§ 10. Хімічні формули речовин

Вам уже відомо, що речовини складаються зі структурних частинок: атомів і молекул, що атоми хімічних елементів мають здатність сполучатися між собою з утворенням простих і складних речовин.

Наведіть приклади речовин, молекули яких складаються:

Як записати склад молекули, користуючись хімічною мовою, тобто мовою символів, формул, понять, назв?

Склад речовини визначається тим, атоми яких елементів і в якій кількості входять до її структурної частинки, і на письмі позначається хімічною формулою.

Складання формул здійснюється за допомогою символів хімічних елементів. Вони ж визначають якісний склад речовини. Кількість атомів того чи іншого хімічного елемента в складі сполуки позначають індексами — числами, які проставляють унизу праворуч від символу. Наприклад, молекула простої речовини кисню складається з двох атомів Оксигену, тому її склад записується О₂ (читається о-два)·, молекула озону складається з трьох атомів Оксигену, тому її склад записується О₃ (о-три). Запис О₂ є хімічною формулою кисню, О₃ — озону.

Прості речовини, що складаються з атомів, позначають символом хімічного елемента. Наприклад, елемент Карбон утворює прості речовини графіт і алмаз, які позначаються символом С, як і сам елемент. Для металічних елементів символи Са, К, Zn, Mg, Fe, Cr, Al умовно вважають позначенням їх складу.

Більшість речовин у природі є складними. Наприклад, молекула води, що складається з двох атомів Гідрогену та одного атома Оксигену, має хімічну формулу Н₂О (індекс 1 не пишеться і не читається), яка читається аш-два-о·, молекула метану, що складається з одного атома Карбону й чотирьох атомів Гідрогену, має хімічну формулу СН₄ (це-аш-чотири).

До складу молекули сахарози (цукру) входять 12 атомів Карбону, 22 атоми Гідрогену й 11 атомів Оксигену, тому формула цього солодкого продукту — С₁₂Н₂₂О₁₁, читається так: це-дванадцять-аш-двадцять-два-о-одинадцять (рис. 47).

Рис. 47. Хімічна формула сахарози (цукру)

В атомних сполуках формули вказують на співвідношення атомів елементів у речовині. Найпростіша формула кальцій карбонату СаСО₃ вказує на те, що співвідношення атомів Са, С і О становить 1:1:3. Тому вчені Київського національного університету імені Т. Шевченка запропонували термін «формульна одиниця». Звідси те, що зображено хімічною формулою, називають загальною назвою — формульна одиниця.

Хімічна формула — це умовний запис складу речовини за допомогою символів та індексів.

Хімічна формула характеризує якісний (указує, які елементи входять до її складу) і кількісний склад речовини, зокрема:

• а) число атомів кожного елемента. У формулі вони позначаються індексами;
• б) співвідношення атомів у сполуках. Наприклад, у молекулі метану СН₄ один атом Карбону сполучений із чотирма атомами Гідрогену, тобто співвідношення атомів становить 1:4;
• в) масові співвідношення елементів у складі речовини. Простежимо це знову на молекулі метану. Відносна атомна маса Карбону — 12, Гідрогену — 1. Загальна маса атомів Гідрогену — 4. Тому на 12 масових частин Карбону припадає 4 масові частини Гідрогену, тобто масове співвідношення становить 3:1;
• г) відносну молекулярну масу речовини та інші характеристики, які ви будете згодом вивчати й цим самим поглиблювати свої знання про хімічні сполуки.

Для позначення певної кількості частинок використовують коефіцієнти.

Коефіцієнт — це число, яке записується перед формулою або хімічним символом і позначає кількість окремих молекул або атомів у речовині.

Наприклад, 5СО₂, 2Cu, 3Аl(ОН)₃. Тут числа 5, 2, 3 — коефіцієнти. Читаються записи так: п’ять-це-о-два (означає п’ять молекул вуглекислого газу); два-купрум (два атоми Купруму); три-алюміній-о-аш-тричі.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Хімічна формула — умовний запис складу речовини за допомогою символів та індексів.
• Індекс — число, що вказує на кількість атомів або груп атомів у хімічній сполуці.
• Коефіцієнт — це число, що записується перед формулою сполуки чи хімічним символом і позначає кількість молекул або атомів.
• Запис складу речовини за допомогою хімічної формули — це короткий вираз її якісного та кількісного складу.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

2. Напишіть формули речовин, до складу молекул яких входять:

• а) чотири атоми Фосфору;
• б) один атом Сульфуру й три атоми Оксигену;
• в) три атоми Гідрогену, один атом Фосфору й чотири атоми Оксигену;
• г) два атоми Карбону, шість атомів Гідрогену й один атом Оксигену.

3. Поясніть, що означають записи: 8О₂, 5O₃, 4Н₂О, 7Ва, 2N₂O₃(нітроген(ІІІ) оксид), 6H₂SO₄ (сульфатна кислота).

4. Уставте пропущені слова, щоб вираз став завершеним.

Найдрібніша частинка речовини, яка зберігає її . , називається . .

Хімічна формула — умовний запис складу . за допомогою . та . .

До складу речовин входять . , . .

Число атомів у складі . показує . .

Коефіцієнт — це яке записується . формулою або . і позначає кількість окремих . або . .

5. Поясніть, чим відрізняються позначення: a) S і SO₂; б) Р і Р₄.

6. Висловте власну думку про важливість використання хімічних формул.

Що таке коефіцієнт? Визначення та приклади

Коефіцієнти є корисним інструментом для порівняння один з одним у математиці та в реальному житті, тому важливо знати, що вони означають і як ними користуватися. Ці описи та приклади не лише допоможуть вам зрозуміти коефіцієнти та їхнє функціонування, а й зроблять їх обчислення зручним незалежно від застосування.

Що таке коефіцієнт?

У математиці відношення – це порівняння двох чи більше чисел, яке вказує на їхні розміри по відношенню одне до одного. Співвідношення порівнює дві величини шляхом ділення, причому ділене або число, яке ділиться, називається антецедентом , а дільник або число, яке ділиться, — консеквентом .

Приклад: ви опитали групу з 20 осіб і виявили, що 13 із них віддають перевагу торту, ніж морозиву, а 7 із них віддають перевагу морозиву, аніж торту. Співвідношення для представлення цього набору даних становитиме 13:7, де 13 буде попереднім, а 7 – наступним.

Співвідношення може бути відформатовано як порівняння частин до частин або часток до цілого. Часткове порівняння розглядає дві окремі величини у співвідношенні, що перевищує два числа, наприклад, кількість собак до кількості котів у опитуванні щодо типу домашніх тварин у клініці для тварин. Порівняння частини до цілого вимірює кількість однієї величини щодо загальної кількості, наприклад, кількість собак до загальної кількості домашніх тварин у клініці. Такі співвідношення зустрічаються набагато частіше, ніж ви думаєте.

Співвідношення в повсякденному житті

Коефіцієнти часто зустрічаються в повсякденному житті та допомагають спростити багато наших взаємодій, розглядаючи числа в перспективі. Коефіцієнти дозволяють вимірювати та виражати величини, полегшуючи їх розуміння.

Приклади пропорцій у житті:

• Автомобіль рухався зі швидкістю 60 миль на годину, або 60 миль за 1 годину.
• Ваш шанс виграти в лотерею становить 1 з 28 000 000. З усіх можливих сценаріїв лише в одному з 28 000 000 ви виграєте в лотерею.
• Печива було достатньо, щоб кожен учень мав два, або 2 печива на 78 учнів.
• Дітей було більше ніж дорослих у співвідношенні 3:1, тобто дітей було втричі більше, ніж дорослих.

Як написати коефіцієнт

Існує кілька різних способів вираження співвідношення. Одним із найпоширеніших є запис співвідношення за допомогою двокрапки як порівняння цього з тим, як у прикладі дітей і дорослих вище. Оскільки співвідношення є простими задачами на ділення, їх також можна записати у вигляді дробу . Деякі люди вважають за краще виражати співвідношення, використовуючи лише слова, як у прикладі з файлами cookie.

У контексті математики перевага надається формату двокрапки та дробу. Порівнюючи більше ніж дві величини, вибирайте формат двокрапки. Наприклад, якщо ви готуєте суміш, яка вимагає 1 частини олії, 1 частини оцту та 10 частин води, ви можете виразити співвідношення олії, оцту та води як 1:1:10. Враховуйте контекст порівняння, коли вирішуєте, як найкраще написати свій коефіцієнт.

Спрощення коефіцієнтів

Незалежно від того, як записується співвідношення, важливо, щоб воно було спрощено до найменших можливих цілих чисел , як і з будь-яким дробом. Це можна зробити, знайшовши найбільший спільний дільник між числами та розділивши їх відповідно. Наприклад, у співвідношенні 12 до 16 ви бачите, що і 12, і 16 можна поділити на 4. Це спрощує ваше співвідношення до 3 до 4 або часток, які ви отримуєте, коли ділите 12 і 16 на 4. Ваше співвідношення може тепер записуватись так:

• 3:4
• 3/4
• 3 до 4
• 0,75 (десятковий дроб іноді допускається, хоча використовується рідше)

Тренуйтеся обчислювати співвідношення з двома величинами

Потренуйтеся визначати реальні можливості для вираження співвідношень, знаходячи величини, які ви хочете порівняти. Потім ви можете спробувати обчислити ці співвідношення та спростити їх до найменших цілих чисел. Нижче наведено кілька прикладів автентичних коефіцієнтів для практики обчислень.

1. У мисці з 8 фруктами 6 яблук.
   1. Яке співвідношення яблук до загальної кількості фруктів? (відповідь: 6:8, спрощена до 3:4)
   2. Якщо два фрукти, які не є яблуками, є апельсинами, яке співвідношення між яблуками та апельсинами? (відповідь: 6:2, спрощена до 3:1)
   1. Яке співвідношення корів і коней, яких вона лікувала? (відповідь: 12:16, спрощено до 3:4. На кожні 3 оброблені корови припадало 4 коні)
   2. Яке співвідношення корів до загальної кількості тварин, яких вона лікувала? (відповідь: 12 + 16 = 28, загальна кількість оброблених тварин. Співвідношення корів до загальної кількості становить 12:28, спрощено до 3:7. На кожні 7 оброблених тварин 3 з них були коровами)

   Потренуйтеся обчислювати співвідношення з величинами, які перевищують дві

   Використовуйте наведену нижче демографічну інформацію про маршовий оркестр, щоб виконати наступні вправи, використовуючи співвідношення двох чи більше величин.

   Тип інструменту

   1. Яке співвідношення хлопчиків і дівчаток? (відповідь: 2:3)

   2. Яке співвідношення першокурсників до загальної кількості учасників гурту? (відповідь: 127:300)

   3. Яке співвідношення ударних, дерев’яних і мідних духових інструментів? (відповідь: 84:160:56, спрощена до 21:40:14)

   4. Яке співвідношення першокурсників до старшокурсників і другокурсників? (відповідь: 127:55:63. Примітка: 127 є простим числом і не може бути скорочено в цьому співвідношенні)

   5. Якби 25 студентів залишили секцію дерев’яних духових інструментів, щоб приєднатися до секції ударних інструментів, яким буде співвідношення кількості музикантів на дерев’яних духових інструментах до кількості ударних інструментів?
   (відповідь: 160 духових – 25 духових = 135 духових;
   84 ударники + 25 перкусіоністів = 109 ударників. Співвідношення кількості виконавців на дерев’яних духових інструментах до ударних становить 109:135)