Химична формула — определение, символи и примери

Химичната формула е начинът, по който химиците описват дадена молекула. Формулата посочва кои атоми и колко от всеки вид се съдържат в молекулата. Понякога формулата показва как са свързани атомите, а понякога — как са подредени в пространството.

Буквата показва какъв химичен елемент е всеки атом. Подписът (индексът) показва броя на всеки вид атом. Например водородният пероксид има формулата H₂O₂. Метанът има един въглероден (C) атом и четири водородни атома; химичната формула е CH₄. Молекулата на захарта глюкоза има шест въглеродни атома, дванадесет водородни атома и шест кислородни атома, така че химичната ѝ формула е C₆H₁₂O₆.

Видове химични формули

• Молекулна формула — показва точния брой атоми от всеки елемент в една молекула (напр. C₆H₁₂O₆, H₂O₂, CH₄).
• Емпирична формула — дава най-простото целочислено съотношение между елементите в съединението. Например емпиричната формула на глюкозата е CH₂O (отношение 6:12:6 → 1:2:1).
• Кондензирана (плътна) формула — записва групи атоми по по-компактен начин, показващи части от структурата, например за етанол: CH₃CH₂OH.
• Структурна формула — показва свързаността (кои атоми са свързани с кои) и понякога типове връзки (единични, двойни, тройни). Може да се изобрази с линии или като Lewis-структури.
• Скелетна (въглеводородна) формула — опростен начин за запис на органични молекули, при който се показват само връзките между въглеродните скелети и функционалните групи.
• Йонни формули — при йонни съединения се посочват зарядите като суперкрипти, напр. Na⁺, Cl⁻, SO₄²⁻.
• Изотопни обозначения — при нужда може да се посочи масовото число като суперкрипт, напр. ¹⁴C за радиоактивен въглерод.

Правила и конвенции при запис

• Елементите се обозначават с международни символи (C, H, O, Na и т.н.).
• Подписите (индексите) се пишат като долни индекси: H₂, O₂. Ако има само един атом, индексът не се пише (CH₄, а не C H₁).
• Когато една група е повтаряща се или съдържа индекси, се използват скоби: Ca(OH)₂, Fe(NO₃)₃.
• Коефициентите пред формулата показват броя на молекулите/формулните единици в уравнения и смеси: 2H₂O означава две молекули вода.
• При заряди се използват суперкрипти с + или −: NH₄⁺, CO₃²⁻.
• Подреждането на елементите в химичната формула следва различни конвенции: за органични съединения се посочва първо въглеродът, после водородът и след това другите елементи (Hill system), а за неорганични често се използва азбучен ред или най-високопреобладаващият елемент.

Какво не показва формулата и кога е нужна структурна информация

Молекулната формула не винаги показва как са свързани атомите или каква е геометрията на молекулата. Два различни вещества могат да имат една и съща молекулна формула (изомери). За да се различат изомерите, се използват структурни формули и допълнителни обозначения за пространствената подредба (стереохимия), например клиновидни/пунктирани линии за показване на връзки към или от наблюдателя.

Употреба в химични уравнения и сметки

Химичните формули се използват в химичните уравнения за описание на химичните реакции, където чрез коефициенти се балансира броят на атомите от всякакъв вид и се извършват стоихиометрични изчисления (изчисляване на количества реагенти и продукти).

Примери

• Вода: H₂O — молекулна формула показва два водородни и един кислороден атом.
• Водороден пероксид: H₂O₂ — има по-наситено кислородно съдържание и различни свойства от водата.
• Метан: CH₄ — най-простият въглеводород; емпиричната и молекулната формула съвпадат.
• Глюкоза: C₆H₁₂O₆ — молекулна формула; емпирична формула CH₂O.
• Натриев хлорид: NaCl — йонно съединение, показва едно-едно съотношение на Na⁺ и Cl⁻.
• Етанол (кондензирана формула): CH₃CH₂OH; структурната формула показва връзките между въглеродните и кислородния атом.

Кратка историческа бележка

Шведският химик от XIX в. Йонс Якоб Берцелиус разработва тази система за записване на химични формули, която с времето се стандартизира и се допълва с нови конвенции за по-прецизно представяне на молекулните структури.

Бележка: При практическа работа в химията е важно да се използват правилните видове формули и обозначения според целта — дали е нужно само съотношението на елементите, дали е необходима свързаността или дори триизмерната конфигурация на молекулата.

Семейства елементи

В периодичната таблица има различни елементи. Всеки елемент има свое семейство. Семейството на елементите е подредба на елементите. Това семейство елементи има общи свойства. Те споделят едни и същи характеристики.

Елементите се показват в определен ред. Всеки елемент е разделен на семейства. Има три основни категории: метали, неметали и полуметали. Всяко семейство елементи се показва по броя на електроните във външната обвивка. Те могат да се показват и по същите свойства и валентни електрони.

Петте семейства елементи

Въпроси и отговори

В: Какво представлява химичната формула?

В: Каква информация предоставя химичната формула?

В: Какво представляват химичните символи?

В: Как се представя броят на атомите от всеки вид в химичната формула?

В: Може ли химичната формула да покаже как са свързани атомите в молекулата?

В: Кой е разработил системата за писане на химични формули?

В: Каква е химичната формула на глюкозата?

Търсене по буква