Tabla de Contenidos
Formuła cząsteczkowa to sposób przedstawiania substancji chemicznych, w którym pokazany jest dokładny skład atomowy substancji chemicznej. Jest to wzór wskazujący rodzaje atomów i ich liczbę, które składają się na cząsteczkę czystej substancji.
We wzorze cząsteczkowym różne typy atomów są reprezentowane przez ich symbole chemiczne, przy użyciu indeksów dolnych wskazujących, ile razy każdy atom się powtórzył. We wszystkich przypadkach indeks dolny 1 jest pomijany.
Jakie substancje mają wzór cząsteczkowy, a które nie?
Bardzo ważne jest, aby wspomnieć, że jak sama nazwa wskazuje, wzory cząsteczkowe mają zastosowanie tylko do związków molekularnych, to znaczy do tych, które składają się z oddzielnych jednostek, zwanych cząsteczkami, w których siły wewnątrzcząsteczkowe, które utrzymują atomy razem (tj. wiązania kowalencyjne) są znacznie silniejsze niż siły spójności, które utrzymują cząsteczki razem.
W tym sensie wzory cząsteczkowe nie mają zastosowania do związków jonowych , ponieważ nie są one tworzone przez cząsteczki, ale przez jony. W związkach jonowych każdy kation jest jednocześnie związany z kilkoma anionami, a nie z jednym konkretnym. Ze względu na charakter wiązania jonowego w tych związkach nie ma odrębnej jednostki złożonej z anionu i kationu. Jednak ludzie często określają jednostki tych związków jako cząsteczki, a ich wzory empiryczne jako wzory cząsteczkowe, mimo że jest to znaczne nieporozumienie z chemicznego punktu widzenia.
Innymi słowy, stwierdzenie, że wzór cząsteczkowy chlorku sodu to NaCl, jest błędem , ponieważ chlorek sodu jest związkiem jonowym, a nie związkiem molekularnym. Powiedziawszy to, należy zauważyć, że na poziomie praktycznym użycie jednej lub drugiej formuły jest dokładnie takie samo, więc popełnienie tego błędu koncepcyjnego jest nieistotne z praktycznego punktu widzenia (nigdy z teoretycznego!).
Z drugiej strony, wzory cząsteczkowe nie odnoszą się również do kowalencyjnych ciał stałych, to znaczy takich, które są utworzone przez jedno-, dwu- lub trójwymiarową sieć atomów połączonych ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi. W takich przypadkach w związku nie ma ani jednej powtarzającej się cząsteczki, ale każdy kryształ jest sam w sobie dużą cząsteczką, której całkowita liczba atomów jest różna. W takich przypadkach używany jest inny rodzaj formuły zwany formułą empiryczną .
Użyteczność wzoru cząsteczkowego
Wzory cząsteczkowe mają ogromne znaczenie, ponieważ pozwalają szybko zobaczyć skład pierwiastkowy związku molekularnego, dzięki czemu bardzo szybko i łatwo można obliczyć zmienne, takie jak masa cząsteczkowa , a tym samym masa molowa substancji. Większość obliczeń stechiometrycznych, które chemicy wykonują na co dzień, przeprowadza się za pomocą mas molowych.
Na przykład wzór cząsteczkowy dwutlenku węgla to CO 2 , więc jego masa cząsteczkowa odpowiada sumie masy jednego atomu węgla (12 011) i dwóch atomów tlenu (po 15 999):
Oprócz tego wzory cząsteczkowe pozwalają również na ustalenie relacji stechiometrycznych między pierwiastkami tworzącymi substancję. Tak więc w przypadku cząsteczki wody, której wzór cząsteczkowy to H 2 O, widzimy, że na każdy atom tlenu przypadają 2 atomy wodoru.
Wreszcie wzory cząsteczkowe pozwalają nam określić, kiedy dwa związki chemiczne są wzajemnymi izomerami. Izomeria to związek między dwiema substancjami chemicznymi, które są różne lub w jakiś sposób różnią się od siebie, ale mają ten sam wzór cząsteczkowy.
Na przykład etanol lub alkohol etylowy i eter dimetylowy to dwa różne związki organiczne, które mają bardzo różne właściwości fizyczne i chemiczne (na przykład pierwszy jest cieczą, a drugi gazem w temperaturze pokojowej). Jednak obie substancje mają ten sam wzór cząsteczkowy, a mianowicie C 2 H 6 O, dlatego są izomerami.
Ograniczenia wzoru cząsteczkowego
Wzory molekularne mają tę wadę, że pokazują tylko skład cząsteczki, ale nie pokazują połączeń między atomami, które ją tworzą. Innymi słowy, nie mówi, w jaki sposób i w jakiej kolejności atomy są związane, ale tylko, które atomy są obecne.
Ogranicza to jego użycie do zastosowań wymienionych w poprzedniej sekcji, ale nie jest szczególnie przydatne do zrozumienia, w jaki sposób i dlaczego powstają cząsteczki, ani nie pozwala zrozumieć i porównać ich właściwości. Istnieją inne formuły, które niektórzy ludzie nazywają również formułami cząsteczkowymi i które dostarczają znacznie więcej informacji. Tak jest w przypadku formuł półrozwiniętych, wzorów strukturalnych, struktur Lewisa i innych. Jednak żaden z nich nie jest tak naprawdę właściwym wzorem cząsteczkowym.
Formuła molekularna a formuła empiryczna
Wzór, który jest powiązany ze wzorem cząsteczkowym, ale nie jest tym samym, jest wzorem empirycznym. Reprezentuje skład substancji chemicznej (jonowej lub molekularnej), pokazując tylko elementy, które ją tworzą, oraz minimalny związek liczb całkowitych, jaki można zapisać między wszystkimi jej atomami.
Wzory empiryczne okazują się uproszczoną wersją wzoru cząsteczkowego. Innymi słowy, wzór cząsteczkowy jest zawsze całkowitą wielokrotnością wzoru empirycznego. Na przykład nadtlenek wodoru jest związkiem o wzorze cząsteczkowym H 2 O 2 . Ten stosunek 2: 2 między atomami wodoru i tlenu można przedstawić prostszymi liczbami całkowitymi, a mianowicie 1: 1, więc empiryczny wzór na nadtlenek wodoru to HO.
Formuła cząsteczkowa a formuły częściowo rozwinięte
Jak wspomniano wcześniej, wzory cząsteczkowe nie pokazują połączeń między atomami w cząsteczce. W tym celu opracowano wzory strukturalne lub struktury Lewisa. Istnieje jednak rodzaj formuł, które mają charakter pośredni między wzorem cząsteczkowym a strukturalnym, zwany formułą półrozwiniętą.
W tych wzorach atomy tworzące cząsteczkę są pogrupowane według ich połączeń, a grupy są często zapisywane w kolejności, w jakiej są związane. Formuły te są łatwe do rozpoznania, ponieważ czasami zawierają nawiasy i mogą zawierać ten sam element wielokrotnie w różnych częściach formuły.
Na przykład etanol można przedstawić jako C 2 H 5 OH, przy czym nacisk kładzie się na fakt, że istnieje pierwsza grupa atomów (C 2 H 5 -), w której węgiel i wodór są ze sobą związane. , a następnie jest jeszcze inna grupę atomów (OH) do niej przyłączonych.
Przykłady wzorów cząsteczkowych
Poniższa tabela przedstawia kilka przykładów wzorów cząsteczkowych typowych związków.
| Nazwa | Formuła molekularna | Nazwa | Formuła molekularna | |
| Woda | H2O _ _ | Glukoza | C6H12O6 _ _ _ _ _ | |
| pięciotlenek diazotu | nr 2 O 5 | Amoniak | NH3_ _ | |
| Tlenek glinu | O 2 lub 3 | Butan | C 4 H 10 | |
| Kwas octowy | C2H4O2 _ _ _ _ _ | Benzen | C6H6 _ _ _ | |
| dwutlenek siarki | system operacyjny 3 | Kwas fosforowy | H 3 PO 4 |
Bibliografia
Álvarez, DO (2021, 15 lipca). Wzór chemiczny – Pojęcie, typy, części i przykłady . Pojęcie. https://concepto.de/formula-quimica/
Chang, R. (2021). Chemia ( wyd . 11 ). EDUKACJA MCGRAW HILL.
Spójność i adhezja wody (artykuł) . (nd). Khan academy. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/chemistry-of-life/structure-of-water-and-hydrogen-bonding/a/cohesion-and-adhesion-in-water
Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. i Robinson, WR (2019, 14 lutego). 2.4 Wzory chemiczne – Chemia 2e . OpenStax.Org. https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/2-4-chemical-formulas
Libretexty. (2020, 11 sierpnia). 6.9: Obliczanie wzorów cząsteczkowych dla związków . Chemia LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Courses/University_of_British_Columbia/CHEM_100%3A_Foundations_of_Chemistry/06%3A_Chemical_Composition/6.9%3A_Calculating_Molecular_Formulas_for_Compounds
Mott, V. (nd). Wzory molekularne | Wprowadzenie do chemii . lumen. https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/molecular-formulas/
