Химические формулы веществ

Каждое сложное или простое вещество состоит из элементрарных частиц - атомов и молекул, которые имеют одинаковый атомный состав и структурное строение.

   Химическая формула - это изображение качественного и количественного состава вещества при помощи символов химических элементов, а также числовых, буквенных и других знаков.

   Химические формулы имеют интернациональные изображения.
   Химическая формула дает следующую информацию о веществе: какие элементы входят в состав вещества и какое соотношение атомов этих элементов, и следовательно, какой состав молекулы для ковалентных соединений или состав и соотношение ионов в кристаллической решетке для ионных соединений.

Пример. Формула H₂O показывает, что вода (ковалентное вещество) включает элементы водород H и кислород O в соотношении их атомов 2 : 1, а формула Na₂SO₄ - сульфат натрия (ионное вещество) включает элементы натрий Na, серу S и кислород в соотношении их атомов 2 : 1 : 4 или в соотношении ионов Na⁺ и SO₄^2-, равном 2 : 1. Соотношение для ионов наблюдается не только для веществ в твердом состоянии, но и в разбавленном водном растворе, где Na₂SO₄ электролитически диссоциирует на катионы Na⁺ и анионы SO₄^2- в соотношении 2 : 1.
   Химические формулы вида H₂O, Na₂SO₄, C₂H₂ называются суммарными формулами. Число атомов каждого элемента в формуле указывается нижним числовым индексом справа у символа соответствующего элемента.
   Помимо суммарных формул в химии используются структурные формулы молекул, которые показывают относительное взаимное расположение атомов в молекуле.

Пример.

название вещества	суммарная формула	структурная формула	упрощенная структурная формула
Вода	H2O		-
Аммиак	NH3		-
Оксид углерода (II)	CO2		-
Этан	C2H6		CH3CH3 или CH3-CH3
Этанол	C2H6O		CH3CH2OH или CH3-CH2-OH
Диметиловый эфир	C2H6O		CH3OCH3 или CH3-O-CH3

   Обратите внимание на суммарные формулы этанола и диметилового эфира - они одинаковые, что говорит об одинаковом атомарном и количественном составе, но взаимное расположение атомов в молекулах этих веществ различное, поэтому этанол и диметиловый эфир - разные вещества с различными свойствами. В органической химии, для отображения молекул как правило пользуются структурными формулами.

   Правила построения суммарных формул двухэлементных или двухионных неорганических соединений

1. Записывают символы элементов или формулы ионов, причем для элементов должны быть известны или заданы их стехиометрические валентности, а для ионов - их электрический заряд.
Пример. Для формул оксида мышьяка (V) и ортофосфата кальция, соответствующими элементами и иона ми будут

2. Находят наименьшее общее кратное указанных чисел валентности или заряда. В данном примере для первого вещества оно равно 10 = 2 · 5, а для второго 6 = 2 · 3.
3. Делят наименьшее общее кратное на валентность элемента или на заряд иона (без учета знака) и таким образом находят число атомов соответствующего элемента или число соответствующих ионов в формуле соединения

4. Эти числа записывают в виде нижних индексов справа у символов элементов или формул ионов (опуская валентности элементов и заряды ионов) и получают суммарные формулы веществ

   Формулы многоэлементных ионов заключают в круглые скобки, чтобы было очевидно, что числовой индекс относится ко всей формуле иона (Ca₃(PO₄)₂).