الصيغ الكيميائية

الصيغة الجزيئية. الصيغة التجريبية. نموذج عصا الكرة. نموذج ملء الفراغ. تسمية الصيغ الكيميائية. تسمية المركبات الأيونية. تسمية المعادن الانتقالية.

في الكيمياء، نستخدم عادةً الصيغ الكيميائية لنكون أكثر تحديدًا وشاملة. يتم استخدام الصيغة الكيميائية للتعبير عن تركيب الجزيئات والمركبات الأيونية باستخدام الرموز الكيميائية. يتم أيضًا الإشارة إلى النسبة المحددة لذرات الجزيء في الصيغة الكيميائية. نحن هنا نتعامل بشكل أساسي مع نوعين من الصيغ. إنها صيغ جزيئية وتجريبية.

ولكي نكون أكثر وضوحًا واختصارًا، دعونا نحدد الصيغة الجزيئية. تظهر الصيغة الجزيئية العدد الدقيق لذرات كل عنصر كأصغر وحدة في المادة. هكذا، CO₂هي الصيغة الجزيئية لثاني أكسيد الكربون. O₂هي الصيغة الجزيئية للأكسجين، و H₂Oهو الماء. ماذا يعني الرمز السفلي؟.

يشير الرمز السفلي إلى عدد ذرات العنصر الموجودة. لا يوجد رمز سفلي لـ Cفي CO₂. وهذا يعني أن هناك ذرة كربون واحدة فقط في جزيء ثاني أكسيد الكربون، لذلك يتم حذف الرقم "واحد" من الصيغة. حسنًا! تُستخدم الصيغ الكيميائية للتعبير عن النسب التي تتحد بها الذرات. ماذا عن الهيكل؟. هل يمكننا توضيح بنية الذرة؟.

هناك طريقة أخرى لتوضيح الذرات. الطريقة الفعالة لتمثيل البنية الجزيئية هي استخدام النماذج الجزيئية. هناك نوعان قياسيان من النماذج الجزيئية المستخدمة للتوضيح. النموذج الأول هو نموذج الكرة والعصا. النموذج الآخر هو نموذج ملء الفراغ.

أنظر إلى الشكل. في نموذج الكرة والعصا، تكون الذرات عبارة عن كرات من البوليسترين أو كرات بلاستيكية تحتوي على ثقوب. يمثل القضيب الروابط الكيميائية. في نموذج ملء الفراغ، يتم تمثيل الذرات بواسطة كرات مختصرة متماسكة معًا، بحيث لا تكون الروابط مرئية. تُظهر الصيغة البنيوية كيفية ارتباط الذرات مع بعضها البعض في الجزيء. هل هناك طريقة أخرى للتعبير عن تركيب الجزيئات؟.

دعونا ننتقل إلى الصيغ التجريبية والتي هي أبسط صيغة كيميائية. يتم كتابتها عن طريق تقليل الأرقام السفلية في الصيغ الجزيئية إلى أصغر نسبة عددية صحيحة لذراتها. ومن ثم، فإن الصيغ الجزيئية هي الصيغ الحقيقية للجزيئاتالصيغة الجزيئية هي الأساس للصيغة التجريبية. كيف يتم تقليل الرمز السفلي في الصيغة الجزيئية؟.

على سبيل المثال، ضع في اعتبارك مركب الهيدرازين، المكتوب على النحو التالي: N₂H₄. هل تعلم أن الهيدرازين يستخدم كوقود للصواريخ؟. عند كتابة الصيغة التجريبية، يجب تحويل الرمز السفلي في الصيغة الجزيئية إلى أصغر عدد صحيح ممكن. يحتوي الهيدرازين على ذرتين من النيتروجين وأربع ذرات من الهيدروجين. بقسمة الرقم السفلي على اثنين، نحصل على الصيغة التجريبية للهيدرازين وهي NH2.

دعونا نلقي نظرة على الصيغة الكيميائية للمركب الأيوني. الصيغة الكيميائية للمركب الأنيوني هي تقريبا نفس الصيغة التجريبية. وذلك لأن المركب الأيوني لا يحتوي على وحدات جزيئية. لماذا لا يوجد لديهم وحدات جزيئية؟. لكي تكون المركبات الأيونية متعادلة كهربائيًا، يجب أن يكون مجموع الشحنات على الكاتيون والأنيون في كل وحدة صيغة يساوي صفرًا.

ماذا نفعل إذا كانت الشحنات على الكاتيون والأنيون مختلفة عدديا؟. في مثل هذه الحالات نطبق القاعدة التالية لجعل الصيغة محايدة كهربائيا. الرقم السفلي للكاتيون يساوي عدديًا الشحنة الموجودة على الأنيون، والرقم السفلي للأنيون يساوي عدديًا الشحنة الموجودة على الكاتيون.

وفيما يلي بعض الأمثلة على الصيغة الكيميائية للمركبات الأيونية. كلوريد الصوديوم. كاتيون الصوديوم Na+والأنيون البروم Cl⁻تتحد لتكوين كلوريد الصوديوم. مجموع شحناتهم الكهربائية هو (+1) + (-1) = 0. لذلك فإنهم لا يحتاجون إلى رمز سفلي. الصيغة هي NaCl.

دعونا نأخذ بروميد المغنيسيوم كمثالنا التالي. ال Mg²⁺و ال Br⁻تتحد لتكوين بروميد المغنيسيوم. مجموع شحناتهم هو (+2) + (-1) = +1. لجعل مجموع الشحنات يساوي الصفر، نضرب شحنة الأنيون +1 في 2 ونضيف الرقم السفلي "2" إلى رمز البروم. لذلك، فإن صيغة بروميد المغنيسيوم هي MgBr₂.

والآن دعونا نلقي نظرة على أكسيد الألومنيوم. الكاتيون هو Al³⁺والأيون الأكسجين هو O²⁻. مجموع الشحنات هو 2×(+3) + 3×(-2) = 0. وبالتالي، فإن صيغة أكسيد الألومنيوم هي Al₂O₃.

بعد أن توصلنا إلى الصيغة الكيميائية، كيف نسميها؟. قام الكيميائيون بتطوير نظام لتسمية الصيغ الكيميائية فيما يتعلق بتركيبها. يتم تصنيفها إلى ثلاثة. المركبات الأيونية، والمركبات الجزيئية، والأحماض والقواعد. وباستخدام هذه التصنيفات، نطبق بعض القواعد لاستنتاج الاسم الكيميائي.

في الشرائح السابقة، تتكون المركبات الأيونية من أيونات مثل الكاتيونات والأنيونات. تقريبا جميع الكاتيونات هي ذرات معدنية في حين أن الأنيونات هي ذرات لا معدنية. تأخذ الكاتيونات المعدنية أسمائها من العناصرعلى سبيل المثال، Na⁺ويسمى أيون الصوديوم، Ca²⁺ويسمى أيون الكالسيوم، Al³⁺أيون الألومنيوم. ماذا عن الأنيونات؟.

يتم تسمية الأنيون عن طريق أخذ الجزء الأول من اسم العنصر وإضافة ide. وفيما يلي بعض الأمثلة. O²⁻يسمى أكسيد. Cl⁻يسمى بالكلوريد. N³⁻يسمى بالنتريد. H⁻يسمى الهيدريد.

تُستخدم النهاية -ide أيضًا لبعض مجموعات الأنيون التي تحتوي على عناصر مختلفة. ومن الأمثلة على ذلك هيدروكسيد يمثله OH⁻. مثال آخر هو السيانيد الممثل على النحو التالي CN⁻. وهكذا فإن المركبات LiOHو KCNتتم تسميتها بهيدروكسيد الليثيوم وسيانيد البوتاسيوم.

ماذا عن المعادن الانتقالية؟. تتواجد المعادن الانتقالية في الغالب في وسط الجدول الدوري للعناصر. يمكنهم تكوين أكثر من نوع واحد من الكاتيونات. خذ عنصر الحديد كمثال. العنصر الحديد الذي يمثله Feيمكن أن تشكل كاتيونين. إنهم هم Fe²⁺و Fe³⁺الأيونات.

الإجراء المقبول لتسمية الكاتيونات المختلفة لنفس العنصر هو استخدام الأرقام الرومانية. الرقم الروماني Iيستخدم لشحنة موجبة واحدة، IIلشحنتين موجبتين، وهكذا. هذا ما يسمى بنظام الأسهم.

مع هذا، Fe²⁺يسمى الأيون باسم الحديد (II). Fe³⁺يُسمى الأيون بالحديد (III). FeCl₂، وجود Fe²⁺يسمى الأيون كلوريد الحديد (II). FeCl₃. وجود Fe³⁺الأيون يسمى كلوريد الحديد (III).

دعونا ننتقل الآن إلى المركبات الجزيئية. تحتوي المركبات الجزيئية على وحدات جزيئيةوهي تتكون عادة من عناصر غير معدنية. تسمية المركبات الجزيئية هي تقريبا نفس تسمية المركبات الأيونية. نضع اسم العنصر الأول في الصيغة أولاً. ثم يتم تسمية العنصر التالي عن طريق إضافة -ideإلى نهاية اسم العنصر. فما هو الفرق بين الاثنين؟.

في هذه الحالات، يتم تجنب الارتباك في تسمية المركبات باستخدام البادئات اليونانية. يتم استخدامها للإشارة إلى عدد ذرات كل عنصر موجود. خذ هذه الأمثلة في الاعتبار. NH2. NO4.

ستساعدك هذه الإرشادات على تسمية المركبات باستخدام البادئات. يمكن حذف البادئة mono للعنصر الأول. على سبيل المثال، NH2يُسمى ثنائي هيدريد النيتروجين، وليس ثنائي هيدريد أحادي النيتروجين. وهكذا، فإن غياب البادئة للعنصر الأول يعني عادة وجود ذرة واحدة فقط من هذا العنصر في الجزيء.

بالنسبة للأكاسيد، النهاية aفي البادئة يتم حذفها أحيانًا. على سبيل المثال، N2O4يمكن أن يطلق عليه اسم رباعي أكسيد ثنائي النيتروجين بدلاً من dinitrogen tetra oxide.

يوضح هذا الشكل خطوات تسمية المركبات الأيونية والجزيئية. وهو يوضح كيف يمكن فصل التسمية أولاً إلى مركبات أيونية وجزيئية. المركبات الأيونية لها تسمية مختلفة للكاتيونات ولتسمية الأنيونات. أعد هذا الدرس حتى تتمكن من فهم هذه التسمية بشكل أفضل. نراكم في الدرس القادم.