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3.2: 化学配方
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3.2: 化学配方

化学公式提供有关构成特定化合物或分子的原子比例的信息,主要使用元素和数字符号。有时还使用其他符号,如破折号、括号、括号、逗号和减号。化学配方可以是三种类型之一——分子、经验和结构。

分子公式

分子公式代表使用化学符号(表示原子类型)和子编号(以显示分子中每种类型的原子数)的分子或化合物。分子公式也用作化合物名称的缩写。

有些元素由离散的单个原子组成,如高贵的气体氦气、霓虹灯和砷。这些元素被称为单原子气体,并分别具有分子公式何,Ne和Ar。很少有元素作为由同一元素的两个或两个以上的化学粘结原子组成的分子存在。例如,氢、氧和氮等元素作为硅藻分子存在,每个原子包含两个原子,因此分别具有H2、O2N2的分子公式。同样,磷和硫等元素也分别作为多原子分子存在,分子公式分别为P4和S8。

需要注意的是,符号之后的子项和符号前面的数字并不代表同一件事:例如,H2 和 2H 代表明显不同的物种。H2 是一种分子公式:它代表氢的硅藻分子,由化学结合在一起的元素的两个原子组成。另一方面,2H的表达方式表示两个独立的氢原子,它们没有作为一个单元组合在一起。表达2H2 代表硅藻氢的两个分子。

经验公式

当两个或两个以上元素化学结合时,化合物就会形成,从而形成键。例如,氢和氧可以形成水,钠和氯可以反应形成氯化钠或食盐。我们有时用经验公式描述这些化合物的组成,该公式表示化合物中原子(或离子)数量的原子类型和最简单的全数比。例如,二氧化钛(用作白色油漆中的颜料和厚、白色、阻滞型防晒霜)具有 TiO2的经验公式。这将钛(Ti)和氧(O)元素识别为二氧化钛的组成成分,并表明元素氧的原子数量是元素钛原子的两倍。

在许多情况下,物质的分子公式来自对其经验公式和分子质量(构成分子的所有原子的质量之和)的实验确定。例如,可以实验确定苯含有两种元素,即碳(C)和氢(H),而苯中的每一个碳原子都有一个氢原子。因此,经验公式是CH。分子质量的实验测定表明,苯分子含有6个碳原子和6个氢原子,因此苯的分子公式为C6H6。

结构公式

化合物的结构公式提供了与其分子公式相同的信息(分子中原子的类型和数量),但也显示了原子在分子中的连接方式。换句话说,结构公式以图形方式表示化合物的分子结构。它显示了原子的可能排列以及原子在真实三维空间中的连接方式,提供了更多有关分子几何学的信息。线条用于表示原子之间的键。该公式还可以描绘近似的键角,给人一种分子形状的感觉。

本文改编自 Openstax 化学 2e, 第 2.4 节: 化学公式。

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