Молекулярные формулы
Введение
Химия - многогранная наука, в частности изучающая состав и строение веществ, из которых состоит вся наша материя.
Для удобства в химии выделяют качественный и количественный состав веществ. Качественный состав отвечает на вопрос "что?" и показывает, из каких химических элементов состоит это вещество. Количественный состав определяет количество атомов данного химического элемента в одной молекуле, отвечая на вопрос "сколько?". То есть состав - это список кулинарных ингредиентов, например яйца, молоко, сахар, мука, масло, соль, но из этого набора можно приготовить многое: блины, кексы, торт и другое. В этом случае на сцену выходит понятие строение, отвечающее за порядок соединения атомов друг с другом (последовательность смешения этих ингредиентов) и будет рассматриваться нами позже в темах валентности и степени окисления.
Одна молекула
Неорганические молекулы в отличии от органических состоят из небольшого количества атомов, поэтому для них существует крайне мало адекватных вариантов строения. В связи с этим при изучении неорганической химии преимущественно используются молекулярные формулы.
Молекулярная формула - формула, определяющая из скольких атомов каких химических элементов состоит молекула этого вещества (качественный и количественный состав). Она состоит из символов химических элементов, чисел и иногда скобок.
Небольшие числа внизу - нижние задние индексы - относятся к символу химического элемента, после которого они стоят и определяют количество атомов данного элемента в одной молекуле. Традиционно индекс равный 1 не пишут.
Поэтому формула вещества воды H₂O читается как "аш два о" и обозначает одну молекулу, состоящую из двух атомов химического элемента водорода и одного атома химического элемента кислород.
В ряде случаев требуется выделить группу атомов, характеризующих отличительные свойства молекул этого вещества, с помощью скобок с указанием количества этих групп. В этом случае чтение нижнего индекса немного меняется: 2 = дважды, 3 = трижды, 4 = четверо, 5 = пятеро, 6 = шестеро.
Например, молекула гидроксида бария Ba(OH)₂ читается как "барий о аш дважды" и обозначает одну молекулу, состоящую из одного атома химического элемента бария и двух групп, каждая из которых состоит из одного атома химического элемента кислорода и одного атома химического элемента водорода.
В этом веществе качественный состав показывает, что молекула состоит из атомов трех химических элементов (барий, кислород и водород), а качественный указывает на количество атомов каждого из них (1, 2 и 2, соответственно).
При чтении транскрипции некоторого вещества ("алюминий два эс о четыре трижды") может возникнуть непонимание, где же именно ставить скобки для индекса 3. Стоит запомнить, что вся молекула или один химический элемент никогда не берётся в скобки, поэтому следующие варианты неверные: (Al₂SO₄)₃ и Al₂S(O₄)₃. Значит остаётся единственный верный вариант: Al₂(SO₄)₃.
На практике в устной речи делает еле заметная пауза перед скобками: "алюминий два пауза эс о четыре трижды", поэтому больших сложностей не возникает.
Серьёзную сложность в формулах могут вызвать квадратные скобки "[" и "]", которые не всегда сопровождаются нижними индексами и используются для логического выделения большой группы атомов, например: K₃[Al(OH)₆] "калий три пауза алюминий пауза о аш шестеро". Но такие формулы встречаются редко и на том этапе, когда запоминаются целиком формулы с названиями веществ.
Несколько молекул
В уравнениях химических реакций мы будем часто встречать не одиночные молекулы, а сразу несколько. Для обозначения их на письме используют коэффициенты - большие цифры (размером с символы элементов) перед формулами молекул.
Как и в случае индексов, коэффициент 1 не указывается. (Даже в обычной речи мы чаще скажем "у меня есть апельсин", а не "у меня есть один апельсин").
Например запись 3 H2O читается как "три аш два о" и обозначает три молекулы вещества вода, каждая из которых состоит из двух атомов химического элемента водорода и одного атома химического элемента кислорода. То есть всего в этой записи 2 химических элемента, всего 6 атомов водорода и 3 атома кислорода.
Заключение
Подводя итоги, чтение и восприятия на слух молекулярных формул требует отличного знания символов химических элементов и некоторой практики.
Поэтому рекомендую прописать полностью, как читаются и что значат следующие формулы:
Что изучают на уроках химии: полный план