Химическая формула

Химические формулы используются для обозначения веществ, например, CO (угарный газ), HCl (соляная кислота), NaCl (поваренная соль). Как слова складываются из букв, так и формулы состоят из символов химических элементов, то есть на химическом языке формула имеет то же значение, что и слово. Если в слове заменить одну или несколько букв, изменится его смысл. Точно так же и в формуле при замене одного символа другим получается другое вещество:

Если молекула вещества содержит больше одного атома какого-нибудь элемента, их число в формуле обозначается индексом. Он пишется справа и ниже символа элемента. Индекс 1 в формуле не обозначается.

Благородные газы и металлы состоят из атомов. Для этих веществ символ элемента выражает одновременно и формулу простого вещества, например:

Если вещество состоит из молекул, индексы показывают число атомов, входящих в их состав.

Озон: О₃ (читай: о-три) –
​в молекулу объединены 3 атома кислорода.

Кислород: О₂ (читай: о-два) –
​в молекулу объединены 2 атома кислорода.

Молекулы многих газообразных простых веществ состоят из двух атомов (N₂, Cl₂, H₂).

В кратком варианте таблицы периодической системы химических элементов (табл. 4) приведены примеры формул простых веществ.

Таблица 4. Формулы простых веществ

Формулы благородных газов и металлов совпадают с символами (это справедливо и для тех металлов, которые в таблицу не включены). Для серы и фосфора используются, соответственно, формулы S и P, хотя существуют и другие.

Проще всего запи-сывать формулы таких сложных веществ, где индексы равны 1, например: CO, HCl, CuO. В формулах веществ с более сложным составом, где число атомов (ионов) больше 1, после символа каждого элемента индексом обозначается число его атомов в молекуле, например:

Серная кислота: H₂SO₄ (читай: аш-два-эс-о-четыре) – в молекуле 2 атома H, 1 атом S и 4 атома O.

Сахар: C₁₂H₂₂O₁₁ (читай: це-двенадцать-аш-двадцать-два-о-одиннадцать) – в молекуле 12 атомов C, 22 атома H и 11 атомов O.

При написании формул ионных соединений надо учитывать, что сумма противоположно заряженных ионов всегда должна равняться нулю. Например, в элементарную единицу поваренной соли входят 1 положительно заряженный ион натрия и 1 отрицательно заряженный ион хлора, поэтому формула в целом будет нейтральной: Na⁺Cl^–. При соединении иона алюминия Al³⁺ с ионами хлора Cl^– в формуле AlCl₃ (читай: алюминий-хлор-три) после символа хлора нужно поставить индекс 3, чтобы сумма зарядов ионов равнялась нулю:

Некоторые распространенные ионы приведены в кратком варианте таблицы периодической системы химических элементов (табл. 5). Она поможет вам без труда составлять формулы ионных соединений.

Таблица 5. Формулы ионов

Все металлы образуют положительно заряженные ионы (это справедливо и для тех металлов, которые в таблицу не включены).

Как же составить формулу ионного соединения в том случае, когда численные значения зарядов соединяющихся ионов отличаются друг от друга? Рассмотрим это на примере CaCl₂.

1) Сначала запишем формулы ионов, начиная с иона металла:

​Ca²⁺Cl^–.

2) Теперь заряд одного иона сделаем индексом для другого иона (знак заряда ионов не учитывается). Такое действие называется «правилом креста».

3) Проверим, равняется ли нулю сумма положительных и отрицательных зарядов.

В этом примере сумма положительных и отрицательных зарядов равна нулю, значит, формула соединения написана правильно. Хотя ионное соединение состоит из заряженных частиц, само оно заряда не имеет.

Все три действия по составлению формулы сложного соединения производятся одновременно, и формула записывается сразу. Например:

Обычно значения зарядов в ионных соединениях не указываются, например: NaCl, Na₂O, AlCl₃. Но чтобы составить формулу правильно, нужно обязательно проверить нейтральность соединений. Обычно это делается в уме.

На примере текста на китайском языке в начале главы вы можете убедиться, что в Китае химические формулы записываются так же, как во всем мире. Даже без знания китайского языка понятно, что в тексте речь идет о веществе с формулой SO₂.