สูตรทางเคมีคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร [สรุป + วิดีโอ]

แม้ว่าจะดูเหมือนไม่ องค์ประกอบทางเคมีของตารางธาตุ พวกเขาอยู่รอบตัวเราทุกด้าน อย่างไรก็ตาม หลายครั้งที่พวกมันไม่ได้แยกจากกัน แต่สร้างโมเลกุลหรือโมเลกุลขนาดใหญ่ขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ สูตรทางเคมีคือการแสดงภาพกราฟิกของสารประกอบเหล่านี้และใช้เพื่อกำหนดมาตรฐานการตั้งชื่อของสารประกอบเหล่านี้ ในบทเรียนนี้จากครู เราจะเห็น สูตรทางเคมีคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร. เข้าร่วมกับเราเพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติม!

NS สูตรเคมี เป็นการแสดงภาพกราฟิกขององค์ประกอบที่ประกอบขึ้นเป็น สารประกอบทางเคมี.

สูตรทางเคมีเหล่านี้ไม่ได้พลั้งเผลอ แต่ทำตามบ้าง กฎที่เข้มงวด ของการตั้งชื่อทางเคมีที่กำหนดโดย IUPAC (สหพันธ์เคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ).

สูตรทางเคมียังให้ข้อมูลเกี่ยวกับ องค์ประกอบที่ประกอบเป็นโมเลกุลตัวอย่างเช่น มันบอกเราถึงจำนวนและสัดส่วนตามลำดับของแต่ละอะตอมที่ประกอบเป็นมัน และบางครั้ง แม้แต่ประเภทของ พันธะเคมี ที่มีอยู่ระหว่างธาตุเหล่านั้น

ทุกอณูหรือมหภาคที่มีอยู่สอดคล้องกับสูตรทางเคมีของมันอย่างไรก็ตามมี สูตรต่างๆ. แต่ละประเภทเหล่านี้ให้ข้อมูลที่แตกต่างกันเกี่ยวกับโมเลกุล แต่ทั้งหมดช่วยให้เราเข้าใจ ลักษณะทางเคมี

และช่วยให้เราเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นในปฏิกิริยาเคมี และสารประกอบหนึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นสารประกอบอื่นๆ ได้อย่างไร

แต่เพื่อที่จะเข้าใจระบบการตั้งชื่อทางเคมีนี้ จำเป็นต้องมีความรู้บางอย่างในวิชาเคมี เนื่องจากพวกเขาเชื่อฟังภาษาทางเทคนิคที่ค่อนข้างเชี่ยวชาญ

NS สูตรเคมี เป็นตัวแทนโดย สหภาพของสัญลักษณ์ทางเคมีด้วยตัวอักษรที่เกี่ยวข้องกันของแต่ละอะตอมตามที่มาใน ตารางธาตุและตัวห้อยซึ่งเป็นตัวเลขที่แสดงถึงจำนวนเหล่านั้น อะตอม ในโมเลกุล

ภายในเคมี (ทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์) มีชิ้นส่วนหรือสารประกอบบางอย่างที่ แสดงให้เห็นการเกิดซ้ำทั้งโครงสร้างและหน้าที่และระบุด้วยชื่อ เฉพาะเจาะจง. เมื่อชิ้นส่วนเหล่านี้มีอิเลคตรอนอิสระที่ไม่ใช้ร่วมกัน จะเรียกว่าอนุมูล (radical) และเป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรและมีปฏิกิริยาสูงซึ่งมีครึ่งชีวิตสั้น

ตัวอย่างของอนุมูลคือ หมู่เมทิลCH3 กลุ่มไนเตรต NO3, หมู่ไฮดรอกซิล OH- หรืออนุมูล Cl-. อย่างไรก็ตาม พวกมันเรียกว่าหมู่ฟังก์ชันเมื่อเป็นอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่ติดอยู่กับสายโซ่ คาร์บอนไดออกไซด์ (ที่มีคาร์บอนหลายชนิด) และมีหน้าที่ในการเกิดปฏิกิริยาและคุณสมบัติทางเคมีของ โมเลกุล

กลุ่มเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในเคมีอินทรีย์ (โดยพื้นฐานแล้วชีวโมเลกุลของมนุษย์คือคาร์บอนและไฮโดรเจน) ตัวอย่างบางส่วนของกลุ่มฟังก์ชัน คือหมู่คาร์บอนิล = C = O หรือหมู่คาร์บอกซิล -COOH.

อย่างที่เราบอก มีสูตรเคมีหลายประเภท. แต่ละสูตรเหล่านี้ให้ข้อมูลประเภทต่างๆ เกี่ยวกับโมเลกุลแก่เรา ดังนั้น มันทำหน้าที่เฉพาะวัตถุประสงค์ โดยไม่มีสูตรใดดีกว่าหรือแย่กว่าในแง่อื่นในแง่ทั่วไป

คลาสของสูตรเคมีที่เราแยกแยะคือ:

สูตรเชิงประจักษ์

สูตรเชิงประจักษ์เป็นสูตรที่ง่ายที่สุดในการแสดงโมเลกุลเคมี ซึ่งบางครั้งบอกว่าเป็นสูตรที่น้อยที่สุด สูตรเหล่านี้แสดงถึงสัดส่วนของอะตอมของธาตุแต่ละธาตุในโมเลกุล ซึ่งลดความซับซ้อนลงเป็นจำนวนเต็ม โดยมีค่าน้อยที่สุดเสมอ ตัวอย่างของสูตรนี้คือ CH3 (หมู่เมทิล) ซึ่งมีไฮโดรเจนสามอะตอมและคาร์บอนหนึ่งอะตอม

อย่างไรก็ตาม บางครั้งสูตรเหล่านี้อาจทำให้เข้าใจผิดเกี่ยวกับองค์ประกอบของโมเลกุลได้ กรณีนี้เกิดขึ้นเมื่อสูตรไม่ได้ระบุจำนวนอะตอมที่แท้จริงในโมเลกุล เช่นเดียวกับเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจน ซึ่งมีสูตรเชิงประจักษ์เป็น H2O เมื่อสูตรควรเป็น H2O2 (ไฮโดรเจนสองอะตอมและอะตอมสองอะตอมของ ออกซิเจน) สิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านแบบแผนของการตั้งชื่อ เนื่องจากตัวห้อยทั้งสองมีค่าเท่ากัน พวกมันจึงถูกทำให้ง่ายขึ้น

อย่างไรก็ตาม สารประกอบบางชนิดสามารถแสดงได้ด้วยสูตรเชิงประจักษ์เท่านั้น เนื่องจากประกอบด้วยโครงข่ายไอออน สิ่งนี้เกิดขึ้นตัวอย่างเช่นในเกลือทั่วไปหรือโซเดียมคลอไรด์ซึ่งแสดงเป็น NaCl ซึ่งบ่งชี้ว่าสำหรับโซเดียมแต่ละตัวมีคลอรีน

สูตรโมเลกุล

สูตรประเภทนี้ค่อนข้างพื้นฐาน โดยแสดงประเภทของอะตอมและจำนวนแต่ละสูตรที่มีอยู่ในโมเลกุลโควาเลนต์ เป็นสูตรที่นำเสนอองค์ประกอบทางเคมีและตัวเลขในลักษณะเชิงเส้น (ในรูปของตัวห้อย ตัวอย่างของสูตรประเภทนี้คือเมื่อกลูโคสเรียกว่า C6H12O6 ซึ่งแสดงว่ากลูโคสนั้น โมเลกุลกลูโคสประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอม ไฮโดรเจน 12 อะตอม และอะตอม 6 อะตอม ออกซิเจน

สูตรโมเลกุลใช้กันอย่างแพร่หลายบางครั้งบอกว่าเป็นสูตรที่แท้จริงของโมเลกุล ในหลายกรณี จะตรงกับสูตรเชิงประจักษ์ เช่น CO2

สูตรกึ่งพัฒนา

สูตรกึ่งพัฒนาเป็นสูตรประเภทหนึ่งที่คล้ายกับสูตรโมเลกุล เนื่องจากยังแสดงอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลและจำนวนด้วย ให้ข้อมูลเกี่ยวกับพันธะเคมี (แสดงโดยเส้นแบ่งระหว่างอะตอม) และชนิดของพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนที่ก่อตัวขึ้น (ถ้าเป็นธรรมดา สองเท่า หรือ สามเท่า) สูตรกึ่งพัฒนามีประโยชน์ในการระบุอนุมูลที่ประกอบเป็นโมเลกุลและโครงสร้างทางเคมี (ไม่แสดงพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจน)

ในกรณีของกลูโคส สูตรกึ่งพัฒนาของมันคือ CH2OH - CHOH - CHOH - CHOH -CHOH - C H O และดังที่เห็นได้จากอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และ ออกซิเจนจะเหมือนกับในสูตรโมเลกุล (หก สิบสอง และหก ตามลำดับ) และพันธะเดี่ยวทั้งหมด (กลูโคสมีพันธะเท่านั้น เรียบง่าย). สูตรนี้จึงเป็นสูตรที่ซับซ้อนกว่าสูตรโมเลกุล

สูตรกึ่งพัฒนาบางครั้งเรียกว่าควบแน่นและอาจเป็นสูตรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเคมีอินทรีย์แม้ว่าจะไม่อนุญาตให้เราสังเกตเรขาคณิตที่แท้จริงของโมเลกุล

พัฒนาสูตร

สูตรที่พัฒนาแล้วซับซ้อนกว่าสูตรกึ่งพัฒนาเล็กน้อย ในสูตรประเภทนี้ พันธะและตำแหน่งของแต่ละอะตอมในโมเลกุลจะแสดงในระนาบคาร์ทีเซียน จนกระทั่งแสดงสารประกอบทั้งหมด

สูตรโครงสร้าง

สูตรโครงสร้างคือการแสดงกราฟิกของโครงสร้างของโมเลกุลในอวกาศ ทำให้เราทราบข้อมูลเกี่ยวกับลำดับและการกระจายของอะตอมในอวกาศ ในสูตรนี้ พันธะเคมีที่ประกอบกันเป็นโมเลกุลก็แสดงให้เห็นเช่นกัน และถ้าเป็นพันธะเดี่ยว สองเท่า หรือสามเท่า ดังนั้น สูตรนี้จึงเป็นสูตรที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุลมากที่สุด

สูตรประเภทนี้ถูกใช้ในระดับมืออาชีพมากกว่าในโลกของเคมี เนื่องจากช่วยให้มองเห็นปฏิกิริยาเคมีหรือการสังเคราะห์โมเลกุลใหม่ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

สูตรลูอิส

เหล่านี้เป็นสูตรที่ซับซ้อน เฉพาะเจาะจงมาก และเป็นสูตรทางเทคนิค พวกเขายังเป็นที่รู้จักกันในนามแผนภาพลูอิสหรือโครงสร้างและคล้ายกับสูตรที่พัฒนาแล้วของโมเลกุลแต่ นอกจากนี้ยังมีการระบุอิเล็กตรอนที่อะตอมมีส่วนร่วมในพันธะเคมีแต่ละพันธะ ซึ่งแปรผันตามความจุของอะตอม ที่เกี่ยวข้อง.

ในสูตรเหล่านี้ พันธะระหว่างอะตอมจะแสดงด้วยเส้น (โดยระบุว่าเป็นพันธะเดี่ยว สองเท่า หรือสามเท่า) หรือด้วยจุดคู่ อิเล็กตรอนเดี่ยวหรืออิเล็กตรอนที่ไม่อยู่ในพันธะ จะแสดงด้วยจุดรอบๆ อะตอมที่สัมพันธ์กัน

เมื่อเขียนสูตร บางครั้งการอ้างอิงถึงเลขออกซิเดชัน ของธาตุ (พบได้บ่อยในสารประกอบไอออนิก) เหล่านี้เป็นชุดของจำนวนบวกและลบที่ไป เกี่ยวข้องกับแต่ละองค์ประกอบ.

• เลขออกซิเดชันสามารถตีความได้ว่า จำนวนอิเล็กตรอน ที่องค์ประกอบมีส่วนร่วมในพันธะโควาเลนต์หรือถ่ายโอนในพันธะไอออนิก
• เมื่อเครื่องหมายออกซิเดชันเหนืออะตอมคือ เชิงลบหมายความว่าองค์ประกอบนี้จับอิเล็กตรอนและตัวเลขที่อยู่ถัดจากองค์ประกอบนี้คือจำนวนอิเล็กตรอนที่จับได้ ดังนั้น สถานะออกซิเดชันของ -1 หมายความว่าธาตุนั้นหยิบอิเล็กตรอนหนึ่งตัว -2 ที่หยิบสองตัว และอื่นๆ
• เมื่อสัญญาณของการเกิดออกซิเดชันคือ เชิงบวกอะตอมให้อิเล็กตรอนและตัวเลขที่มาพร้อมกับสัญลักษณ์นี้คือจำนวนอิเล็กตรอนที่เสียไป ในทำนองเดียวกัน สถานะออกซิเดชันที่ +1 หมายความว่าจะให้อิเล็กตรอน 1 ตัว +2 ให้ผลผลิต 2 ตัว เป็นต้น

นี้ใช้งานได้ส่วนใหญ่สำหรับ สารประกอบไอออนิกในพันธะโควาเลนต์ แม้ว่าการตีความจะคล้ายกัน แต่ก็ไม่เหมือนกันเนื่องจากพันธะเหล่านี้ใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน ในสารประกอบเหล่านี้ เราพูดถึงองค์ประกอบอิเล็กโตรเนกาทีฟมากกว่า ซึ่งดึงคู่อิเล็กทรอนิกส์มากกว่าและเหลือประจุลบมากกว่า ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่ดึงดูด สามารถเห็นได้ใน สูตรลูอิส.

ถ้าอยากรู้ว่ามีสูตรเคมีไว้ใช้ทำอะไร ต้องคำนึงว่าเลขนี้ทำให้เราได้อะไรมาบ้าง ข้อมูลโมเลกุล, ที่พวกเขาเป็น:

• NS ลิงค์คลาส ที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของโมเลกุลหรือสารประกอบ พันธะเหล่านี้เป็นโควาเลนต์โดยปกติเมื่ออะตอมที่ไม่ใช่โลหะและไอออนิกมีส่วนร่วมหากเป็นพันธะโลหะและอโลหะ
• NS มวลโมเลกุล ของโมเลกุล
• NS จำนวนอะตอม ของแต่ละองค์ประกอบที่ประกอบเป็นโมเลกุล บางครั้งเรียกว่าองค์ประกอบ centesimal ของโมเลกุล
• มวลที่แสดงใน กรัม ที่จะมีหนึ่งโมลของโมเลกุลนั้น

ในกรณีของสารประกอบไอออนิก เช่น โซเดียมคลอไรด์ หรือเกลือทั่วไป ก็ไม่ถูกต้องโดยเคร่งครัด พูดคุยเกี่ยวกับโมเลกุล (แม้ว่าบางครั้งจะทำ) ว่าสิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นมวลรวมขนาดใหญ่และ โมเลกุลขนาดใหญ่ ในกรณีนี้ สูตรของสารประกอบช่วยให้เราเห็นว่าอิออนใดก่อตัวขึ้นและมีปริมาณเท่าใด