Formule chimique

Une formule chimique est une manière concise d'exprimer des informations sur les atomes qui constituent un particulier composé chimique . Une formule chimique est également à une courte distance de montrer comment une réaction chimique se produit. Pour composés moléculaires , il identifie chaque constituant élément par son symbole chimique et indique le nombre d'atomes de chaque élément présent dans chaque discret molécule de ce composé. Si une molécule contient plus d'un atome d'un élément particulier, cette quantité est indiquée en utilisant un indice après le symbole chimique (bien que les livres du 19ème siècle exposants souvent utilisés). Pour composés ioniques et d'autres substances non moléculaires, les indices indiquent le rapport des éléments dans la formule empirique.

Ce système pour écrire des formules chimiques a été inventé par le chimiste suédois du 19e siècle Jons Jakob Berzelius.

Formule moléculaire et structurelle

Par exemple méthane , une simple molécule constituée d'une carbone lié à quatre atomes d'hydrogène des atomes, a la formule chimique:

CH ₄

et glucose à six atomes de carbone, des atomes d'hydrogène douze et six oxygène atomes répond à la formule chimique:

C ₆ H ₁₂ O _6.

A fournit des informations formule chimique sur les types et arrangement spatial des obligations dans l'industrie chimique, mais il ne précise pas nécessairement l'exacte isomère. Par exemple l'éthane est constitué de deux atomes de carbone monoparoi sont liés entre eux, avec chaque atome de carbone ayant trois atomes d'hydrogène liés à lui. Sa formule chimique peut être rendue que CH ₃ CH _3. Dans éthylène il ya une double liaison entre les atomes de carbone (et donc chaque atome de carbone ne comporte que deux atomes d'hydrogène), par conséquent, la formule chimique se écrit: CH ₂ CH _2, et le fait qu'il existe une double liaison entre les atomes de carbone est implicite car carbone a une valence de quatre. Cependant, une méthode plus explicite et correcte est d'écrire H ₂ C = CH ₂ ou moins couramment H ₂ C :: CH _2. Les deux lignes (ou deux paires de points) indiquent qu'une double liaison relie les atomes de part et d'autre d'entre eux.

Une triple liaison peut être exprimée avec trois lignes ou paires de points, et si il peut y avoir ambiguïté, une seule ligne ou une paire de points peut être utilisée pour indiquer une liaison simple.

Molécules avec multiples des groupes fonctionnels qui sont les mêmes peuvent être exprimées de la façon suivante: (CH ₃₎ CH _3. Toutefois, ceci implique une structure différente des autres molécules qui peuvent être formés en utilisant les mêmes atomes (isomères). La formule (CH ₃₎ CH ₃ implique une chaîne de trois atomes de carbone, avec l'atome de carbone lié à un autre milieu carbone (voir l'image de carbone 4 "C") atomes,

et les liaisons restantes sur les atomes de carbone menant tous à des atomes d'hydrogène (atomes d'hydrogène ne sont pas présentés dans l'image). Cependant, le même nombre d'atomes (10 hydrogènes et 4 atomes de carbone, ou C ₄ H ₁₀₎ peuvent être utilisés pour fabriquer une chaîne linéaire: CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH _3.

L'alcène but-2-ène a deux isomères qui la formule chimique CH ₃ CH = CHCH ₃ ne identifie pas. La position relative de ces deux groupes méthyle doit être indiquée par la notation supplémentaire indiquant si les groupes méthyle se trouvent sur le même côté de la double liaison (cis ou Z) ou sur les côtés opposés de l'autre (trans ou E).

Polymères

Pour les polymères, les parenthèses sont placés autour de l'unité répétitive. Par exemple, un Molécule d'hydrocarbure qui est décrite comme suit: CH ₃ (CH _{2) 50} CH _3, est une molécule ayant 50 motifs de répétition. Si le nombre d'unités répétitives est inconnue ou variable, la lettre n peut être utilisé pour indiquer la suivante: CH ₃ (CH _{2) n} CH _3.

Ions

Pour ions , la charge d'un atome particulier peut être notée avec un exposant de droite. Par exemple Na ⁺ ou Cu ^2+. La charge totale sur une molécule chargée ou une ion polyatomique peut également être représenté de cette façon. Par exemple: hydronium, H ₃ O ⁺ ou le sulfate, SO ₄ ^2-.

Pour ions plus complexes, entre crochets [] sont souvent utilisés pour enfermer la formule ionique, comme dans [B ₁₂ H _12] ^2-. (Entre parenthèses) peuvent être imbriquées à l'intérieur de crochets pour indiquer un motif répétitif, comme dans [Co (NH _{3) 6]} ^3+. Ici (NH _{3) 6} indique que l'ion contient six NH ₃ groupes, et [] enferme toute la formule de l'ion payant 3.

Isotopes

Bien que les isotopes sont plus pertinentes pour chimie nucléaire ou des isotopes stables de la chimie à la chimie classique, différents isotopes peuvent être indiquées avec une gauche en exposant dans une formule chimique. Par exemple, l'ion phosphate radioactif contenant du phosphore-32 est ³² PO ₄ ^3-. Aussi une étude portant sur les ratios des isotopes stables pourrait inclure la molécule O ^{18 16} O.

Un indice gauche est parfois utilisé pour indiquer l'redondante numéro atomique . Par exemple, pour ₈ O ₂ dioxygène, et ¹⁶ ₈ O ₂ pour les espèces isotopiques les plus abondantes du dioxygène. Ce est pratique lors de l'écriture des équations pour réactions nucléaires, afin de montrer l'équilibre de la charge plus clairement.

Formule empirique

En chimie , la formule empirique d'un produit chimique est simple expression du nombre relatif de chaque type d'atome ou le rapport des éléments dans le composé. Formules empiriques sont la norme pour les composés ioniques, tels que CaCl _2, et de macromolécules, telles que SiO _2. Une formule empirique ne fait aucune référence à isomérie, la structure ou nombre absolu d'atomes. Le terme empirique se réfère au processus de analyse élémentaire, une technique de chimie analytique utilisée pour déterminer la composition relative de pour cent d'une substance chimique pure par élément.

Par exemple hexane a une formule moléculaire de C ₆ H _14, ou une structure CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH _3, ce qui signifie qu'il a une structure de chaîne de 6 carbone et les atomes 14 d'hydrogène des atomes. Toutefois, la formule empirique pour hexane est C ₃ H _7. De même pour la formule empirique du peroxyde d'hydrogène , H ₂ O _2, est simplement HO exprimant le rapport 1: 1 d'éléments constitutifs.

Atomes piégés

Le symbole @ ("at") indique un atome ou une molécule piégé dans une cage mais pas chimiquement lié à elle. Cette notation est devenu populaire dans les années 1990 avec la découverte de cages de fullerène, qui peuvent piéger des atomes comme La La @ pour former C ₆₀ ou C @ La ₈₂ par exemple. Un exemple non fullerène est [Ni Comme @ ₁₂ Comme _20] ^3-, un ion dans laquelle une Comme atome est piégée dans une cage formée par les atomes 32 d'autres.

Formules non stoechiométriques

Les formules chimiques utilisent le plus souvent des entiers pour chaque élément. Cependant, il ya toute une classe de composés, appelés les composés non stoechiométriques, qui ne peuvent pas être représentés par des nombres entiers petits. Une telle formule peut être écrite en utilisant des fractions décimales , comme en Fe O _0,95, ou il peut comprendre une partie variable représentée par une lettre, comme en Fe _1-x O, où x est habituellement bien inférieure à 1.

Formes générales pour les composés organiques

Formule chimique utilisé pour une série de composés qui diffèrent les uns des autres par une unité constante est appelée formule générale. Une telle série est appelé le série homologue, alors que ses membres sont appelés homologues. Le Système Hill est une convention commune pour l'écriture et le tri formules.

Système de Hill

Le système Hill est un système d'écriture des formules chimiques tels que le nombre de carbone des atomes dans une molécule est indiqué en premier lieu, le nombre d' hydrogènes atomes suivante, puis le nombre de tous les autres éléments chimiques par la suite, en ordre alphabétique. Lorsque la formule ne contient pas de carbone, tous les éléments, y compris l'hydrogène, sont classés par ordre alphabétique.