化学式

化学式では、主に元素と数値の記号を使用して、特定の化学化合物または分子を構成する原子の割合に関する情報を示します。 ダッシュ、丸括弧、角括弧、カンマ、プラス、マイナスなどの記号も使用されます。 化学式には、分子式、実験式、構造式の 3 つのタイプがあります。

分子式

分子式は、化学記号（原子のタイプを示す）と下付き数字（分子の各タイプの原子の数を示す）を使用して分子または化学化合物を表します。 分子式は化合物名の略語としても使用されます。

一部の元素は、希ガスのヘリウム、ネオン、アルゴンなどの個別の原子で構成されています。 このような元素は単原子ガスと呼ばれ、分子式はそれぞれ He 、 Ne 、 Ar です。 ほとんどの元素は、同じ元素の原子で 2 つ以上の化学的に結合した分子として存在しています。 たとえば、水素、酸素、窒素などの元素は、それぞれ 2 つの原子を含む二原子分子として存在し、それぞれ分子式 H₂ 、 O₂ 、 N₂ となります。 同様に、リンや硫黄などの元素は、それぞれ分子式 P₄ と S₈ を持つポリ原子分子として存在します。  

シンボルの後に続く下付き文字とシンボルの前にある数字は同じ意味ではないことに注意してください。たとえば、 H₂ と 2H はまったく異なる種を表します。 H₂ は分子式で、化学的に結合された元素の 2 つの原子からなる水素の二原子分子を表します。 一方、 2H という式は、ユニットとして結合されていない 2 つの水素原子を示しています。 2H₂ という表現は二原子水素の 2 つの分子を表します。

実験式

化合物は、化学的に 2 つ以上の元素が結合すると形成され、結合が形成されます。 たとえば、水素と酸素が反応して水になり、ナトリウムと塩素が反応して塩化ナトリウムまたは食卓塩となります。 これらの化合物の組成は、原子の種類と化合物内の原子（またはイオン）数の最も単純な整数比率を示す実験式で記述することもあります。 例えば、二酸化チタン（白色塗料の顔料として使用され、厚白色のブロッキングタイプの日焼け止めで使用される）は、 TiO₂ という実験式を持っています。 これにより、二酸化チタンの成分としてチタン（ Ti ）と酸素（ O ）が同定され、酸素原子の数はチタン原子の 2 倍あることを示します。

多くの場合、化学物質の分子式は、実験式と分子質量（分子を構成するすべての原子の原子質量の合計）の両方の実験的な測定から得られます。 たとえば、ベンゼンには炭素（ C ）と水素（ H ）の 2 つの元素が含まれており、ベンゼン中のすべての炭素原子には水素原子が 1 つ含まれていることが実験的にわかります。 したがって、経験的な式は CH です。 分子量の実験的な決定により、ベンゼンの分子には 6 個の炭素原子と 6 個の水素原子が含まれていることが明らかになり、ベンゼンの分子式は C₆H₆ です。

構造式

化合物の構造式は、分子式（分子内の原子のタイプと数）と同じ情報を与えるが、分子内の原子がどのように結合されているかも示します。 つまり、構造式は化合物の分子構造をグラフィカルに表します。 実際の3次元空間において、原子がどのように配置されているか、どのようにつながっているかを示しており、分子の幾何学的な情報を得ることができます。原子間に存在する結合は線で表現します。 式の中には、分子の形状を表すおおよその結合角が描かれていることもあります。  

このテキストは 、 Openstax Chemistry 2e 、 Section 2.4 ： Chemical Formulas から引用しています。