Mitä ovat KEMIALLISET KAAVAT ja mitä ne ovat [YHTEENVETO + VIDEOT]

Vaikka ei näytä, jaksollisen järjestelmän kemialliset alkuaineet Ne ympäröivät meitä joka puolelta. Usein niitä ei kuitenkaan löydy erikseen, vaan ne muodostavat molekyylejä tai makromolekyylejä eri kemiallisista alkuaineista. Kemialliset kaavat ovat näiden yhdisteiden graafinen ilmaus, ja niitä käytetään standardisoimaan niiden nimikkeistö. Tässä OPETTAJAN oppitunnissa näemme mitä kemialliset kaavat ovat ja mihin ne on tarkoitettu. Liity meihin saadaksesi lisätietoja!

The kemialliset kaavat ovat graafinen ilmaus elementeistä, jotka muodostavat kemialliset yhdisteet.

Nämä kemialliset kaavat eivät ole mielivaltaisia, vaan noudattavat joitain tiukat säännöt vahvistetun kemiallisen nimikkeistön IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).

Kemialliset kaavat antavat meille myös tietoa elementtejä, jotka muodostavat molekyylin, joten se esimerkiksi kertoo meille kunkin sen muodostavien atomien lukumäärän ja vastaavat suhteet ja joskus jopa tyypin. Kemiallinen sidos joka on näiden elementtien välillä.

Jokainen olemassa oleva molekyyli tai makromolekyyli vastaa kemiallista kaavaansa, olipa se sitten kuinka tahansa erityyppisiä kaavoja. Jokainen näistä tyypeistä antaa meille erilaista tietoa molekyylistä, mutta ne kaikki auttavat meitä ymmärtämään sen kemiallinen luonne ja se auttaa meitä ymmärtämään, mitä kemiallisissa reaktioissa tapahtuu ja kuinka yksi yhdiste voi muuttua toiseksi.

Mutta tämän kemiallisen nimikkeistön ymmärtämiseksi tarvitaan tiettyä tietoa kemiasta, koska ne noudattavat melko erikoistunutta teknistä kieltä.

The kemialliset kaavat edustavat kemiallisten symbolien liitto, jossa on kunkin atomin vastaava kirjain sellaisena kuin se tulee jaksollinen järjestelmä, ja alaindeksit, jotka ovat numeroita, jotka edustavat niiden määrää atomeja molekyylissä

Kemiassa (sekä orgaanisessa että epäorgaanisessa) on tiettyjä fragmentteja tai yhdisteitä, jotka osoittavat tiettyä toistumista sekä rakenteellisesti että toiminnallisesti, ja ne tunnistetaan nimillä erityistä. Kun näissä fragmenteissa on vapaita elektroneja, joita ei jaeta, niitä kutsutaan radikaaleiksi ja ne ovat epästabiileja, erittäin reaktiivisia yhdisteitä, joilla on lyhyt puoliintumisaika.

Esimerkkejä radikaaleista ovat metyyliryhmät CH3, nitraattiryhmät NO3hydroksyyliryhmät OH- tai radikaali Cl-. Ne tunnetaan kuitenkin funktionaalisina ryhminä, kun ne ovat ketjuun kiinnittyneitä atomeja tai atomiryhmiä hiilidioksidi (eri hiilen kanssa) ja jotka vastaavat reaktiivisuudesta ja kemiallisista ominaisuuksista molekyylejä.

Nämä ryhmät ovat erityisen tärkeitä orgaanisessa kemiassa (ihmisen biomolekyylit ovat pohjimmiltaan hiiltä ja vetyä). Muutamia esimerkkejä funktionaalisista ryhmistä ovat karbonyyliryhmä = C = O tai karboksyyliryhmä -COOH.

Kuten sanoimme, kemiallisia kaavoja on useita tyyppejä. Jokainen näistä kaavoista antaa meille erilaista tietoa molekyyleistä ja siksi se palvelee tiettyä tavoitetta ilman, että mikään kaava olisi yleisesti ottaen parempi tai huonompi kuin toinen.

Erottelemme kemiallisten kaavojen luokat ovat:

Empiiriset kaavat

Empiiriset kaavat ovat yksinkertaisimpia kaavoja edustamaan kemiallista molekyyliä, joskus sanoen, että ne ovat minimaalisia kaavoja. Nämä kaavat edustavat molekyylin kunkin alkuaineen atomien osuutta, jotka on yksinkertaistettu kokonaislukuihin, aina pienimpiin. Esimerkki tästä kaavasta on CH3 (metyyliryhmä), jossa on kolme vetyatomia ja yksi hiiliatomi.

Nämä kaavat voivat kuitenkin joskus antaa vääriä käsityksiä molekyylin koostumuksesta. Tämä tapahtuu, kun kaava ei osoita todellista atomien lukumäärää molekyylissä, kuten peroksidin tapauksessa vety, jonka empiirinen kaava on HO, kun kaavan pitäisi olla H2O2 (kaksi vetyatomia ja kaksi atomia happi). Tämä tapahtuu siis nimikkeistökäytännön kautta, koska molemmat alaindeksit ovat yhtä suuret, ne ovat yksinkertaistettuja.

Jotkut yhdisteet voidaan kuitenkin esittää vain empiirisin kaavoin, koska ne koostuvat ioniverkostoista. Tämä tapahtuu esimerkiksi tavallisessa suolassa tai natriumkloridissa, jota edustaa NaCl, mikä osoittaa, että jokaisessa natriumissa on kloori.

Molekyylikaavat

Tämäntyyppiset kaavat ovat melko yksinkertaisia, ne yksinkertaisesti ilmaisevat kovalenttisessa molekyylissä olevien atomien tyypin ja kunkin atomien lukumäärän. Ne ovat kaavoja, jotka esittävät kemialliset alkuaineet ja luvun lineaarisesti (alaindeksin muodossa. Esimerkki tämäntyyppisestä kaavasta on, kun glukoosi on nimeltään C6H12O6, mikä ilmaisee tämän glukoosin Glukoosimolekyyli koostuu kuudesta hiiliatomista, kahdestatoista vetyatomista ja kuudesta happi.

Molekyylikaavoja käytetään laajalti ja joskus sanotaan, että ne ovat molekyylien todellisia kaavoja. Monissa tapauksissa ne vastaavat empiirisiä kaavoja, esimerkiksi CO2:ssa.

Puolikehitetyt kaavat

Puolikehitetyt kaavat ovat eräänlaisia ​​kaavoja, jotka ovat samanlaisia ​​​​kuin molekyylikaavat, koska ne ilmaisevat myös molekyylin muodostavat atomit ja niiden lukumäärän, mutta myös antaa tietoja kemiallisista sidoksista (jota edustavat atomien väliset viivat) ja sen muodostavien hiiliatomien välisen sidoksen tyypistä (jos ne ovat yksinkertaisia, kaksois- tai kolminkertainen). Puoliksi kehitetty kaava on hyödyllinen molekyylin muodostavien radikaalien ja sen kemiallisen rakenteen tunnistamisessa (hiili- ja vetyatomien välisiä sidoksia ei ole esitetty).

Glukoosin tapauksessa sen puoliksi kehittynyt kaava on CH2OH - CHOH - CHOH - CHOH -CHOH - CHO ja kuten voidaan nähdä hiili-, vety- ja happi ovat samat kuin molekyylikaavassa (kuusi, kaksitoista ja kuusi vastaavasti) ja kaikki yksinkertaiset sidokset (vain glukoosilla on sidoksia yksinkertainen). Tämä kaava on siksi monimutkaisempi kaava kuin molekyylikaava.

Puolikehitettyjä kaavoja kutsutaan joskus tiivistetyiksi, ja ne ovat ehkä laajimmin käytetty kaavaluokka. käytetään erityisesti orgaanisessa kemiassa, vaikka ne eivät anna meille mahdollisuutta tarkkailla molekyylien todellista geometriaa.

Kehitetty kaava

Kehitetyt kaavat ovat hieman monimutkaisempia kuin puolikehitetyt. Tämän tyyppisissä kaavoissa kunkin atomin sidos ja sijainti molekyylissä esitetään karteesisessa tasossa, kunnes koko yhdiste on edustettuna.

Rakennekaava

Rakennekaava on graafinen esitys molekyylin rakenteesta avaruudessa, ja se antaa meille tietoa atomien järjestyksestä ja jakautumisesta avaruudessa. Tässä kaavassa esitetään myös kemialliset sidokset, jotka muodostavat molekyylin, ja ovatko ne yksi-, kaksois- vai kolminkertaiset. Tämä kaava on siis se, joka antaa meille eniten tietoa molekyylistä.

Tämän tyyppisiä kaavoja käytetään enemmän ammattitasolla kemian maailmassa, koska niiden avulla nähdään paljon selkeämmin kemialliset reaktiot tai uusien molekyylien synteesi.

Lewisin kaavat

Nämä ovat monimutkaisia, hyvin erityisiä ja teknisiä kaavoja. Ne tunnetaan myös Lewis-kaavioina tai -rakenteina ja ovat samanlaisia ​​kuin kehitetyt molekyylikaavat, mutta Lisäksi on osoitettu elektronit, jotka atomit jakavat kussakin kemiallisessa sidoksessa, ja jotka vaihtelevat atomien valenssin mukaan. mukana.

Näissä kaavoissa atomien väliset sidokset esitetään viivoilla (joka osoittaa myös, ovatko ne yksi-, kaksois- vai kolminkertaiset) tai pisteparilla. Yksittäiset elektronit tai elektronit, jotka eivät ole yhteisiä sidoksessa, esitetään pisteillä sen atomin ympärillä, jota se vastaa.

Kaavoja kirjoitettaessa viitataan joskus siihenhapetusnumero alkuaineen (se on yleistä ioniyhdisteissä). Nämä ovat joukko positiivisia ja negatiivisia lukuja jokaiseen elementtiin liittyvät.

• Hapetusluvut voidaan tulkita elektronien lukumäärä että elementti jakaa kovalenttisen sidoksen tai siirtyy ionisidoksessa.
• Kun hapettumismerkki atomin yläpuolella on negatiivinen, tarkoittaa, että tämä elementti vangitsee elektroneja ja sen vieressä oleva numero on siepattujen elektronien lukumäärä. Siksi hapetustila -1 tarkoittaa, että elementti poimii yhden elektronin, -2, joka poimii kaksi, ja niin edelleen.
• Kun hapettumisen merkki on positiivinen, atomi luovuttaa elektronin ja numero, joka seuraa tätä merkkiä, on luovutettujen elektronien määrä. Samoin hapetustila +1 tarkoittaa, että se tuottaa yhden elektronin, +2, että se tuottaa kaksi, ja niin edelleen.

Tämä toimii enimmäkseen ioniset yhdisteet, kovalenttisissa sidoksissa, vaikka tulkinta on samanlainen, se ei ole sama, koska nämä sidokset jakavat elektroneja. Näissä yhdisteissä puhutaan enemmän elektronegatiivisista elementeistä, jotka vetävät enemmän elektroniparista ja jäävät negatiivisemmalle varaukselle riippuen siitä, kuinka monta elektronia se vetää puoleensa. Tämä voidaan nähdä Lewisin kaavat.

Jos haluat tietää, mitä kemiallisia kaavoja varten on, sinun on otettava huomioon, että tämän numeron avulla voimme saada joitain molekyylitiedot, sellaisina kuin ne ovat:

• The linkki luokka jotka muodostuvat molekyylin tai yhdisteen atomien väliin. Nämä sidokset ovat normaalisti kovalenttisia, kun ei-metalliset ja ioniset atomit osallistuvat siihen, jos ne ovat metallisia ja ei-metallisia sidoksia.
• The molekyylimassa molekyylistä.
• The atomien lukumäärä jokaisesta molekyylin muodostavasta elementistä. Sitä kutsutaan joskus molekyylin centesimaalikoostumukseksi.
• Massa ilmaistuna grammaa jolla olisi yksi mooli tuota molekyyliä.

Ionisen yhdisteen, esimerkiksi natriumkloridin tai tavallisen suolan, tapauksessa se ei ole täysin oikein puhua molekyyleistä (vaikka joskus niin tehdään), että niillä on taipumus muodostaa suuria aggregaatteja ja makromolekyylit. Tässä tapauksessa yhdisteen kaava auttaa meitä näkemään, mitkä ionit muodostavat sen ja missä määrin.