§11. Хімічні формули

Склад будь-якої речовини передає її хімічна формула. Поєднуючи певним способом хімічні знаки можна записати хімічні формули будь-яких речовин. Згадаємо кілька формул добре відомих нам сполук: Н₂ – водень, О₂ – кисень. Молекула простої речовини водню складається із двох атомів Гідрогену. Щоб записати формулу водню, спочатку вказують знак Гідрогену і за ним, трохи нижче рівня рядка ставлять цифру два, що вказує кількість атомів, сполучених у молекулу. Цю цифру називають індексом. Запис Н₂ (аш-два) це і є хімічною формулою водню.

Молекула кисню об’єднує два атоми Оксигену, тому її склад виражають формулою О₂ (читається: «о-два»).

Індекс – це число, яке показує кількість атомів даного хімічного елемента у складі речовини.

Індекс – це число атомів у молекулі.

Отже, щоб написати хімічну формулу простої речовини, що має молекулярну будову, пишуть хімічний знак елемента і біля нього внизу праворуч приписують число, яке позначає кількість його атомів у молекулі даної речовини, наприклад N₂, J₂, Br₂, O₃, Cl₂.

Але не всі прості речовини складаються з молекул. Прості речовини можуть складатися з величезної кількості атомів, тобто мають немолекулярну будову. Наприклад, кусочок метала алюмінію складається з великої кількості атомів Алюмінію. Різні за величиною кусочки цього металу мають різне число таких атомів, тому число атомів (індекс) у формулах таких речовин не зазначається. Хімічна формула цих речовин збігається за написанням із символами хімічного елемента. Наприклад, хімічна формула метала алюмінію – Al, заліза – Fe, неметала алмазу – С.

Хімічна формула – це умовний запис складу речовини за допомогою хімічних символів.

Прості речовини можуть складатися з молекул (речовини молекулярної будови) і атомів (речовини немолекулярної будови).

Складні речовини можуть складатися з молекул (молекулярної будови), йонів (немолекулярної будови) або атомів (атомної будови).

До речовин молекулярної будови належать: наприклад, вода – Н₂О (читається «аш-два-о»), вуглекислий газ – СО₂ (читається «це-о-два»). До речовин, які складаються з йонів, тобто мають немолекулярну будову відносяться наприклад, NaCl, CaCl₂. Формули таких речовин відображають співвідношення частинок в кристалах цих сполук. Так, формула CaCl₂ показує, що в кристалах на кожен йон Кальцію припадає один йон Хлору.

Для запису хімічної формули кожної сполуки треба знати з яких хімічних елементів складається молекула даної речовини та кількісний склад молекули. При складанні формул речовин слід пам’ятати закон сталості складу:

Якісний і кількісний склад кожної хімічно чистої речовини завжди сталий і не залежить від способу її добування.

Наприклад, яким би способом ми не добули воду, співвідношення мас елементів Гідрогену і Оксигену незмінно дорівнюватиме 1:8, тобто формула води завжди Н₂О.

Отже, хімічна формула – це умовний запис якісного і кількісного складу речовини за допомогою символів хімічних елементів та індексів.

Молекули однієї речовини мають однаковий склад, тому склад молекули (її хімічна формула) визначає водночас і склад даної речовини. Хімічна формула, яка показує якісний і кількісний склад молекули речовини називається молекулярною, істинною, або просто формулою речовини.

Якщо хочуть показати кілька молекул, то перед формулою пишуть цифру (коефіцієнт), яка показує число таких молекул.

Приклад: запис 3Р₂О₅ означає три молекули складної речовини, кожна з яких містить по два атоми Фосфору і п’ять атомів Оксигену (можемо записати як: Р₂О₅, Р₂О₅, Р₂О₅).

Якщо за хімічним символом індекс відсутній, то коефіцієнт може означати число окремих атомів. Запис 5Н («п’ять-аш») означає п’ять окремих атомів Гідрогену.

Коефіцієнт – це число, яке записується перед формулою речовини і позначає кількість молекул, або окремих атомів даної речовини.

Коефіцієнт – число молекул або окремих атомів.

Запис Н₂ («аш-два») означає одну молекулу водню, що складається з двох атомів Гідрогену.

Запис 4Н₂ («чотири-аш-два») означає чотири молекули водню, кожна з яких містить по два атоми Гідрогену.

Запис 5S («п’ять-ес») означає п’ять окремих атомів Сульфуру.

У формулі Cu(OH)₂ («купрум-о-аш-двічі»), індекс 2 стоїть за дужками і стосується як Оксигену, так і Гідрогену. Цей запис означає одну молекулу складної речовини, яка містить один атом Купруму, два атоми Оксигену і два атоми Гідрогену.

Хімічні формули читають зліва направо, називаючи по порядку символи елементів і нижчі індекси. Індекс 1 біля елемента прийнято не вказувати і не називати при читанні.

Порядок запису елементів у формулі не є довільним. Його визначають властивості елементів, а також традиції, які склалися в хімії. Наприклад: у формулі K₂S – спочатку пишуть металічний елемент Калій, а потім – неметалічний елемент Сульфур. У формулі SO₂ спочатку пишуть елемент Сульфур, а потім Оксиген.

На першому місті у формулах сполук пишуть елементи, які у періодичній системі елементів розміщені лівіше, а на другому – ті, що в періодичній системі розміщені правіше (NaCl, P₂O₅). На першому місті ті, що у періодичній системі стоять нижче, а на другому – ті, що вище (SO₂, KH, CaH₂). У формулах сполук: NH₃, PH₃, SiH₄, CH₄ традиційно атом Гідрогену пишут на другому місці.

Підсумок

Хімічна формула виражає:
1. якісний склад речовини, тобто з яких хімічних елементів вона складається;
2. кількісний, або атомний склад її молекули, тобто число атомів кожного елемента;
3. одну молекулу даної речовини;
4. співвідношення атомів різних елементів у її складі;
Коефіцієнт – це число, яке показує:
1. кількість молекул;
2. кількість окремих атомів.
Індекс показує кількість атомів одного виду в складі молекули.

?

Що таке хімічна формула?
Що називають індексом?
Що називають коефіцієнтом?
Яка відмінність між індексом і коефіцієнтом?

Завдання для самоконтролю

Фронтальна робота

80. Перепишіть таблицю в зошит і заповніть за зразком.

Хімічна формула	Вимова	Що означає запис
3NO₂	«три-ен-о-два»	Три молекули, кожна з яких складається з атома Нітрогену і двох атомів Оксигену.
H₂SO₄
O
	«три-аш-ен-о-три»
		Сім молекул, кожна з яких складається з двох атомів Гідрогену
	«аш-два-ес-о-чотири»
2N₂O₅
		Три окремі атоми Оксигену
7H₂

81. Охарактеризуйте речовину SО2 за формулою, використовуючи зразок:

Критерії оцінки	H₂O	SО₂
1. Якісний і кількісний склад молекули	До складу молекули входять два атоми Гідрогену й один атом Оксигену
2. Число молекул	Одна
3. Проста чи складна речовина	Складна
4. Назва речовини	Вода (гідроген оксид)

▲

82. Опишіть хімічний склад речовин, формули яких: H₂SO₃, K₂CO₃.

83. Прочитайте формули речовин: H₃PO₄, Na₂CO₃, ZnCl₂, CuSO₄, SO₃, CO₂, P₂O₅.

ІІ

84. Прочитайте речовини, формули яких: H₃PO₄, CaCO₃, Al(NO₃)₃, HCl, SO₂, MgCl₂,CuSO₄, HNO₃, H₂O, H₂S, CaO, Fe₂O₃, NH₃, CH₄.

85. Напишіть формули речовин: «ес-о-два», «натрій-хлор», «пе-два-о-п’ять», «натрій-два-ес-о-чотири», «калій-аш-це-о-три», «купрум-о-аш-двічі», «алюміній-о-аш-тричі», «ферум-два-ес-о-чотири-тричі».

ІІІ

86. Що означають такі записи: 4H₂, 4H, 5Fe, 3FeS, 2HNO₃, 3S, N₂O₅, 5Cu, H₂S, 7H₂O, C, CO₂, H₂CO₃, H?

87. Напишіть формулу речовини, до складу якої входять:
а) один атом Карбону й один атом Оксигену;
б) один атом Феруму і два атоми Хлору;
в) два атоми Алюмінію і три атоми Сульфуру;
г) один атом Гідрогену, один атом Нітрогену і три атоми Оксигену;
ґ) один атом Калію, один атом Нітрогену і три атоми Оксигену.

88. Запишіть у вигляді формул: два атоми кальцію, одну молекулу води, вісім атомів Карбону, сім атомів Хлору, сім молекул хлору.

89. До складу молекули соди входять: один атом Натрію, один атом Гідрогену, один атом Карбону і три атоми Оксигену. Напишіть хімічну формулу речовини.

Домашній експеримент

Явище дифузії є переконливим підтвердженням молекулярної будови речовини. Відкрийте на короткий час флакон парфумів. Як можна пояснити розповсюдження запаху з точки зору молекулярної будови речовини?