1.6. Структурные формулы
В химии, наряду с обычными формулами, используются структурные формулы. Название структурная формула должно означать, что она отражает структуру соединения, т.е. геометрическое строение молекул или кристаллов. Но в действительности это не так: структурные формулы показывают только взаимные связи между атомами в соединении, а не их пространственно-геометрическое расположение. Поэтому многие химики называют их по-другому: графические формулы.
В структурных (графических) формулах черточкой между атомами обозначается одна валентность (одна связь), а число черточек, отходящих от атома, соответствует валентности элемента.
Примечание. Строго говоря, структурные формулы показывают не стехиометрическую, а электронную валентность, но в большей части неорганических соединений стехиометрическая валентность элементов равна электронной валентности.
При написании структурных формул кислот и солей необходимо иметь в виду, что атомы водорода соединяются с атомами кислотообразующих элементов не непосредственно, а через кислород («кислородный мостик») и что в нормальных солях атомы металлов замещают атомы водорода полностью, а в кислых солях – частично.
Пример 1.2. Напишите обычные и структурные формулы оксида бария, оксида серы (VI), оксида железа (III), гидроксида железа (III), азотной кислоты, серной кислоты, нитрата кальция, сульфата железа (II) и дигидрофосфата натрия.
Решение.
|
1) Оксид бария BaO
|
2) Оксид серы (VI) SO3
|
3) Оксид железа (III) Fe2O3
|
|
4) Гидроксид железа (III) Fe(OH)3
|
5) Азотная кислота HNO3
|
6) Серная кислота H2SO4
|
|
7) Нитрат кальция Ca(NO3)2
|
8) Сульфат железа (II) FeSO4
|
9) Дигидрофосфат натрия NaH2PO4
|
1.7. Атомные и молекулярные массы
Массы атомов чрезвычайно малы (10–27–10–25кг), поэтому в науке пользуются не их абсолютными значениями (ma), а относительными; они обозначаются Ar, где нижний индекс r означает «относительный» (англ. relative).
Относительной массой химического элемента называется отношение массы его атома к 1/12 массы изотопа углерода 12C, которая принята за атомную единицу массы (а.е.м.):
1
а.е.м. =
Относительная атомная масса является одной из главных характеристик химического элемента и приводится в Периодической системе под символом элемента. Для элементов устойчивых (или неустойчивых, но с большим «временем жизни», т.е. с большим периодом полураспада) приводятся средние атомные массы изотопов с учетом их содержания в общей смеси изотопов. Для элементов с коротким «временем жизни» приводятся (в квадратных скобках) массовые числа наиболее устойчивых изотопов.
Округленные атомные массы наиболее распространенных химических элементов (H, O, N, С, S, Na, Mg, Ca, Al, Fe, Cl) желательно знать «по памяти». Они равны 1 (H), 16 (O), 14 (N), 12 (C), 32 (S), 23 (Na), 24 (Mg), 40 (Ca), 27 (Al), 56 (Fe), 35,5 (Cl).
Примечание. Атомную массу хлора принято округлять до первого десятичного знака.
Относительной молекулярной массой вещества называется отношение массы его молекулы к 1/12 массы изотопа 12С. Она обозначается Mr и вычисляется путем сложения атомных масс элементов, входящих в состав вещества с учетом числа их атомов в формуле вещества, независимо от того, какую структуру имеет вещество: молекулярную или немолекулярную. Округленные молекулярные массы наиболее распространенных простых и сложных веществ также желательно знать «по памяти»: H2 (2), O2 (32), N2 (28), Cl2 (71), H2O (18), NH3 (17), CaO (56), MgO (40), NaOH (40), KOH (56), Ca(OH)2 (74), HCl (36,5), HNO3 (63), H2SO4 (98), H3PO4 (98), NaNO3 (85), Na2CO3 (106), CaCO3 (100).