Эта формула говорит, что вода состоит из двух элементов: водорода (H) и кислорода (O). Кроме того, в нем говорится, что соотношение двух элементов составляет две части водорода и одна часть кислорода.В субмикроскопическом масштабе формула говорит, что молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода.
Определение химических формул
Химическая формула может быть определена одним из двух способов: экспериментальным путем или путем прогнозирования. Например, представьте, что было обнаружено совершенно новое соединение, формула которого должна быть определена. Это соединение можно разложить в лаборатории и определить присутствующие элементы. Также можно узнать соотношение элементов.Полученная таким образом формула показывает простейшее возможное соотношение присутствующих элементов и известна как эмпирическая формула соединения. Слово эмпирический означает «полученный путем экспериментов».
Эмпирическая формула соединения может не соответствовать его истинной или правильной формуле. Рассмотрим три различных химических соединения, состоящих только из углерода и водорода. Первое соединение содержит один атом углерода и один атом водорода в каждой молекуле. Молекула второго соединения состоит из трех атомов углерода и трех атомов водорода, соединенных друг с другом.А молекула третьего соединения содержит шесть атомов углерода и шесть атомов водорода, соединенных друг с другом.
Эмпирическая формула для всех трех соединений — СН, потому что отношение углерода к водороду в каждом составляет 1: 1. Но истинная формула для трех соединений разная. Это CH для первого соединения, C 3 H 3 для второго и C 6 H 6 для третьего. Истинная, правильная или молекулярная формула большинства химических соединений также может быть определена экспериментально.
Второй способ записать химическую формулу соединения — это делать разумные предположения. Когда натрий реагирует с хлором с образованием, например, хлорида натрия, каждый атом натрия теряет один электрон, а каждый атом хлора получает один электрон. Имеет смысл предположить, что формула хлорида натрия — NaCl. Для образования соединения каждому атому натрия нужен один атом хлора, поэтому их конечное соотношение должно быть 1: 1.
слов, которые нужно знать
Атом: Наименьшая частица, из которой может существовать элемент.
Химическая формула: Комбинация химических символов, обозначающая состав соединения.
Соединение: Вещество, которое содержит два или более элемента, объединенных в фиксированной пропорции.
Эмпирические: Основано на наблюдениях или экспериментах.
Молекула: Частица, образованная комбинацией двух или более атомов.
Валентность: Склонность атома приобретать или терять электроны при взаимодействии с другими атомами.
Теперь химики знают о химических элементах достаточно, чтобы уверенно использовать этот метод. Склонность любого данного элемента терять или приобретать электроны при образовании соединения называется его валентностью. Например, валентность натрия равна +1, а валентность хлора -1. Используя валентности, химики могут писать формулы для большинства химических соединений с высокой степенью точности.
Виды химических формул
Молекулярные формулы — это самый простой вид формул для написания, потому что они содержат только минимальный объем информации: вид и количество атомов, присутствующих в соединении.Структурные формулы — более сложный тип формул, потому что они также показывают, как атомы в молекуле расположены в пространстве.
Структурные формулы. Структурная формула воды — H — O — H. Пунктирные линии (-) в этой формуле называются связями. Они обозначают электроны, которые удерживают каждый атом водорода от атома кислорода.
Еще одним примером структурной формулы является расширенная структурная формула. Он показывает не только присутствующие элементы (например, водород, углерод и кислород) и соотношение этих элементов в соединении (например, CH 4 O), но также расположение этих атомов по сравнению друг с другом. .Таким образом, в расширенной структурной формуле вы можете видеть, что три атома водорода присоединены к атому углерода, а один атом водорода присоединен к атому кислорода.
Единственным недостатком расширенной структурной формулы является время и место, необходимые для ее написания. Из-за этого недостатка химики разработали сокращенный вид структурной формулы, известный как сокращенная структурная формула. Конденсированная структурная формула метанола может быть записана как:
CH 3 -OH или CH 3 OH
Как конденсированные, так и структурные формулы для метанола предоставляют одинаковую информацию.
Когда студенты только начинают изучать химию, им обычно приходится писать расширенные структурные формулы. Однако с практикой они вскоре развивают способность писать сокращенные формулы.
Пространственные формулы. Другие виды химических формул содержат еще больше информации о структуре молекулы. Например, структура молекулы воды, показанная выше (H-O-H), не совсем верна. Атомы водорода в молекуле воды на самом деле не выступают в противоположных направлениях друг от друга.Вместо этого связи O — H слегка изогнуты под углом друг к другу.
Для соединений, трехмерная форма которых важна, могут потребоваться более сложные формулы. Примером является соединение, известное как 1,3-дихлорциклобутан. Соединение состоит из четырех атомов углерода, соединенных между собой кольцом. Кольцо можно представить как квадратный кусок картона с одним атомом углерода в каждом углу. К двум атомам углерода в противоположных углах прикреплены два атома хлора. Эта молекула может быть представлена двумя разными способами: оба атома хлора находятся на одной стороне углеродного кольца или на противоположных сторонах кольца.Две молекулы выглядят по-разному, и в лаборатории действительно можно найти два разных вида 1,3-дихлорциклобутана. Формулы, отображающие особые трехмерные формы, иногда называют конформационными формулами.
[ См. Также Соединение химическое; Элемент, химический; Символ, химический ]
Химические символы и формулы — Введение в химические реакции — OCR Gateway — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — OCR Gateway
Химические символы
Каждый элемент представлен своим собственным химическим символом.В периодической таблице показаны названия и символы элементов. Химический символ:
- состоит из одной или двух букв.
- всегда начинается с заглавной буквы, а любая другая буква в нижнем регистре.
Например, элемент ртуть отображается как Hg. Вы не должны показывать это как HG, hg или hG.
Формулы элементов
Химическая формула представляет собой элемент или соединение в сбалансированных уравнениях. Формулы для большинства элементов — это всего лишь их символ.
Некоторые неметаллические элементы существуют в виде простых молекул с двумя соединенными вместе атомами. Мы говорим, что эти элементы двухатомные. Чтобы показать это, их формулы содержат нижний индекс 2. Например:
- водород, H 2
- азот, N 2
- кислород, O 2
- фтор, F 2
- бром, Br 2
- хлор, Cl 2
- йод, I 2
Элементы, обозначенные цифрой 2 в их формуле, — это водород, азот и кислород, а также элементы из группы 7 (группа IUPAC 17 ).
Формулы простых ковалентных соединений
Соединение содержит два или более элемента, соединенных химическими связями. Простые ковалентные соединения содержат атомы неметаллов, соединенные ковалентными связями. Их молекулярные формулы показывают:
- символы для каждого элемента в молекуле
- количество атомов каждого элемента в молекуле
Вот несколько примеров и их значения:
| Название соединения | Формула | Атомы в каждой молекуле | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Аммиак | NH 3 | 1 азот, 3 водорода | |||
| Двуокись углерода | CO 2 | 2 9050 2 углерода 2 | 2 углерода 2 | CH 4 | 1 атом углерода, 4 атома водорода |
| Диоксид серы | SO 2 | 1 сера, 2 кислорода | |||
| Вода | H 2 O 2 9048 водород кислород |
Самый быстрый словарь в мире: Словарь.com
химическая формула Представление вещества с использованием символов для составляющих его элементов
Формула Кекуле: замкнутая цепочка из 6 атомов углерода с присоединенными атомами водорода
молекулярная формула химическая формула, основанная на анализе и молекулярной массе
Война с применением химического оружия с использованием химических агентов для убийства, ранения или вывода из строя противника
эмпирическая формула химическая формула, показывающая соотношение элементов в соединении, а не общее количество атомов
химическая энергия Часть энергии вещества, которая может выделяться в результате химической реакции
химическая группа (химия) два или более атома, связанных вместе как единое целое и образующих часть молекулы
химическая бомба бомба, наполненная химическими веществами, которые высвобождаются при взрыве бомбы
химический терроризм терроризм с применением боевых отравляющих веществ
химический процесс (химия) любой процесс, определяемый атомным и молекулярным составом и структурой участвующих веществ
процедуры химической защиты, связанные с принятием мер защиты от нападений с использованием химических агентов
кучевой формы в виде кучевого облака
процедуры химической защиты, связанные с принятием мер защиты от нападений с использованием химических агентов
Кукулообразные кукушки; туракос; и т.п.
химическое явление любое природное явление, связанное с химией
химическое равновесие химическая реакция и ее обратная реакция протекают с одинаковой скоростью
Химическая булава жидкость, которая временно выводит человека из строя
полуформальный умеренно формальный; требуется смокинг
химическое свойство свойство, используемое для характеристики материалов в реакциях, которые изменяют их идентичность
полуформальный умеренно формальный; требуется смокинг
Единственные два уравнения, которые вам следует знать: Часть 1
«Химия», как заявил в интервью Роджер Корнберг, «является королевой всех наук.Наша лучшая надежда применить физические принципы к окружающему нас миру находится на уровне химии. На самом деле, если есть один предмет, который образованный человек должен знать в мире, это химия ». Корнберг получил Нобелевскую премию по химии 2006 года за свою работу по транскрипции, которая включала раскрытие более чем дюжины сложных белков, участвующих в копировании ДНК в РНК. Он знал бы, насколько важна химия в раскрытии деталей повсеместного жизненного процесса.
Поэтому я неизбежно должен последовать примеру Корнберга и задать следующий вопрос: Какое уравнение вы считаете наиболее важным в науке? Для большинства людей ответ на этот вопрос был бы прост: знаменитая формула Эйнштейна для массы и энергии, E = mc 2 .Некоторые люди могут сослаться на закон обратных квадратов Ньютона. И все же следует отметить, что оба эти уравнения практически не имеют значения для подавляющего большинства практикующих физиков, химиков и биологов. Они известны публике в основном потому, что получили широкую огласку и связаны с двумя очень известными учеными. Нет сомнений в том, что и Эйнштейн, и Ньютон чрезвычайно важны для понимания Вселенной, но они оба страдают ограничениями редукционистской науки, которые исключают прямое применение принципов физики к повседневной работе жизни и материи.
Возьмем, к примеру, формулу Эйнштейна. Почти единственное значение, которое он имеет для большинства ученых-физиков, заключается в том, что он отвечает за ядерные процессы, которые сформировали элементы в звездах и сверхновых. Химики имеют дело с реакциями, в которых участвуют не ядерные процессы, а перераспределение электронов. Следовательно, за исключением некоторых случаев, Эйнштейн не участвует в химических или биологических процессах. Гравитационная формула Ньютона столь же далека от истины. Химические реакции включают притяжение и отталкивание зарядов, которые регулируются электромагнитной силой.Эта сила сильнее гравитационной в 10 36 раз, невообразимое число. Таким образом, сила тяжести слишком мала, чтобы химики и биологи использовали ее в своей работе. То же самое и со многими физиками, которые занимаются атомными и молекулярными взаимодействиями.
Вместо этого здесь два уравнения, которые имеют гораздо большее и более прямое отношение к работе, выполняемой большинством ученых-физиков и биологов. Уравнения лежат на стыке физики и химии, и оба они получены из науки, основные истины которой так навсегда высечены в камне, что Эйнштейн думал, что их никогда, никогда не нужно будет изменять.Эта наука — термодинамика, и уравнения, о которых мы говорим, включают самые основные переменные в термодинамике. Они применяются без исключения ко всем важным физическим и химическим процессам, о которых вы только можете подумать, от захвата солнечной энергии растениями и солнечными батареями до сжигания топлива в грузовиках и человеческих телах до соединения сперматозоидов и яйцеклеток.
Две термодинамические величины управляют молекулярным поведением, да и вообще поведением всего вещества во Вселенной. Один из них — это энтальпия , обычно обозначаемая символом H и примерно представляющая количество энергии и силу взаимодействий и связей между различными атомами и молекулами.Другой — это энтропия , обычно обозначаемая символом S и примерно представляющая качество энергии и беспорядок в любой системе. Вместе энтальпия и энтропия составляют свободную энергию G , что примерно обозначает количество полезной работы, которую можно извлечь из любой живой или неживой системы. В практических расчетах нас интересуют изменения этих величин, а не их абсолютные значения, поэтому перед каждым из них стоит символ ∆, обозначающий изменение.Знаменитый второй закон термодинамики гласит, что энтропия спонтанного процесса всегда увеличивается, и это действительно один из универсальных фактов жизни, но это не то, что нас здесь интересует.
Подумайте, что происходит, когда две молекулы — любого типа — взаимодействуют друг с другом. Это не обязательно должна быть настоящая реакция, это может быть просто связывание двух молекул друг с другом сильными или слабыми силами. Взаимодействие символизируется константой равновесия K e , которая представляет собой просто отношение концентраций продуктов реакции к исходному материалу (реагентам).Чем больше константа равновесия, тем больше продуктов. Таким образом, K e сообщает нам, какая часть реакции была завершена, сколько реагента превратилось в продукт. Наше первое великое уравнение связывает эту константу равновесия со свободной энергией взаимодействия по следующей формуле:
∆G 0 = -RT ln K e
или, другими словами,
K e = e -∆G 0 / RT
Здесь ln — натуральный логарифм по основанию e, R — фундаментальная постоянная, называемая газовой постоянной, T — температура окружающей среды, а ∆G 0 — изменение свободной энергии при так называемых «стандартных условиях» (см. примечание ниже).Это уравнение говорит нам о двух важных вещах и об одном второстепенном. Второстепенная вещь заключается в том, что реакции могут происходить в определенных направлениях за счет повышения температуры, причем экспоненциально (хотя это не то же самое, что их ускорение; эта цель является областью кинетики , , а не термодинамики). Но главное — это то, что здесь критично. Во-первых, уравнение говорит, что свободная энергия в спонтанном процессе с благоприятной положительной константой равновесия всегда будет отрицательной; чем больше негатива, тем лучше.И вот что вы обнаружите. Изменение свободной энергии для многих экзистенциальных реакций биологии, таких как соединение биологических молекул с АТФ («энергетическая валюта» клетки), процесс переноса электронов, опосредованный хлорофиллом, и окисление глюкозы для обеспечения энергии действительно отрицательны. Жизнь также разработала маленькие хитрые уловки, чтобы сочетать реакции с положительными (неблагоприятными) изменениями ∆G с реакциями с отрицательными значениями ∆G 0 , чтобы получить общий благоприятный профиль свободной энергии.
Вторая особенность уравнения свидетельствует о том чуде, которым является жизнь, и не перестает меня удивлять. Это свидетельствует о том, что ученые и философы назвали «тонкой настройкой», тот факт, что эволюция каким-то образом преуспела в минимизации ошибок, присущих жизненным процессам, в тщательном сдерживании жизненных операций в узком окне. Посмотрите еще раз на это выражение. Это говорит о том, что ∆G 0 связана с K e не линейно, а экспоненциально. Это опасное предложение, потому что оно означает, что даже небольшое изменение ∆G 0 будет соответствовать большому изменению K e .Насколько крошечный? Не более 3 ккал / моль.
Небольшое отступление, чтобы оценить, насколько мала эта величина. Энергия в химии обычно выражается в килокалориях на моль. Связь между двумя атомами углерода составляет около 80 ккал / моль. Связь между двумя атомами азота составляет 226 ккал / моль, что указывает на то, почему азот может быть преобразован в аммиак путем разрыва этой связи только при очень высоких температурах и давлениях и в присутствии катализатора. Водородная связь — «клей», удерживающий вместе биологические молекулы, такие как ДНК и белки, — составляет от 2 до 10 ккал / моль.
3 ккал / моль, таким образом, составляет часть типичной энергии связи. Чтобы преодолеть этот энергетический барьер, нужно немного покачиваться; если вы попросите химика предсказать или оптимизировать реакцию в этом диапазоне, ему будет крайне неудобно. Экспоненциальная высокочувствительная зависимость Ke от ∆G 0 означает, что изменение ∆G от близкого к нулю до 3 ккал / моль приведет к изменению K e с 1: 99,98 в пользу продуктов до 99,98: 1 в пользу реагентов (помните, что K e — это соотношение).Это даже не химия, это простая математическая истина. Таким образом, небольшое изменение ∆G 0 может почти полностью сместить химическую реакцию с благоприятных продуктов на благоприятные реагенты. Естественно, это будет очень плохо, если цель реакции — создать продукты, которые перейдут в следующую химическую реакцию. Поэтому небольшие изменения в свободной энергии могут радикально изменить поток материи и энергии в жизнедеятельности. Но этого не происходит. Эволюция настолько точно настроила жизнь, что оставалась игрой в пределах энергетического окна 3 ккал / моль более двух.5 миллиардов лет. В этой игре так легко быстро выйти из-под контроля, но это не так. Этого не происходит с триллионами химических операций, которые триллионы клеток ежедневно выполняют в каждом отдельном организме на этой планете.
И не по какой-то причине; потому что клеткам было бы очень трудно модулировать свои ключевые химические реакции, если бы свободные энергии, участвующие в этих реакциях, были бы слишком большими. Жизнь была бы быстро загнана в смертельную ловушку, если бы каждый раз, когда ей приходилось реагировать, сражаться, двигаться или производить потомство, ей приходилось внезапно изменять свободную энергию для каждого из своих процессов на десятки килокалорий на моль.Конечно, в биохимических процессах образуется множество разорванных и образующихся связей, и, как мы видели ранее, энергия связи может легко достигать десятков килокалорий / моль. Но тенденция реагентов или продуктов, содержащих эти связи, накапливаться, определяется этими крошечными изменениями свободной энергии, которые тем или иным образом подталкивают реакцию. Таким образом, в определенном смысле жизнь оптимизирует небольшие изменения (в свободной энергии реакций) между двумя большими числами (энергиями связи). Это всегда баланс на краю обрыва, и жизни удавалось добиваться в этом успеха на протяжении миллиардов лет.
Таким образом, мы все плавно гудим, пользуясь энергетическим окном в 3 ккал / моль, живя своей жизнью, даже будучи заложниками причуд термодинамической оптимизации, идя по экспоненциальной энергетической пропасти. И все потому, что
K e = e -∆G 0 / RT
Примечание : Ян Дженсен и Питер Кенни правильно указали, что правильное математическое выражение для свободной энергии будет имеют символ ∆G 0 , а не ∆G, чтобы учесть изменение свободной энергии при стандартных условиях (сам ∆G определен в состоянии равновесия и, следовательно, будет равен нулю).Я изменил основные уравнения в сообщении, чтобы отразить это; Суть аргумента, конечно, остается прежней.
Некоторые полезные ссылки для дальнейшего чтения:
1. П. У. Аткинс «Что такое химия»?
2.
