Ako písať štruktúrne vzorce kyselín. Kyselina vínna: štruktúrny vzorec, vlastnosti, príprava a použitie. Príklady riešenia problémov

Pri grafickom znázornení vzorcov látok sa postupnosť usporiadania atómov v molekule označuje pomocou takzvaných valenčných ťahov (pojem „valenčný ťah“ navrhol v roku 1858 A. Cooper na označenie chemických síl adhézie atómov) , inak nazývaná valenčná línia (každá valenčná línia alebo valenčné prvočíslo sú ekvivalentné jednému páru elektrónov v kovalentných zlúčeninách alebo jednému elektrónu zapojenému do tvorby iónovej väzby). Grafické znázornenie vzorcov je často nesprávne chápané ako štruktúrne vzorce, ktoré sú prijateľné len pre zlúčeniny s kovalentná väzba a ukazuje vzájomné usporiadanie atómov v molekule.

Ukážme si to na príkladoch. Mentálne najprv „rozbijeme“ list papiera do niekoľkých stĺpcov a vykonáme akcie podľa algoritmov na grafické znázornenie vzorcov oxidov, zásad, kyselín, solí v nasledujúcom poradí.

Grafické znázornenie oxidových vzorcov (napríklad a l 2 O 3 )

III II

1. Určte valenciu atómov prvkov v A l 2 O 3

2. Nahrávanie chemické znaky atómy kovov na prvom mieste (prvý stĺpec). Ak existuje viac ako jeden atóm kovu, napíšeme do jedného stĺpca a valenciu (počet väzieb medzi atómami) označíme valenčnými ťahmi.

Z. Druhé miesto (stĺpec), tiež v jednom stĺpci, je obsadené chemickými znakmi atómov kyslíka a každý atóm kyslíka by mal mať dva valenčné ťahy, pretože kyslík je dvojmocný

lll ll l

Grafické znázornenie základných vzorcov(Napríklad F e(OH) 3)

1. Určte valenciu atómov prvkov Fe(OH) 3

2. Na prvé miesto (prvý stĺpec) napíšeme chemické znaky atómov kovov, označíme ich valenciu F e

Z. Na druhom mieste (stĺpec) sú chemické znaky atómov kyslíka, ktoré sú jednou väzbou naviazané na atóm kovu, druhá väzba je ešte „voľná“

4. Tretie miesto (stĺpec) je obsadené chemickými znakmi atómov vodíka spájajúcich "voľnú" valenciu atómov kyslíka

Grafické znázornenie kyslých vzorcov (napríklad H2 SO 4 )

lVlll

1. Určte valenciu atómov prvkov H 2 SO 4 .

2. Na prvé miesto (prvý stĺpec) napíšeme chemické znaky atómov vodíka do jedného stĺpca s označením valencie.

N—

N—

Z. Na druhom mieste (stĺpec) sú atómy kyslíka spojené jednou valenčnou väzbou s atómom vodíka, pričom druhá valencia každého atómu kyslíka je stále „voľná“

ALE -

ALE -

4. Na treťom mieste (stĺpec) sú chemické znaky kyselinotvorných atómov s označením valencie.

5. Atómy kyslíka sú naviazané na „voľné“ valencie kyselinotvorného atómu podľa pravidla valencie

Grafické znázornenie vzorcov soli

Stredné soli (Napríklad,Fe 2 SO 4 ) 3) V stredných soliach sú všetky atómy vodíka kyseliny nahradené atómami kovu, preto pri grafickom znázornení ich vzorcov sú na prvom mieste (prvý stĺpec) chemické znaky atómov kovov s označením valencie, a potom - ako pri kyselinách, čiže na druhom mieste (stĺpec) tretie miesto (stĺpec) sú chemické znaky atómov kyslíka - chemické znaky kyselinotvorných atómov, sú tri a sú naviazané na šesť atómov kyslíka . Atómy kyslíka sú naviazané na „voľné“ valencie kyselinotvorného činidla podľa pravidla valencie

Kyslé soli ( napríklad Ba (H2 PO 4 ) 2) Kyslé soli možno považovať za produkty čiastočného nahradenia atómov vodíka v kyseline atómami kovov, preto sa pri zostavovaní grafických vzorcov solí kyselín píšu na prvom mieste chemické znaky atómov kovu a vodíka (najskôr stĺpec) s označením valencie

N—

N—

Va =

N—

N—

Druhé miesto (stĺpec) je obsadené chemickými znakmi atómov kyslíka

kyseliny- Toto komplexné látky, ktorého molekuly pozostávajú z atómov vodíka, ktoré sa dajú nahradiť, a kyslých zvyškov.

Kyslý zvyšok má záporný náboj.

Anoxické kyseliny: HCl, HBr, H2S atď.

Prvok, ktorý spolu s atómami vodíka a kyslíka tvorí molekulu kyseliny s obsahom kyslíka, sa nazýva kyselinotvorný.

Podľa počtu atómov vodíka v molekule sa kyseliny delia na jednosložkový A polybasic.

Jednosýtne kyseliny obsahujú jeden atóm vodíka: HCl, HNO 3, HBr atď.

Viacsýtne kyseliny obsahujú dva alebo viac atómov vodíka: H 2 SO 4 (dvojsýtne), H 3 PO 4 (trojsýtne).

V bezkyslíkatých kyselinách je spojovacia samohláska „o“ a slová „... kyselina chlorovodíková". Napríklad: HF je kyselina fluorovodíková.

Ak kyselinotvorný prvok vykazuje maximálny oxidačný stav (zodpovedá číslu skupiny), doplní sa názov prvku „... nie kyselina". Napríklad:

HNO 3 - dusík a ja kyselina (pretože atóm dusíka má maximálny oxidačný stav +5)

Ak je oxidačný stav prvku pod maximom, pridajte „... čistý kyselina":

1+3-2
HNO 2 - dusík pravda kyselina (pretože kyselinotvorný prvok N má minimálny oxidačný stav).

H3PO4 - orto kyselina fosforečná.

HPO 3 - meta kyselina fosforečná.

Štruktúrne vzorce kyselín.

V molekule kyseliny obsahujúcej kyslík je atóm vodíka naviazaný na atóm kyselinotvorného prvku cez atóm kyslíka. Preto pri zostavovaní štruktúrneho vzorca musia byť všetky hydroxidové ióny najskôr pripojené k atómu kyselinotvorného prvku.

Zvyšné atómy kyslíka potom spojte dvoma čiarkami priamo s atómami kyselinotvorného prvku (obr. 2).

Kyseliny Kyseliny sú komplexné látky pozostávajúce z atómov vodíka, ktoré môžu byť nahradené kovom, a zvyškov kyseliny. Názvoslovie kyselín Rozlišujte medzi systematickými a tradičnými názvami kyselín. Tradičné názvy najznámejších kyselín a ich solí sú uvedené v tabuľke 1. Tabuľka 1. Názov kyseliny Vzorec Názov solí Chróm Dvojitý Chróm Chrómovodík (chlorovodíková) Chlórny Chloričný Chloričný HNO2 HNO3 HAlO2 H3BO3 HBr H4SiO4 H2SiO3 H2MnO4 HHMnO4 HCNS H2S2O3 H2SO3 H2S HCOOH HCN H2CO3 CH3COOH H3PO4 HPO3 HF H2CrO4 H2Cr2O7 HCl HClO HCl O2 HClO3 HClO4 Dusitany dusičnany metahlinitany ortoboritany bromidy ortokremičitany metakremičitany thiosírany thiosírany rodohydráty manganiáty permanáty Acetáty ortofosforečnany metafosforečnany fluoridy chromany dichrómany chloridy chlórnany chloritany chloristany chloristan jeho stupeň oxidácie . Napríklad: 1 H2SO4 - tetraoxosulfát (VI) vodíka H2SO3 - trioxosulfát (IV) vodíka H3PO4 - tetraoxofosfát (V) vodíka -, tri-, tetra- atď. Napríklad: H2S2O7 - kyselina disírová H2Cr2O7 - kyselina dichrómová H2B4O7 - kyselina tetraboritá Názvy bezkyslíkatých kyselín sú tvorené z názvu kyselinotvorného prvku s pridaním koncovky -vodík. Napríklad: HCl - kyselina chlorovodíková H2S - kyselina hydrosulfidová Klasifikácia kyselín Kyseliny sa klasifikujú podľa viacerých kritérií. I. podľa zloženia Podľa zloženia sa kyseliny delia na kyseliny obsahujúce kyslík a anoxické a podľa počtu v nich obsiahnutých atómov vodíka, ktoré možno nahradiť kovom, sa delia na jednosýtne, dvojsýtne a trojsýtne. Kyseliny Bezkyslíkaté HF, HCl, HBr, HJ, H2S, HCN, HCNS a iné Kyslík obsahujúci H2SO4, H2SO3, HNO3, H3PO4, H2SiO3 a iné 2 II. zásaditosťou Zásaditosť kyselín je počet atómov vodíka, ktoré je možné nahradiť kovom. Kyseliny jednosýtne dvojsýtne trojsýtne HF, HBr, HJ, HNO2, HNO3, HAlO2, HCN a iné H2SO4, H2SO3, H2S, H2CO3 a iné H3PO4 III. silou Kyseliny Silné HCl, HBr, HJ, H2SO4, HNO3, HMnO4, HClO4, HClO3, H2Cr2O7, H2S2O3 a iné Slabé HF, HNO2, H2SO3, H2CO3, H2SiO3, H2S, H3BO3, HCN a iné; všetky organické kyseliny Štruktúrne vzorce kyselín Pri zostavovaní štruktúrnych vzorcov bezkyslíkatých kyselín je potrebné vziať do úvahy, že v molekulách týchto kyselín sú atómy vodíka viazané na atóm nekovu: H - Cl. Pri zostavovaní štruktúrnych vzorcov kyselín obsahujúcich kyslík je potrebné pamätať na to, že vodík je viazaný na centrálny atóm prostredníctvom atómov kyslíka. Ak je napríklad potrebné poskladať štruktúrne vzorce kyseliny sírovej a kyseliny ortofosforečnej, postupujte nasledovne: 3 a) zapíšte pod seba atómy vodíka danej kyseliny. Potom sa cez atómy kyslíka spoja čiarkami k centrálnemu atómu: b) zvyšné atómy kyslíka sú pripojené k centrálnemu atómu (s prihliadnutím na valenciu): Spôsoby získavania kyselín sú znázornené na schéme. Fyzikálne vlastnosti Mnohé kyseliny, ako napríklad kyselina sírová, dusičná, chlorovodíková, sú bezfarebné kvapaliny. Známe sú aj tuhé kyseliny: ortofosforečná H3PO4, metafosforečná HPO3. Takmer všetky kyseliny sú rozpustné vo vode. Príkladom nerozpustnej kyseliny je H2SiO3. 4 Roztoky kyselín chutia kyslo. Takže napríklad veľa ovocia dáva kyslú chuť kyselinám, ktoré obsahuje. Odtiaľ pochádza názov kyselín: jablčná, citrónová atď. Chemické vlastnosti Zovšeobecnené Chemické vlastnosti kyseliny sú diskutované v tabuľke 2. Tabuľka ukazuje reakčné rovnice súvisiace s výmennými reakciami. Treba poznamenať, že výmenné reakcie v roztokoch prebiehajú až do konca v nasledujúcich troch prípadoch: 1. ak sa v dôsledku reakcie vytvorí voda, napríklad pri neutralizačnej reakcii; 2. ak je jedným z reakčných produktov prchavá látka, napríklad kyselina sírová vytesňuje zo solí kyselinu chlorovodíkovú, pretože je prchavejšia; 3. ak sa niektorý z reakčných produktov vyzráža napríklad pri reakcii na získanie nerozpustných zásad. Tabuľka 2. Látky, s ktorými kyseliny reagujú 1. S indikátormi 2. S kovmi. Ak je kov v sérii aktivít kovov naľavo od vodíka, potom sa vodík uvoľní a vytvorí sa soľ. Vylúčenie HNO3 a konc.H2SO4 3. So zásaditými oxidmi. Soľ a voda vznikajú 4. So zásadami - neutralizačná reakcia. Soľ a voda vznikajú 5. So soľami. V súlade s množstvom kyselín (každá predchádzajúca kyselina môže vytesniť nasledujúcu zo soli: Príklady Lakmus sa sfarbí do červena Metyloranž sa sfarbí do ružova Fenolftalén sa zafarbí na bezfarebný Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 t CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O zásada + kyselina → soľ + voda NaOH + HCl → NaCl + H2O Na2CO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 t ZnCl2 (cr) + H2SO4(konc) → ZnSO4 + 2HCl HNO3 H2SO4, HCl, H2SO3, H2CO3, H2S, H2SiO3 * H3PO. Pri zahrievaní sa niektoré kyseliny H2SiO3 → H2O + SiO2 rozkladajú. kyslý oxid a voda * Táto séria je podmienená. Vo väčšine prípadov však reakcie medzi kyselinami a soľami prebiehajú podľa tohto radu. 5 Otázky a úlohy 1. Aké látky sa nazývajú kyseliny? 2. Vytvorte štruktúrne vzorce nasledujúcich kyselín: a) uhličitá; b) bromovodík; c) sírové; d) chlór HClO4 3. Ako sa získavajú kyseliny? 4. Akými dvoma spôsobmi môžete získať: a) kyselinu fosforečnú; b) kyselina sírová? Napíšte rovnice zodpovedajúcich reakcií. 5. Nakreslite tabuľku nižšie. Do príslušných stĺpcov napíšte tri rovnice reakcií, ktorých sa kyseliny zúčastňujú a vznikajú. Reakcie rozkladu výmennej substitučnej zlúčeniny 6. Uveďte tri príklady rovnice chemických reakcií, ktoré charakterizujú chemické vlastnosti kyselín. Všimnite si, o aký typ reakcie ide. 7. Ktoré z látok, ktorých vzorce sú uvedené, reagujú s kyselinou chlorovodíkovou: a) CuO; b) Cu; c) Cu(OH)2; d) Ag; e) Al(OH)3? Napíšte reakčné rovnice, ktoré sú realizovateľné. 8. Sú uvedené schémy: Napíšte reakčné rovnice, ktoré sú realizovateľné. 9. Aké kyseliny možno získať reakciou oxidov P2O5, Cl2O, SO2, N2O3, SO3 s vodou? 10. Napíšte vzorce a názvy kyselín zodpovedajúce týmto oxidom kyselín: CO2, P2O5, Mn2O7, CrO3, SiO2, V2O5, Cl2O7. 6

No a aby sme dokončili naše zoznámenie s alkoholmi, uvediem ďalší vzorec ďalšej známej látky – cholesterolu. Nie každý vie, že ide o jednosýtny alkohol!

|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\

Hydroxylovú skupinu som v ňom označil červenou farbou.

karboxylové kyseliny

Charakteristickým znakom organických kyselín je prítomnosť karboxylovej skupiny (COOH), ktorá dáva takýmto látkam kyslé vlastnosti.

Každý, kto ocot vyskúšal, vie, že je veľmi kyslý. Dôvodom je prítomnosť kyseliny octovej v ňom. Stolový ocot zvyčajne obsahuje 3 až 15 % kyseliny octovej a zvyšok (väčšinou) vodu. Jesť nezriedenú kyselinu octovú je životu nebezpečné.

Karboxylové kyseliny môžu mať niekoľko karboxylových skupín. V tomto prípade sa nazývajú: dibázický, tripartita atď...

Potravinárske výrobky obsahujú mnoho ďalších organických kyselín. Tu je len niekoľko z nich:

Názov týchto kyselín zodpovedá tým potravinám, v ktorých sú obsiahnuté. Mimochodom, všimnite si, že sú tu kyseliny, ktoré majú tiež hydroxylovú skupinu charakteristickú pre alkoholy. Takéto látky sú tzv hydroxykarboxylové kyseliny(alebo hydroxykyseliny).
Pod každou z kyselín je signatúra s uvedením názvu skupiny organických látok, do ktorej patrí.

Radikáli

Radikály sú ďalším pojmom, ktorý ovplyvnil chemické vzorce. Samotné slovo pozná snáď každý, ale v chémii nemajú radikáli nič spoločné s politikmi, rebelmi a inými občanmi s aktívnym postavením.
Tu sú to len fragmenty molekúl. A teraz prídeme na to, aká je ich zvláštnosť a zoznámime sa s novým spôsobom písania chemických vzorcov.

Vyššie v texte už boli niekoľkokrát spomenuté zovšeobecnené vzorce: alkoholy - (R) -OH a karboxylové kyseliny - (R) -COOH. Dovoľte mi pripomenúť, že -OH a -COOH sú funkčné skupiny. Ale R je radikál. Niet divu, že je zobrazený vo forme písmena R.

Konkrétnejšie, jednoväzbový radikál je časť molekuly bez jedného atómu vodíka. Ak odoberiete dva atómy vodíka, získate dvojmocný radikál.

Radikáli v chémii majú svoje vlastné mená. Niektoré z nich dokonca dostali latinské označenia, podobné označeniam prvkov. A okrem toho niekedy môžu byť radikály vo vzorcoch označené v skrátenej forme, ktorá viac pripomína hrubé vzorce.
To všetko je uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Myslím, že tu je všetko jasné. Chcem vás len upozorniť na stĺpec, ktorý uvádza príklady alkoholov. Niektoré radikály sú napísané vo forme, ktorá sa podobá empirickému vzorcu, ale funkčná skupina je napísaná oddelene. Napríklad CH3-CH2-OH sa premení na C2H5OH.
A pre rozvetvené reťazce, ako je izopropyl, sa používajú konštrukcie s konzolami.

Je tu ešte jeden fenomén voľné radikály. Sú to radikály, ktoré sa z nejakého dôvodu oddelili od funkčných skupín. V tomto prípade je porušené jedno z pravidiel, s ktorými sme začali štúdium vzorcov: počet chemických väzieb už nezodpovedá valencii jedného z atómov. Alebo môžete povedať, že jeden z odkazov sa otvára z jedného konca. Voľné radikály zvyčajne žijú krátko, pretože molekuly majú tendenciu vrátiť sa do stabilného stavu.

Úvod do dusíka. Amines

Navrhujem zoznámiť sa s ďalším prvkom, ktorý je súčasťou mnohých organických zlúčenín. Toto dusíka.
Označuje sa latinským písmenom N a má valenciu tri.

Pozrime sa, aké látky sa získajú, ak sa k známym uhľovodíkom pridá dusík:

Ako ste už z názvov určite uhádli, všetky tieto látky sa spájajú pod spoločným názvom amíny. Funkčná skupina ()-NH2 sa nazýva aminoskupina. Tu je niekoľko všeobecných vzorcov pre amíny:

Vo všeobecnosti tu neexistujú žiadne špeciálne inovácie. Ak sú vám tieto vzorce jasné, môžete sa pokojne venovať ďalšiemu štúdiu organickej chémie pomocou nejakej učebnice alebo internetu.
Ale rád by som hovoril viac o vzorcoch v anorganická chémia. Uvidíte, aké ľahké bude ich pochopenie po preštudovaní štruktúry organických molekúl.

Racionálne vzorce

Netreba dospieť k záveru, že anorganická chémia je jednoduchšia ako organická. Samozrejme, anorganické molekuly majú tendenciu vyzerať oveľa jednoduchšie, pretože nemajú tendenciu vytvárať zložité štruktúry ako uhľovodíky. Ale na druhej strane treba študovať viac ako sto prvkov, ktoré tvoria periodickú tabuľku. A tieto prvky majú tendenciu kombinovať sa podľa svojich chemických vlastností, ale s mnohými výnimkami.

Takže nič z toho nepoviem. Témou môjho článku sú chemické vzorce. A s nimi je všetko pomerne jednoduché.
Najbežnejšie používané v anorganickej chémii sú racionálne vzorce. A teraz zistíme, ako sa líšia od tých, ktoré sú nám už známe.

Najprv sa zoznámime s ďalším prvkom – vápnikom. Toto je tiež veľmi častá položka.
Je určený Ca a má valenciu dve. Pozrime sa, aké zlúčeniny tvorí s nám známym uhlíkom, kyslíkom a vodíkom.

Na prvý pohľad je vidieť, že racionálny vzorec je niečo medzi štruktúrnym a hrubým vzorcom. Zatiaľ ale nie je celkom jasné, ako sa získavajú. Aby ste pochopili význam týchto vzorcov, musíte zvážiť chemické reakcie, na ktorých sa látky zúčastňujú.

Vápnik vo svojej najčistejšej forme je mäkký biely kov. V prírode sa nevyskytuje. Ale je celkom možné ho kúpiť v chemickom obchode. Zvyčajne sa skladuje v špeciálnych dózach bez prístupu vzduchu. Pretože reaguje s kyslíkom vo vzduchu. V skutočnosti sa preto v prírode nevyskytuje.
Takže reakcia vápnika s kyslíkom:

2Ca + O2 -> 2CaO

Číslo 2 pred vzorcom látky znamená, že do reakcie sú zapojené 2 molekuly.
Oxid vápenatý vzniká z vápnika a kyslíka. Táto látka sa v prírode nevyskytuje, pretože reaguje s vodou:

CaO + H2O -> Ca(OH2)

Ukazuje sa hydroxid vápenatý. Ak sa bližšie pozriete na jeho štruktúrny vzorec (v predchádzajúcej tabuľke), môžete vidieť, že je tvorený jedným atómom vápnika a dvoma hydroxylovými skupinami, ktoré už poznáme.
Toto sú zákony chémie: ak je k organickej látke pripojená hydroxylová skupina, získa sa alkohol a ak ku kovu, potom hydroxid.

Ale hydroxid vápenatý sa v prírode nenachádza kvôli prítomnosti vo vzduchu oxid uhličitý. Myslím, že každý počul o tomto plyne. Vzniká pri dýchaní ľudí a zvierat, spaľovaní uhlia a ropných produktov, pri požiaroch a sopečných erupciách. Preto je vždy prítomný vo vzduchu. Ale tiež sa celkom dobre rozpúšťa vo vode a vytvára kyselinu uhličitú:

CO2 + H2O<=>H2CO3

Podpísať<=>znamená, že reakcia môže prebiehať v oboch smeroch za rovnakých podmienok.

Hydroxid vápenatý rozpustený vo vode teda reaguje s kyselinou uhličitou a mení sa na ťažko rozpustný uhličitan vápenatý:

Ca(OH)2 + H2C03 -> CaC03"|v" + 2H20

Šípka nadol znamená, že látka sa v dôsledku reakcie vyzráža.
Pri ďalšom kontakte uhličitanu vápenatého s oxidom uhličitým v prítomnosti vody dochádza k reverzibilnej reakcii za vzniku kyslej soli – hydrogénuhličitanu vápenatého, ktorý je vysoko rozpustný vo vode.

CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HC03)2

Tento proces ovplyvňuje tvrdosť vody. Keď teplota stúpa, hydrogénuhličitan sa mení späť na uhličitan. Preto sa v regiónoch s tvrdou vodou tvorí vodný kameň v kanvici.

Krieda, vápenec, mramor, tuf a mnohé ďalšie minerály sú z veľkej časti zložené z uhličitanu vápenatého. Nachádza sa aj v koraloch, lastúrach mäkkýšov, zvieracích kostiach atď.
Ak sa však uhličitan vápenatý zahrieva na veľmi vysokú teplotu, zmení sa na oxid vápenatý a oxid uhličitý.

Tento krátky príbeh o cykle vápnika v prírode by mal vysvetliť, prečo sú potrebné racionálne vzorce. Takže racionálne vzorce sú napísané tak, že funkčné skupiny sú viditeľné. V našom prípade je toto:

ióny

Myslím, že je čas zoznámiť sa s iónmi. Toto slovo pozná snáď každý. A po preštudovaní funkčných skupín nás nič nestojí zistiť, aké sú tieto ióny.

Vo všeobecnosti je povaha chemických väzieb zvyčajne taká, že niektoré prvky darujú elektróny, zatiaľ čo iné ich prijímajú. Elektróny sú častice so záporným nábojom. Prvok s úplnou sadou elektrónov má nulový náboj. Ak dal elektrón, jeho náboj sa stal kladným a ak ho prijal, stal sa záporným. Napríklad vodík má iba jeden elektrón, ktorého sa celkom ľahko vzdáva a mení sa na kladný ión. Na tento účel existuje špeciálny záznam v chemických vzorcoch:

H2O<=>H^+ + OH^-

Tu to vidíme ako výsledok elektrolytická disociácia voda sa rozkladá na kladne nabitý vodíkový ión a záporne nabitú OH skupinu. Ión OH^- sa nazýva hydroxidový ión. Nemalo by sa zamieňať s hydroxylovou skupinou, ktorá nie je iónom, ale súčasťou molekuly. Znamienko + alebo - v pravom hornom rohu ukazuje náboj iónu.
Ale kyselina uhličitá nikdy neexistuje ako samostatná látka. V skutočnosti ide o zmes vodíkových iónov a uhličitanových iónov (alebo bikarbonátových iónov):

H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-

Uhličitanový ión má náboj 2-. To znamená, že sa k nemu pripojili dva elektróny.

Záporne nabité ióny sa nazývajú anióny. Zvyčajne tieto zahŕňajú kyslé zvyšky.
Pozitívne nabité ióny katiónov. Najčastejšie ide o vodík a kovy.

A tu pravdepodobne úplne pochopíte význam racionálnych vzorcov. Najprv je v nich zapísaný katión a potom anión. Aj keď vzorec neobsahuje žiadne poplatky.

Pravdepodobne už tušíte, že ióny možno opísať nielen racionálnymi vzorcami. Tu je kostrový vzorec hydrogénuhličitanového aniónu:

Tu je náboj označený priamo vedľa atómu kyslíka, ktorý dostal elektrón navyše, a preto stratil jednu čiaru. Jednoducho povedané, každý elektrón navyše znižuje počet chemických väzieb znázornených v štruktúrnom vzorci. Na druhej strane, ak má niektorý uzol štruktúrneho vzorca znamienko +, potom má ďalší prútik. Ako vždy, túto skutočnosť je potrebné demonštrovať na príklade. Ale medzi nám známymi látkami nie je jediný katión, ktorý by pozostával z niekoľkých atómov.
A takou látkou je amoniak. Jeho vodný roztok sa často nazýva amoniak a je súčasťou každej lekárničky. Amoniak je zlúčenina vodíka a dusíka a má racionálny vzorec NH3. Zvážte chemická reakcia ku ktorému dochádza, keď sa amoniak rozpustí vo vode:

NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-

To isté, ale pomocou štruktúrnych vzorcov:

H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>'/H + O'^-#-H

Na pravej strane vidíme dva ióny. Vznikli v dôsledku toho, že sa jeden atóm vodíka presunul z molekuly vody do molekuly amoniaku. Ale tento atóm sa pohyboval bez svojho elektrónu. Anión je nám už známy - je to hydroxidový ión. A katión sa volá amónny. Vykazuje vlastnosti podobné kovom. Napríklad sa môže spojiť s kyslým zvyškom. látka, tvorené zlúčeninou anión uhličitanu amónneho sa nazýva uhličitan amónny: (NH4)2CO3.
Tu je reakčná rovnica pre interakciu amónia s uhličitanovým aniónom, napísaná vo forme štruktúrnych vzorcov:

2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|H

Ale v tejto forme je reakčná rovnica uvedená na demonštračné účely. Rovnice zvyčajne používajú racionálne vzorce:

2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2C03

Hill systém

Môžeme teda predpokladať, že sme už študovali štruktúrne a racionálne vzorce. Ale je tu ešte jeden problém, ktorý stojí za to zvážiť podrobnejšie. Aký je rozdiel medzi hrubými vzorcami a racionálnymi?
Vieme, prečo racionálny vzorec kyselina uhličitá písané H2CO3, a nie inak. (Najskôr sú na rade dva vodíkové katióny, po ktorých nasleduje uhličitanový anión.) Ale prečo je hrubý vzorec napísaný ako CH2O3?

V zásade možno racionálny vzorec kyseliny uhličitej považovať za skutočný vzorec, pretože v ňom nie sú žiadne opakujúce sa prvky. Na rozdiel od NH4OH alebo Ca(OH)2.
Na hrubé vzorce sa však často používa dodatočné pravidlo, ktoré určuje poradie prvkov. Pravidlo je celkom jednoduché: najprv dajte uhlík, potom vodík a potom zvyšok prvkov v abecednom poradí.
Takže vychádza CH2O3 - uhlík, vodík, kyslík. Toto sa nazýva Hill systém. Používa sa takmer vo všetkých chemických referenčných knihách. A aj v tomto článku.

Trochu o systéme easyChem

Namiesto záveru by som rád hovoril o systéme easyChem. Je navrhnutý tak, aby sa všetky vzorce, o ktorých sme tu diskutovali, dali jednoducho vložiť do textu. V skutočnosti sú všetky vzorce v tomto článku nakreslené pomocou easyChem.

Prečo potrebujeme nejaký systém na odvodzovanie vzorcov? Ide o to, že štandardným spôsobom zobrazovania informácií v internetových prehliadačoch je jazyk HTML (Hypertext Markup Language). Je zameraný na spracovanie textu.

Racionálne a hrubé vzorce môžu byť zobrazené pomocou textu. Dokonca aj niektoré zjednodušené štruktúrne vzorce môžu byť napísané aj v texte, napríklad alkohol CH3-CH2-OH. Aj keď na to by ste museli použiť tento zápis v HTML: CH ₃-CH ₂-OH.
To samozrejme spôsobuje určité ťažkosti, ale môžete sa s nimi vyrovnať. Ale ako znázorniť štruktúrny vzorec? V zásade je možné použiť jednorozmerné písmo:

H H | | H-C-C-O-H | | H H Určite to nevyzerá veľmi pekne, ale je to tiež realizovateľné.

Skutočný problém nastáva pri pokuse znázorniť benzénové kruhy a pri použití kostrových vzorcov. Neexistuje žiadny iný spôsob, ako pripojiť bitmapu. Rastre sú uložené v samostatných súboroch. Prehliadače môžu obsahovať obrázky gif, png alebo jpeg.
Na vytvorenie takýchto súborov je potrebný grafický editor. Napríklad Photoshop. Ale poznám Photoshop už viac ako 10 rokov a môžem s istotou povedať, že je veľmi zle vhodný na zobrazovanie chemických vzorcov.
Molekulárne editory sú v tejto úlohe oveľa lepšie. Ale pri vo veľkom počte vzorcov, z ktorých každý je uložený v samostatnom súbore, je celkom ľahké sa v nich zmiasť.
Napríklad počet vzorcov v tomto článku je . Zobrazujú sa vo forme grafických obrázkov (ostatné pomocou nástrojov HTML).

easyChem umožňuje ukladať všetky vzorce priamo v HTML dokumente v textovej forme. Myslím, že je to veľmi pohodlné.
Okrem toho sa hrubé vzorce v tomto článku počítajú automaticky. Pretože easyChem funguje v dvoch fázach: najprv sa textový popis prevedie do informačnej štruktúry (grafu) a potom je možné s touto štruktúrou vykonávať rôzne akcie. Medzi nimi možno zaznamenať nasledujúce funkcie: výpočet molekulovej hmotnosti, prevod na hrubý vzorec, kontrola možnosti výstupu ako text, grafické a textové vykresľovanie.

Preto som na prípravu tohto článku použil iba textový editor. Navyše som nemusel premýšľať, ktorý zo vzorcov bude grafický a ktorý textový.

Tu je niekoľko príkladov, ktoré odhaľujú tajomstvo prípravy textu článku: Popisy z ľavého stĺpca sa automaticky prevedú na vzorce v druhom stĺpci.
V prvom riadku je popis racionálneho vzorca veľmi podobný zobrazenému výsledku. Jediný rozdiel je v tom, že číselné koeficienty sú na výstupe ako interlineárne.
V druhom riadku je rozšírený vzorec uvedený ako tri samostatné reťazce oddelené symbolom; Myslím, že je ľahké vidieť, že textový popis je veľmi podobný tomu, čo by bolo potrebné na nakreslenie vzorca ceruzkou na papier.
Tretí riadok demonštruje použitie šikmých čiar pomocou znakov \ a /. Znak ` (backtick) znamená, že čiara je nakreslená sprava doľava (alebo zdola nahor).

Oveľa podrobnejšia dokumentácia o používaní systému easyChem je tu.

V tomto mi dovoľte dokončiť článok a prajem vám veľa šťastia pri štúdiu chémie.

Stručný výkladový slovník pojmov použitých v článku

kyseliny- elektrolyty, pri ktorých disociácii sa z kladných iónov tvoria iba ióny H +:

HN03↔ H++ N03-;

CH 3 COOH ↔ H + +CH 3 COO -.

Všetky kyseliny sú rozdelené na anorganické a organické (karboxylové), ktoré majú tiež svoje vlastné (vnútorné) klasifikácie.

Za normálnych podmienok existuje značné množstvo anorganických kyselín v kvapalnom stave, niektoré v pevnom stave (H 3 PO 4, H 3 BO 3).

Organické kyseliny do 3 atómov uhlíka sú ľahko pohyblivé, bezfarebné kvapaliny s charakteristickým štipľavým zápachom; kyseliny so 4-9 atómami uhlíka sú olejové kvapaliny s nepríjemným zápachom a kyseliny s veľkým počtom atómov uhlíka sú pevné látky, ktoré sú nerozpustné vo vode.

Chemické vzorce kyselín

Zvážte chemické vzorce kyselín na príklade niekoľkých zástupcov (anorganických aj organických): kyselina chlorovodíková -HCl, kyselina sírová - H 2 SO 4, kyselina fosforečná - H 3 PO 4, kyselina octová - CH 3 COOH a kyselina benzoová - C6H5COOH. Chemický vzorec ukazuje kvalitatívne a kvantitatívne zloženie molekuly (koľko a ktoré atómy obsahuje konkrétna zlúčenina) Podľa chemického vzorca môžete vypočítať molekulovej hmotnosti kyseliny (Ar(H) = 1 amu, Ar(Cl) = 35,5 amu, Ar(P) = 31 amu, Ar(O) = 16 au, Ar(S) = 32 amu, Ar(C) = 12 amu):

Mr(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl);

Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5.

Mr(H2SO4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O);

Mr(H2SO4) \u003d 2 × 1 + 32 + 4 × 16 \u003d 2 + 32 + 64 \u003d 98.

Mr(H3PO4) = 3×Ar(H) + Ar(P) + 4×Ar(O);

Mr(H3PO 4) \u003d 3 × 1 + 31 + 4 × 16 \u003d 3 + 31 + 64 \u003d 98.

Mr(CH3COOH) = 3×Ar(C) + 4×Ar(H) + 2×Ar(O);

Mr(CH3COOH) = 3x12 + 4x1 + 2x16 = 36 + 4 + 32 = 72.

Mr(C6H5COOH) = 7×Ar(C) + 6×Ar(H) + 2×Ar(O);

Mr(C6H5COOH) = 7x12 + 6x1 + 2x16 = 84 + 6 + 32 = 122.

Štrukturálne (grafické) vzorce kyselín

Štrukturálny (grafický) vzorec látky je viac vizuálny. Ukazuje, ako sú atómy navzájom spojené v molekule. Označme štruktúrne vzorce každej z vyššie uvedených zlúčenín:

Ryža. 1. Štruktúrny vzorec kyseliny chlorovodíkovej.

Ryža. 2. Štruktúrny vzorec kyseliny sírovej.

Ryža. 3. Štruktúrny vzorec kyseliny fosforečnej.

Ryža. 4. Štruktúrny vzorec kyseliny octovej.

Ryža. 5. Štruktúrny vzorec kyseliny benzoovej.

Iónové vzorce

Všetky anorganické kyseliny sú elektrolyty, t.j. schopný disociovať do vodný roztok pre ióny:

HCl ↔ H + + Cl -;

H2S04 ↔ 2H++ S04 2-;

H3P04 ↔ 3H++ P04 3-.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

PRÍKLAD 2