Длинные формулы по химии. Химические формулы веществ. Химические формулы простых веществ

Составление химических формул для соединений двух химических элементов в тех случаях, когда для каждого элемента существует только одна стехиометрическая валентность.

Составление химических формул для соединений, которые существуют в водном растворе в виде ионов.

Написание химических формул

Для указания в химических формулах стехиометрических индексов и зарядов ионов существуют следующие правила.

1. Если стехиометрический индекс относится к группе атомов, обозначающие эту группу химические символы ставятся в скобки:

С 3 Н 5 (ОН) 3 – в молекуле глицерина содержатся 3 гидроксигруппы;

Ca(NО 3) 2 – в формульной единице нитрата кальция содержатся ионы кальция и нитрат-ионы в соотношении 1: 2.

2. Данные о заряде сложного многоатомного иона в химической формуле относятся ко всему иону:

SО 4 2– – сульфат-ион – имеет двухкратный отрицательный заряд;

NН 4 + – ион аммония – имеет одинарный положительный заряд.

3. Химическая формула комплексного иона ставится в квадратные скобки, за которыми указывается его заряд; она состоит из:

– химического символа центрального атома;

– химической формулы лиганда в круглых скобках;

– нижнего индекса, указывающего число лигандов.

4– – гексацианоферрат(II)-ион; в имеющем четыре отрицательных заряда ионе шесть лигандов СN – (цианид-ион) связаны с центральным атомом Fе II (катион железа Fe 2+).

2+ – ион тетраамминмеди (II); в имеющем два положи-тельных заряда ионе четыре лиганда NH 3 (молекула аммиака) связаны с центральным атомом меди (ион Сu 2+).

4. Химическая формула воды в гидратах и кристаллогидратах отделяется точкой от химической формулы основного вещества.

CuSO 4 · 5H 2 O – пентагидрат сульфата меди (II) (медный купорос).

Классификация неорганических веществ и их свойства

Все неорганические вещества делятся на простые и слож­ные.

Простые вещества подразделяются на металлы, неме­таллы и инертные газы.

Важнейшими классами сложных неорганических ве­ществ являются: оксиды, основания, кислоты, амфотерные гидрооксиды, соли.

Оксиды - это соединения двух элементов, один из ко­торых кислород. Общая формула оксидов:

Э m O n

где m – число атомов элемента Э;

n – число атомов кисло­рода.

Примеры оксидов: К 2 О, CaO, SO 2 , P 2 O 5

Основания – это сложные вещества, молекулы которых состоят из атома металла и одной или нескольких гидроксидных групп – ОН. Общая формула оснований:

Me (ОН) y

где у – число гидроксидных групп, равное валентности металла (Me).

Примеры оснований: NaOH, Ca(OH) 2 , Со(ОН) 3

Кислоты - это сложные вещества, содержащие атомы водорода, которые могут замещаться атомами металла.

Общая формула кислот

Н х Ас у

где Ас – кислотный остаток (от англ., acid – кислота);

х – число атомов водорода, равное валентности кислотного ос­татка.

Примеры кислот: НС1, HNO 3 , H 2 SO 4 , H 3 PO 4

Амфотерные гидроксиды – это сложные вещества, ко­торые имеют свойства кислот и свойства оснований. По­этому формулы амфотерных гидроксидов можно записы­вать в форме оснований и в форме кислот. Примеры амфотерных гидроксидов:

Zn(OH) 2 = H 2 ZnO 2

Al(OH) 3 = H 3 AlO 3

форма форма

оснований кислот

Соли – это сложные вещества, которые являются про­дуктами замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металла или продуктами замещения гидроксидных групп в молекулах оснований кислотными остатками. На­пример:

Состав нормальных солей выражается общей формулой:

Ме х (Ас) у

где х - число атомов металла; у - число кислотных остат­ков.

Примеры солей: K 3 PO 4 ; Mg SO 4 ; Al 2 (SO) 3 ; FeCl 3.

Оксиды

Например: СО – оксид углерода (II) – (читается: "ок­сид углерода два"); СО 2 – оксид углерода (IV); Fe 2 O 3 – оксид железа (III).

Если элемент имеет постоянную валентность, ее в назва­нии оксида не указывают. Например: Nа 2 О – оксид на­трия; Аl 2 О 3 – оксид алюминия.

Классификация

Все оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие (или индифферентные).

Несолеобразующие (индифферентные) оксиды - это ок­сиды, которые не образуют солей при взаимодействии с кислотами и основаниями. Их немного. Запомните четыре несолеобразующих оксида: СО, SiO, N 2 O, NO.

Солеобразующие оксиды - это оксиды, которые образу­ют соли при взаимодействии с кислотами или основания­ми. Например:

Na 2 O + 2НС1 = 2NaCl + Н 2 О

оксид кислота соль

Некоторые оксиды с водой не взаимодействуют, но им соответствуют гидроксиды, которые можно получить кос­венным (непрямым) путем. В зависимости от характера соответствующих гидроксидов все солеобразующие оксиды делятся на три типа: ос­новные, кислотные, амфотерные.

Основные оксиды - это оксиды, гидраты которых явля­ются основаниями. Например:

Все основные оксиды являются оксидами металлов.

Кислотные оксиды - это оксиды, гидраты которых яв­ляются кислотами. Например:

Большинство кислотных оксидов являются оксидами не­металлов. Кислотными оксидами являются также оксиды некоторых металлов с высокой валентностью. Например: ,

Амфотерные оксиды - это оксиды, которым соответству­ют амфотерные гидроксиды.

Все амфотерные оксиды являются оксидами металлов.

Следовательно, неметаллы образуют только кислотные оксиды ; металлы образуют все основные , все амфотерные и некоторые кислотные оксиды.

Все оксиды одновалентных металлов (Na 2 O, K 2 O, Cu 2 O и др.) являются основными. Большинство оксидов двухва­лентных металлов (CaO, BaO, FeO и др.) также являются основными. Исключения: BeO, ZnO, PbO, SnO, которые являются амфотерными. Большинство оксидов трех- и че­тырехвалентных металлов являются амфотерными: ,,,,и др. Оксиды металлов свалентностью V, VI, VII .являются кислотными: ,,и др.

Металлы с переменной валентностью могут образовы­вать оксиды всех трех типов.

Например: СrО – основный оксид, Сr 2 О 3 – амфотерный оксид, СrО 3 – кислотный оксид.

Графические формулы

В молекуле оксида атом металла непосредственно соединяется с атомами кислорода.

Одной из самых главных задач в химии является правильное составление химических формул. Химическая формула — это письменное представление состава химического вещества с помощью латинского обозначения элемента и индексов. Для правильного составления формулы нам обязательно понадобится таблица Менделеева и знание простых правил. Они достаточно простые и запомнить их смогут даже дети.

Как составлять химические формулы

Основным понятием при составлении химических формул является «валентность «. Валентность — это свойство одного элемента удерживать определенное число атомов в соединении. Валентность химического элемента можно посмотреть в таблице Менделеева, а также нужно помнить и уметь применять простые общие правила.

• Валентность металла всегда равна номеру группы, при условии, что он находится в главной подгруппе. Например, калий имеет валентность 1, а кальций — 2.
• С неметаллами немного сложнее. Неметалл может иметь высшую и низшую валентности. Высшая валентность равна номеру группы. Низшую валентность можно определить вычтя номер группы элемента из восьми. При соединении с металлами неметаллы всегда имеют низшую валентность. Кислород всегда имеет валентность 2.
• В соединении двух неметаллов низшую валентность имеет тот химический элемент, который находится в таблице Менделеева правее и выше. Однако, фтор всегда имеет валентность 1.
• И еще одно важное правило при расстановке коэффициентов! Общее число валентностей одного элемента всегда должно быть равно общему количеству валентностей другого элемента!

Закрепим полученные знания на примере соединения лития и азота. Металл литий имеет валентность, равную 1. Неметалл азот располагается в 5 группе и имеет высшую валентность 5 и низшую — 3. Как мы уже знаем, в соединениях с металлами неметаллы всегда имеют низшую валентность, поэтому азот в данном случае будет иметь валентность равную трем. Расставляем коэффициенты и получаем искомую формулу: Li 3 N.

Вот так, достаточно просто, мы научились составлять химические формулы! А для лучшего запоминания алгоритма составления формул мы подготовили его графическое представление.

нескольких основных понятий и формул.

У всех веществ разная масса, плотность и объем. Кусочек металла одного элемента может весить во много раз больше, чем точно такого же размера кусочек другого металла.

Моль (количество моль)

обозначение: моль , международное: mol — единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится NA частиц (молекул, атомов, ионов)Поэтому была введена универсальная величина — количество моль. Часто встречающаяся фраза в задачах — «было получено... моль вещества»

NA = 6,02 · 1023

NA — число Авогадро. Тоже «число по договоренности». Сколько атомов содержится в стержне кончика карандаша? Порядка тысячи. Оперировать такими величинами не удобно. Поэтому химики и физики всего мира договорились — обозначим 6,02 · 1023частиц (атомов, молекул, ионов) как 1 моль вещества .

1 моль = 6,02 · 1023 частиц

Это была первая из основных формул для решения задач.

Молярная масса вещества

Молярная масса вещества — это масса одного моль вещества .

Обозначается как Mr. Находится по таблице Менделеева — это просто сумма атомных масс вещества.

Например, нам дана серная кислота — H2SO4. Давайте посчитаем молярную массу вещества: атомная масса H =1, S-32, O-16.
Mr(H2SO4)=1 2+32+16 4=98 г\моль.

Вторая необходимая формула для решения задач —

формула массы вещества :

Т.е., чтобы найти массу вещества, необходимо знать количество моль (n), а молярную массу мы находим из Периодической системы.

Закон сохранения массы — масса веществ, вступивших в химическую реакцию, всегда равна массе образовавшихся веществ.

Если мы знаем массу (массы) веществ, вступивших в реакцию, мы можем найти массу (массы) продуктов этой реакции. И наоборот.

Третья формула для решения задач по химии —

объем вещества :

Откуда взялось число 22.4? Из закона Авогадро :

в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях (н.у.) имеет один и тот же объём Vm = 22,413 996(39) л

Т.е., если в задаче нам даны нормальные условия, то, зная количество моль (n), мы можем найти объем вещества.

Итак, основные формулы для решения задач по химии

Число Авогадро NA

6,02 · 1023 частиц

Количество вещества n (моль)

n=V\22.4 (л\моль)

Масса вещества m (г)

Объем вещества V (л)

V=n 22.4 (л\моль)

Это формулы. Часто для решения задач нужно сначала написать уравнение реакции и (обязательно!) расставить коэффициенты — их соотношение определяет соотношение молей в процессе.

Химические формула – это изображение с помощью символов .

Знаки химических элементов

Химический знак или химический символ элемента – это первая или две первые буквы от латинского названия этого элемента.

Например: Ferrum – Fe , Cuprum – Cu , Oxygenium – O и т.д.

Таблица 1: Информация, которую дает химический знак

Название химического знака в большинстве случаев читается как название химического элемента. Например, К – калий , Са – кальций , Mg – магний , Mn – марганец .

Случаи, когда название химического знака читается иначе, приведены в таблице 2:

Химические формулы простых веществ

Химическими формулами большинства простых веществ (всех металлов и многих неметаллов) являются знаки соответствующих химических элементов.

Так вещество железо и химический элемент железо обозначаются одинаково – Fe .

Если имеет молекулярную структуру (существует в виде , то его формулой является химический знак элемента с индексом внизу справа, указывающим число атомов в молекуле: H 2 , O 2 , O 3 , N 2 , F 2 , Cl 2 , Br 2 , P 4 , S 8 .

Таблица 3: Информация, которую дает химический знак

Химические формулы сложных веществ

Формулу сложного вещества составляют путем записи знаков химических элементов, из которых это вещество состоит, с указанием числа атомов каждого элемента в молекуле. При этом, как правило, химические элементы записывают в порядке увеличения их электроотрицательности в соответствии со следующим практическим рядом:

Me , Si , B , Te , H , P , As , I , Se , C , S , Br , Cl , N , O , F

Например, H 2 O , CaSO 4 , Al 2 O 3 , CS 2 , OF 2 , NaH .

Исключение составляют:

• некоторые соединения азота с водородом (например, аммиак NH 3 , гидразин N 2 H 4 );
• соли органических кислот (например, формиат натрия HCOONa , ацетат кальция (CH 3 COO) 2 Ca) ;
• углеводороды (CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 2 ).

Химические формулы веществ, существующих в виде димеров (NO 2 , P 2 O 3 , P2 O5 , соли одновалентной ртути, например: HgCl , HgNO 3 и др.), записывают в виде N 2 O 4 , P 4 O 6 , P 4 O 10 , Hg 2 Cl 2 , Hg 2 ( NO 3) 2 .

Число атомов химического элемента в молекуле и сложном ионе определяется на основании понятия валентности или степени окисления и записывается индексом внизу справа от знака каждого элемента (индекс 1 опускается). При этом исходят из правила:

алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле должна быть равной нулю (молекулы электронейтральны), а в сложном ионе – заряду иона.

Например:

2Al 3 + +3SO 4 2- =Al 2 (SO 4) 3

Этим же правилом пользуются при определении степени окисления химического элемента по формуле вещества или сложного . Обычно это элемент, имеющий несколько степеней окисления. Степени окисления остальных элементов, образующих молекулу или ион должны быть известны.

Заряд сложного иона – это алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, образующих ион. Поэтому при определении степени окисления химического элемента в сложном ионе сам ион заключается в скобки, а его заряд выносится за скобки.

При составлении формул по валентности вещество представляют, как соединение, состоящее из двух частиц различного типа, валентности которых известны. Далее пользуются правилом:

в молекуле произведение валентности на число частиц одного типа должно быть равным произведению валентности на число частиц другого типа.

Например:

Цифра, стоящая перед формулой в уравнении реакции, называется коэффициентом . Она указывает либо число молекул , либо число молей вещества .

Коэффициент, стоящий перед химическим знаком , указывает число атомов данного химического элемента , а в случае, когда знак является формулой простого вещества, коэффициент указывает либо число атомов , либо число молей этого вещества.

Например:

• 3 Fe – три атома железа, 3 моль атомов железа,
• 2 H – два атома водорода, 2 моль атомов водорода,
• H 2 – одна молекула водорода, 1 моль водорода.

Химические формулы многих веществ были определены опытным путем, поэтому их называют «эмпирическими» .

Таблица 4: Информация, которую дает химическая формула сложного вещества

Графические формулы

Для получения более полной информации о веществе пользуются графическими формулами , которые указывают порядок соединения атомов в молекуле и валентность каждого элемента .

Графические формулы веществ, состоящих из молекул, иногда, в той или иной степени, отражают и строение (структуру) этих молекул, в этих случаях их можно назвать структурными .

Для составления графической (структурной) формулы вещества необходимо:

• Определить валентность всех химических элементов, образующих вещество.
• Записать знаки всех химических элементов, образующих вещество, каждый в количестве, равном числу атомов данного элемента в молекуле.
• Соединить знаки химических элементов черточками. Каждая черточка обозначает пару, осуществляющую связь между химическими элементами и поэтому одинаково принадлежит обоим элементам.
• Число черточек, окружающих знак химического элемента, должно соответствовать валентности этого химического элемента.
• При составлении формул кислородсодержащих кислот и их солей атомы водорода и атомы металлов связываются с кислотообразующим элементом через атом кислорода.
• Атомы кислорода соединяют друг с другом только при составлении формул пероксидов.

Примеры графических формул:

Основная:

Кузнецова Н.Е. и др . Химия. 8 кл-10 кл.. – М.: Вентана-Граф, 2005-2007.

Кузнецова Н.Е., Литвинова Т.Н., Левкин А.Н. Химия.11 класс в 2-х частях, 2005-2007 гг.

Егоров А.С. Химия. Новое учебное пособие для подготовки в вузы. Ростов н/Д: Феникс, 2004.– 640 с.

Егоров а.С. Химия: современный курс для подготовки к егэ. Ростов н/д: Феникс, 2011. (2012)– 699 с.

Егоров А.С. Самоучитель по решению химических задач. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000.– 352 с.

Химия/пособие-репетитор для поступающих в вузы. Ростов-н/Д, Феникс, 2005– 536 с.

Хомченко Г.П.,Хомченко И.Г . Задачи по химии для поступающих в вузы. М.: Высшая школа. 2007.–302с.

Дополнительная:

Врублевский А.И . Учебно-тренировочные материалы для подготовки к централизованному тестированию по химии/ А.И. Врублевский –Мн.: ООО «Юнипресс», 2004.– 368 с.

Врублевский А.И . 1000 задач по химии с цепочками превращений и контрольными тестами для школьников и абитуриентов.– Мн.: ООО «Юнипресс», 2003.– 400 с.

Егоров А.С . Все типы расчетных задач по химии для подготовки к ЕГЭ.–Ростов н/Д: Феникс, 2003.–320с.

Егоров А.С., Аминова Г.Х . Типовые задания и упражнения для подготовки к экзамену по химии. – Ростов н/Д: Феникс, 2005.– 448 с.

Единый государственный экзамен 2007. Химия. Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся/ФИПИ – М.: Интеллект-Центр, 2007.– 272 с.

ЕГЭ-2011. Химия. Учебно-тренировочный комплект под ред. А.А. Кавериной.– М.: Национальное образование, 2011.

Единственные реальные варианты заданий для подготовки к единому государственному экзамену. ЕГЭ.2007. Химия/В.Ю. Мишина, Е.Н. Стрельникова. М.: Федеральный центр тестирования, 2007.–151с.

Каверина А.А . Оптимальный банк заданий для подготовки учащихся. Единый государственный экзамен 2012.Химия. Учебное пособие./ А.А. Каверина, Д.Ю. Добротин, Ю.Н. Медведев, М.Г. Снастина.– М.: Интеллект-Центр, 2012.– 256 с.

Литвинова Т.Н., Выскубова Н.К., Ажипа Л.Т., Соловьева М.В . Тестовые задания в дополнение к контрольным работам для слушателей 10-месячных заочных подготовительных курсов (методические указания). Краснодар, 2004. – С. 18 – 70.

Литвинова Т.Н . Химия. ЕГЭ-2011. Тренировочные тесты. Ростов н/Д: Феникс, 2011.– 349 с.

Литвинова Т.Н . Химия. Тесты к ЕГЭ. Ростов н/Д.: Феникс, 2012. - 284 с.

Литвинова Т.Н . Химия. Законы, свойства элементов и их соединений. Ростов н/Д.: Феникс, 2012. - 156 с.

Литвинова Т.Н., Мельникова Е.Д., Соловьева М.В ., Ажипа Л.Т., Выскубова Н.К. Химия в задачах для поступающих в вузы.– М.: ООО «Изд-во Оникс»: ООО «Изд-во «Мир и образование», 2009.– 832 с.

Учебно-методический комплекс по химии для учащихся медико-биологических классов под ред. Т.Н.Литвиновой.– Краснодар.: КГМУ, – 2008.

Химия. ЕГЭ–2008. Вступительные испытания, учебно-методическое пособие / под ред. В.Н. Доронькина. – Ростов н/Д: Легион, 2008.– 271 с

Список сайтов по химии:

1. Alhimik. http :// www . alhimik . ru

2. Химия для всех. Электронный справочник за полный курс химии.

http :// www . informika . ru / text / database / chemy / START . html

3. Школьная химия – справочник. http :// www . schoolchemistry . by . ru

4. Репетитор по химии. http://www. chemistry.nm.ru

Интернет-ресурсы

Alhimik. http :// www . alhimik . ru

Химия для всех. Электронный справочник за полный курс химии.

http :// www . informika . ru / text / database / chemy / START . html

Школьная химия – справочник. http :// www . schoolchemistry . by . ru

http://www.classchem.narod.ru

Репетитор по химии. http://www. chemistry.nm.ru

http://www.alleng.ru/edu/chem.htm - образовательные ресурсы Интернета по химии

http://schoolchemistry.by.ru/ - школьная химия. На этом сайте есть возможность пройти On-line тестирование по разным темам, а также демонстрационные варианты Единого Государственного Экзамена

Химия и жизнь–ХХ1 век: научно-популярный журнал. http :// www . hij . ru