Формулы молекул

Раздел: 
Русская Химия

18. Формулы молекул

Формулы молекул бывают разные; одну и ту же молекулу можно изобразить по-разному. Одно  у них общее – атомы отображаются латинскими буквами.

Самая простая формула отражает атомарный состав молекулы и количество входящих в неё атомов. Количество указывается в виде индексов. Если атом – один, то индекс не указывается.

 

Молекулу воды можно изобразить как H2O; читается – аш-два-о. Из формулы видно, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ни соразмерности атомов, ни их построение в данной формуле не отражены.

Ту же молекулу можно изобразить как (H2)O, подчёркивая тем самым молекулярное строение атомов водорода; читается – аш молекулярный-о. Молекулярный водород обозначается как Hm; с учётом этого формула молекулы воды примет вид HmO.

Если учитывать соразмерности атомов, то формулу молекулы воды следует изображать как OHm - к крупному атому кислорода прикреплена мелкая молекула водорода.

Молекула метана (болотного газа) состоит из одного атома углерода и четырёх атомов водорода. Формула состава этой молекулы выглядит как CH4.

Два атома водорода здесь объединены в молекулу; поэтому формулу можно уточнить – CHmH2. Атом углерода C в этом соединении внешне похож на латинскую букву U. Молекула водорода Hm укладывается во впадину, а два отдельных атома водорода H и H присоединяются к вершинам. Представим это соединение лежащим на боку; ему больше будет соответствовать формула C(Hm)H2.

Сложные молекулы, как правило, собираются из более простых молекул с последовательным многоступенчатым присоединением каждой из них. Общая формула может отражать и состав исходных молекул и порядок их соединения.

Покажем это на примере молекулы серной кислоты; формула её молекулы состава – H2SO4.

Эта молекула состоит из двух отдельных молекул: серного ангидрида – SO3 и воды – OHm. Их наличие можно отразить в формуле с помощью скобок: H2SO4 = (SO3)(OHm).

В свою очередь, молекула воды включает в себя молекулу водорода Hm: OHm = (O(H2)). А молекулу серного ангидрида можно даже разложить на две ступени: состоящей из молекулы сернистого газа SO2: SO3 = ((SO2)O), а та включает молекулу кислорода O2: SO2 = (S(O2)).

В общей сложности формула молекулы серной кислоты примет вид:

 

H2SO4 = ((S(O2))O)(O(H2)

 

В таком изображении формул виден не только порядок формирования крупных молекул, но и то, в какой последовательности они разрушаются. При нагреве молекула серной кислоты в первую очередь распадается на молекулу серного ангидрида и молекулу воды.

Если воду нагревать дальше, то её молекулы будут распадаться на атомы кислорода и молекулы водорода. И уж при очень сильном нагреве молекулы водорода распадутся на атомы. Такое состояние вещества называется плазмой.

Подобное будет происходить и с молекулами серного ангидрида при его дальнейшем нагреве. При достаточно высокой температуре он распадается на сернистый газ и атомарный кислород. Если температуру нагрева повышать и дальше, сернистый газ начнёт распадаться на молекулярный кислород и серу. Дальнейший нагрев породит плазму – только атомарное состояние вещества.

Если требуется отобразить в формуле порядок жёлобового слипания, то молекулу серной кислоты можно представить как

 

H2SO4 = S(_(O2(_(O(_(O_(Hm = S((O2((O((O((Hm

 

Скобки в этой формуле являются символами жёлобов.

Количество скобок в формуле можно сократить:

 

H2SO4 = S(O2(O(O(Hm

 

Рассмотренные изображения молекул вписываются в строку; поэтому их можно назвать строчными.

Кроме строчного одномерного представления формул молекул, используются и другие – плоские, двумерные (как сложный рисунок на листе бумаги) и даже объёмные, трёхмерные (на экране компьютера). Компьютерные, трёхмерные формулы особенно необходимы для изображения крупных молекул органических веществ и для отображения хода химических процессов.

 

В общем нет никаких запретов на иное представление молекул; главное в этих представлениях – наглядность и простота понимания.

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга