3.2: Kimyasal Formüller

Bir Kimyasal formül, esas olarak elementlerin ve sayıların sembollerini kullanarak, belirli bir kimyasal bileşik veya molekülü oluşturan atomların oranları hakkında bilgi sunar. Bazen tire, parantez, köşeli parantez, virgül, artı ve eksi işaretleri gibi diğer semboller de kullanılır. Bir kimyasal formül, moleküler, ampirik ve yapısal olmak üzere üç tipten biri olabilir.

Moleküler Formül

Moleküler formül, kimyasal semboller (atom türlerini belirtmek için) ve alt simge sayıları (moleküldeki her tür atom sayısını göstermek için) kullanan bir molekülü veya kimyasal bir bileşiği temsil eder. Moleküler formüller ayrıca bileşiklerin isimleri için kısaltma olarak da kullanılabilir.

Bazı elementler, helyum, neon ve argon soy gazları gibi ayrık, bireysel atomlardan oluşur. Bu elementlere monatomik gazlar denir ve sırasıyla He, Ne ve Ar moleküler formülleri ile gösterilirler. Aynı elementin iki veya daha fazla üyesinin kimyasal olarak bağlanmış atomundan oluşan az sayıda element vardır. Örneğin, hidrojen, oksijen ve azot gibi elementler, her biri iki atom içeren diatomik moleküller olarak bulunurlar ve bu nedenle sırasıyla H₂, O₂ ve N₂ moleküler formüllerine sahiptirler. Benzer şekilde, fosfor ve kükürt gibi elementler, sırasıyla P₄ ve S₈ moleküler formüllerine sahip poliatomik moleküller olarak bulunur.

Bir sembolü takip eden bir alt simgenin ve bir sembolün önündeki bir sayının aynı şeyi temsil etmediğini unutmayın; örneğin, H₂ ve 2H farklı türleri temsil eder. H₂ moleküler bir formüldür; kimyasal olarak birbirine bağlanmış iki atomdan oluşan diatomik bir hidrojen molekülünü temsil eder. Öte yandan, 2H ifadesi, bir birim olarak birleştirilmeyen iki ayrı hidrojen atomunu gösterir. 2H₂ ifadesi iki diatomik hidrojen molekülünü temsil eder.

Ampirik Formül

Bileşikler, iki veya daha fazla element kimyasal olarak birleştiğinde oluşur ve bu da bağların oluşmasına neden olur. Örneğin, hidrojen ve oksijen, su oluşturmak için reaksiyona girebilir ve sodyum ve klor sodyum klorür veya sofra tuzu oluşturmak için reaksiyona girebilir. Bazen bu bileşiklerin bileşimini, mevcut atom türlerini ve bileşikteki atomların (veya iyonların) sayısının en basit tam sayı oranını gösteren ampirik bir formülle tanımlarız. Örneğin, titanyum dioksit (beyaz boyada ve kalın, beyaz, bloke edici güneş koruyucu pigment olarak kullanılır) ampirik bir TiO₂ formülüne sahiptir. Bu, titanyum dioksitin bileşenleri olarak titanyum (Ti) ve oksijen (O) elementlerini tanımlar ve titanyum elementinin atomlarından iki kat daha fazla oksijen elementinin varlığını gösterir.

Birçok durumda, bir maddenin moleküler formülü, hem ampirik formülünün hem de moleküler kütlesinin (molekülü oluşturan tüm atomlar için atomik kütlelerin toplamı) deneysel bir tayininden türetilir. Örneğin, benzenin iki element, karbon (C) ve hidrojen (H) içerdiği ve benzendeki her karbon atomu için bir hidrojen atomu olduğu deneysel olarak belirlenebilir. Böylece, ampirik formülü CH şeklinde yazılır. Moleküler kütlenin deneysel olarak belirlenmesi, bir benzen molekülünün altı karbon atomu ve altı hidrojen atomu içerdiğini ortaya koymaktadır, bu nedenle benzen için moleküler formül C₆H₆ şeklinde yazılır.

Yapısal Formül

Bir bileşiğin yapısal formülü, moleküler formülü (moleküldeki atomların türleri ve sayıları) ile aynı bilgiyi verir fakat aynı zamanda atomların molekülde nasıl bağlandığını da gösterir. Başka bir deyişle, yapısal formül bir bileşiğin moleküler yapısını grafiksel olarak temsil eder. Atomların muhtemel düzenini ve atomların gerçek üç boyutlu uzayda nasıl bağlandığını gösterir ve moleküler geometri hakkında daha fazla bilgi sağlar. Çizgiler, atomlar arasında bulunan bağları temsil etmek için kullanılır. Formül ayrıca molekülün şekli hakkında bir fikir veren yaklaşık bağ açılarını da gösterebilir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır:  Openstax Chemistry 2e, Section 2.4: Chemical Formulas.

Kimyasal bileşikler, belirli oranlarda iki veya daha fazla elementten oluşan maddelerdir. Bu bileşikleri doğru bir şekilde tanımlamak için kimyasal formüller geliştirilmiştir. Kimyasal formül, elementler ve ilgili iyon veya atomların sayısı hakkında bilgi sağlar.

Elementler kimyasal sembolleriyle gösterilirken, göreceli iyon veya atom sayısı bir alt simge numarası ile gösterilir. Örneğin, sofra şekeri veya sakkaroz, C, H ve O sembolleri kullanılarak temsil edilen karbon, hidrojen ve oksijen elementlerini içeren bir bileşiktir. On iki, yirmi iki ve on bir sayıları, bileşikte bulunan karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının toplam sayısını gösterir.

Genel olarak, elementler alfabetik sıraya göre listelenmez, bunun yerine daha pozitif yüklü veya metalik elementlerle başlar, ardından potasyum hidroksit gibi daha az metalik daha negatif yüklü elementler gelir. Kimyasal formüller moleküler, deneysel ve yapısal olarak sınıflandırılır. Moleküler formüller, her bir elementi ve mevcut atomların tam sayısını listeleyerek bir bileşiği tanımlar.

Glikozun moleküler formülü C_6H_12O_6'dır, yani glikoz altı karbon, on iki hidrojen ve altı oksijen atomundan oluşur. Ampirik formül, mevcut elementlerin atomlarının en basit tam sayı oranını gösterir. Glikozda, karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının en basit oranı 1:2:1'dir.

bu da ampirik formül CH_2O verir. Bir bileşiğin moleküler formülü aynı zamanda ampirik formülün tam sayı katıdır. Glikozda, ampirik formülün altı tam sayısı ile çarpımı moleküler formülünü verir.

Bunun aksine, yapısal formül, tek tek atomlar arasındaki ilişkiyi grafiksel olarak sunar. Kimyasal semboller atomları gösterir ve kısa çizgiler kimyasal bağları gösterir. Tek çizgiler tek bağları temsil ederken, iki ve üç çizgi sırasıyla çift ve üçlü bağları karakterize eder.

Perspektif çizim, top ve çubuk modeli veya boşluk doldurma modeli gibi yapısal formülün genişletilmiş modelleri, moleküler şekil hakkında çeşitli üç boyutlu perspektifler sağlar. Üç kimyasal formül arasından, yapısal formül kimyasal madde hakkında en fazla bilgiyi sağlar ve ardından moleküler formül gelir. Ampirik formül en az bilgilendiricidir.