Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання
ЧАСТИНА І
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
ОСНОВНІ ЗАКОНИ Й ПОНЯТТЯ ХІМІЇ
Хімічна символіка. Знаки хімічних елементів та хімічні формули
До хімічної символіки відносять символи хімічних елементів, хімічні формули й рівняння.
Символи хімічних елементів складаються з однієї або двох букв латинського алфавіту з числа тих, які входять до складу латинської назви елемента. Більшість назв і, відповідно, символів хімічних елементів склалися історично й присвоювалися першовідкривачами
Хімічними символами позначають: хімічний елемент; просту
Хімічні формули – це позначення складу речовини за допомогою знаків хімічних символів та індексів.
Індекс – це цифра, яку розташовують праворуч унизу від символу хімічного елемента, він указує на число атомів цього елемента в молекулі речовини.
Розрізняють кілька видів хімічних формул (за рекомендаціями IUPAC): емпіричні, молекулярні, електронні, структурні й дисплейні.
Молекулярні формули відображають якісний (з атомів яких елементів складається речовина) і кількісний склад молекули речовини. Наприклад, запис СО2 означає, що:
– до складу вуглекислого газу входять атоми елементів Карбону й Оксигену;
– одна молекула вуглекислого газу складається з одного атома Карбону й двох атомів Оксигену.
Молекулярні формули можна застосовувати тільки для речовин молекулярної будови. У речовин іонної або атомної будови не можна виділити окремі молекули, тому для них застосовують емпіричні формули.
Емпіричні формули відображають якісний склад речовини й кількісне співвідношення між атомами елементів у речовині (стехіометричне співвідношення).
Емпіричні формули застосовують для речовин іонної або атомної будови, а також для відображення результатів елементного аналізу речовини.
Наприклад, натрій хлорид має іонну будову. Кристал (надмолекула) натрій хлориду складається з великої кількості позитивно заряджених іонів Натрію й негативно заряджених іонів Хлору. Причому в кристалічній гратці кожен іон Натрію оточений шістьма іонами Хлору, а кожен іон Хлору оточений шістьма іонами Натрію, тому окрему частинку, яку можна назвати молекулою натрій хлориду, виділити неможливо. Однак у цілому в кристалі співвідношення між іонами Натрію й Хлору дорівнює 1:1. Отже, надмолекулу натрій хлориду необхідно записати так: {Na+Cl-}m. Але замість цього зручніше користатися емпіричною формулою NaCl.
Емпіричні формули використовують також для відображення елементного аналізу. Наприклад, якщо за результатами аналізу речовина складається з атомів Карбону й Гідрогену зі співвідношенням 1:1, то для цієї речовини можна записати емпіричну формулу СН. Однак без додаткових даних сказати, що це за речовина, неможливо, адже така емпірична формула справедлива для ацетилену (молекулярна формула С2Н2), бензену (молекулярна формула С6Н6), циклодекапентаену (С10Н10) тощо. Або ж емпірична формула СН2 характерна для всіх етиленових вуглеводнів (наприклад, етилен С2Н4 або бутен С4Н8), а також і для всіх циклоалканів (наприклад, циклопропан С3Н6 або циклогексан С6Н12).
Електронні формули схематично відображають механізм утворення хімічних зв’язків у молекулах. їх записують за допомогою символів хімічних елементів і крапок, які позначають електрони зовнішнього електронного рівня. Наприклад:
Структурні формули відображають порядок з’єднання атомів або груп атомів у молекулах. Найчастіше структурні формули використовують для зображення молекул органічних речовин. Наприклад:
У структурних формулах рискою позначають хімічний зв’язок, тобто одна спільна електронна пара. Структурні формули використовують тільки для відображення з’єднання атомів, але не просторової будови. Структурні формули неможливо використати для зображення іонних сполук, оскільки в них відсутні спільні електронні пари. Структурними формулами користуються також для зображення молекул або груп атомів, в яких атоми зв’язані ковалентними зв’язками.
Дисплейні формули нагадують структурні формули, проте в дисплейних формулах усі зв’язки позначають рискою. Крім того, часто в дисплейних формулах відображають валентні кути між зв’язками, тому за їхньою допомогою можна відображати просторову будову молекул.
Хімічні рівняння – це умовне зображення хімічної реакції за допомогою хімічних символів, формул та коефіцієнтів.
Наприклад, 2NaОH + H2S → Na2S + 2H2О.
Коефіцієнти позначають великою цифрою ліворуч від формули речовини. Коефіцієнт належить формулі тільки тієї речовини, поруч із якою він стоїть. Коефіцієнт показує число окремих атомів або молекул (або число молей речовини атомів чи молекул), які беруть участь у хімічній реакції.
При записі рівнянь хімічних реакцій використовують також такі позначення:
– символи → або = поділяють вихідні речовини та продукти реакції;
– символ 
указує на те, що вихідні речовини перебувають у сталі хімічної рівноваги з продуктами реакції;
– символ ↑ – речовина виділяється у вигляді газу з конденсованої системи (суміші твердих або рідких речовин);
– символ ↓ – речовина випадає в осад з розчину або суміші газів.
Іноді ще вказують агрегатний стан вихідних речовин і продуктів реакції або концентрацію розчину якої-небудь вихідної речовини: “тв” – тверда речовина, “р” – рідина, “г” – газ, “конц” – концентрований розчин, “розв” – розведений розчин.
Рівняння хімічних реакцій поділяють на:
Молекулярні (для всіх речовин записані молекулярні або емпіричні формули),
Іонні (записують тільки іони, які беруть участь у реакції),
Електронні й електронно-іонні рівняння напівреакцій (описують процес окиснення або відновлення),
Термохімічні (у молекулярних рівняннях указують тепловий ефект реакції).
Наприклад.
Молекулярні рівняння реакції:
Відповідні їм іонні рівняння реакцій:
В іонних та електронно-іонних рівняннях реакцій вказують заряди іонів у розчинах. При записі заряду іонів спочатку записують величину заряду (арабською цифрою), а потім знак заряду: 2-, 3+ тощо.
Електронні рівняння напівреакцій для рівняння (2):
В електронних рівняннях реакції вказують ступінь окиснення атомів елементів. При записі ступеня окиснення спочатку вказують знак, а потім значення ступеня окиснення: -2, +5 тощо.
Електронно-іонні рівняння напівреакцій для рівняння (3):
Також часто використовують термохімічні рівняння реакцій. Це звичайні рівняння, в яких указують ще й тепловий ефект реакції, тобто кількість теплоти, яка поглинається або виділяється в результаті реакції. Приклади термохімічних рівнянь реакцій:
(ендотермічний процес), тепловий ефект реакції Q = -180,8 кдж/ моль;
(екзотермічний процес), тепловий ефект реакції Q = 95 кДж/ моль.
Рівняння хімічних реакцій відображають кількісні (мольні) співвідношення речовин, що вступають у реакцію й утворюються в результаті реакції. Тому інколи такі рівняння й коефіцієнти в них називають стехіометричними рівняннями та коефіцієнтами.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)