Symbolika chemiczna, Nomenklatura chemiczna
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Symbolika chemiczna
1
Symbolika chemiczna
osługuje się specyficzną
do opisu
i
.
Symbole pierwiastków
ochodzą od ich nazw
Część z nich to symbole jednoliterowe (np. H
–
wodór
(
H
ydrogenium
), K - potas (
K
alium
), N
–
azot (
N
itrogenium
), część dwuliterowe (np. Cl
–
chlor (
C
h
l
orum
), Au
–
złoto (
Au
rum
), Pt
–
platyna (
P
la
t
inum
)), a pierwiastki nowo odkrywane, te o najwyższych liczbach atomowych mają
tymczasowo przydzielane symbole trzyliterowe (np. Uuq
–
).
Symbole pierwiastków używa się w trzech znaczeniach:
• jako ogólny symbol pierwiastka, oznaczający wszystkie
y danego pierwiastka występujące w
• jako symbol pojedynczego atomu danego pierwiastka,
• w równaniach reakcji
–
jako symbol 1
(patrz
atomów danego pierwiastka lub też symbol 1
u,
gdyż równania reakcji można interpretować jako zapis molowy jak i cząsteczkowy.
Analogiczne symbole przypisano także do dwóch rodzajów
które mogą tworzyć nietrwałe
związki ze zwykłymi atomami: Mu
–
[1]
, Ps
–
2]
.
Symbole jonów i rodników
oznacza się poprzez symbol pierwiastka lub grupy z dodanym w górnym indeksie znaku (+, dla
ów i
–
,
dla
ów). Znak (+) i (
–
) oznacza formalnie
np. Na
+
–
kation
.
Gdy jon posiada wielokrotność tego ładunku dodaje się jeszcze liczbę oznaczającą tę wielokrotność, np. Ca
2+
–
kation
Gdy istnieje jasność, na którym konkretnie atomie w cząsteczce jest zlokalizowany ładunek elektryczny znaki (+) i
(
–
), podaje się bezpośrednio przy tym atomie. Gdy jednak ładunek jest zdelokalizowany w obrębie całej grupy,
wstawia się ją w kwadratowy nawias, a znak ładunku podaje się za nawiasem, np. [HCOO]
-
–
anion mrówczanowy.
znacza się, poprzez dodanie małej kropki z prawej strony symbolu pierwiastka lub grupy, np. O
.
–
rodnik
tlenowy.
Symbole wiązań chemicznych
we wzorach strukturalnych oznacza się symbolami kresek:
• kreska pojedyncza oznacza pełne wiązanie pojedyncze, kreska podwójna
–
pełne podwójne i kreska potrójna
–
pełne potrójne.
• strzałka oznacza wiązanie koordynacyjne, przy czym strzałka jest skierowana w stronę akceptora
w
• kreska kropkowana oznacza wiązanie "połówkowe" a dokładniej
ub wiązanie pojedyncze
zdelokalizowane; kreska kropkowana nad kreską zwykłą oznacza wiązanie "półtorakrotne", a dokładniej
podwójne zdelokalizowane.
• kółko w układach cyklicznych (np. w
ie) oznacza występowanie aromatycznego układu wiązań.
Wyjątek od tego stanowią wiązania jonowe, które oznacza się pisząc po prostu (zwykle w kwadratowych nawiasach)
oba jony tworzące to wiązanie, np. [Na]
+
[Cl]
-
.
Symbolika chemiczna
2
Wzory chemiczne
Wzory chemiczne to skrótowy zapis składu atomowego cząsteczek. Rozróżnia się tutaj:
•
Wzory sumaryczne
proste, w których podaje się prostą listę atomów wchodzących w skład danego związku wraz
z ich krotnościami (np. H
2
SO
4
, zapis Hilla). Wzór taki jest nazywany
wzorem empirycznym
, ponieważ może
być ustalony na podstawie tylko zbadanej doświadczalnie zawartości wagowej poszczególnych pierwiastków.
• Wzory sumaryczne rozbudowane, uwzględniające elementy faktycznej struktury związku, które mogą mniej lub
bardziej dokładnie "rozpisywać" strukturę związku np. CH
3
CH
2
OH = C
2
H
5
OH (etanol).
• We wzorach strukturalnych bardziej złożonych związków organicznych tradycyjnie pomija się całkowicie
większość atomów
i
występujących w głównym szkielecie cząsteczki; kreski symbolizujące
wiązania chemiczne między atomami węgla łączy się bezpośrednio z sobą, przyjmując konwencję, że na
wszystkich połączeniach tych kresek występują atomy węgla, zaś atomy wodoru należy domyślnie uzupełnić
tak, aby uzyskiwać zawsze czterowiązalny atom węgla; taka konwencja ułatwia znacznie rysowanie wzorów
strukturalnych uwzględniających faktyczny, przestrzenny "wygląd" cząsteczki.
Przykłady wzorów chemicznych
–
metylocykloheksan
1
–
prosty wzór sumaryczny, 2
–
rozwinięty wzór sumaryczny, 3
–
szkieletowy, płaski wzór strukturalny, 4
–
szkieletowy, przestrzenny wzór strukturalny, 5
–
pełny wzór strukturalny
Do układania związków chemicznych według wzoru sumarycznego może być użyty
, np. BH
3
, BaCl
2
,
CH
4
, ClNa, C
2
H
4
, C
2
H
4
O
2
, C
2
H
6
, HOT.
• Wzory strukturalne, które przyjmują formę rysunku, gdzie zwykle pokazuje się jak i jakimi wiązaniami są
połączone wszystkie atomy w cząsteczce; podobnie jak wzory sumaryczne
–
spotyka się wzory strukturalne pełne
(ze wszystkimi atomami i wiązaniami), oraz wzory strukturalne mniej lub bardziej "skompresowane", w których
pewne grupy atomów zastępuje się ich skrótami; ponadto wzory te można rysować tak, aby dobrze oddawały
faktyczny układ przestrzenny atomów i kąty wiązań chemicznych lub rysować je "płasko", ignorując faktyczny
układ atomów w przestrzeni.
Do zapisu struktury molekuł w bazach danych stosuje się także różnego rodzaju systemy przekształcające wzory
strukturalne w ciągi znaków, które bezpośrednio mogą być analizowane przez programy komputerowe, m.in
,
wiele innych. Te formy zapisu struktury cząsteczek nie są jednak uznawane za wzory chemiczne w
tradycyjnym sensie.
Symbolika chemiczna
3
Skróty grup
We wzorach bardziej złożonych związków chemicznych stosuje się skróty, oznaczające całe, często powtarzające się
grupy chemiczne. Konwencja tych skrótów jest inna w chemii nieorganicznej, metaloorganicznej i organicznej.
Skróty te stosuje się często zarówno we wzorach sumarycznych, jak i strukturalnych
Przykład skrótów używanych w chemii organicznej:
•
Bu
–
–
C
4
H
9
)
•
Pr
–
grupa propylowa (
–
C
3
H
7
)
•
Ph
–
grupa fenylowa (
–
C
6
H
5
)
Przykład użycia skrótu:
EtOH = C
2
H
5
OH (etanol)
Równania reakcji chemicznych
Równania
kładają się z trzech części. Po lewej stronie pisze się wzory cząsteczek
wchodzących do reakcji (substraty, mogą to być zarówno wzory sumaryczne jaki i strukturalne), przy czym cyfry
występujące przed wzorami oznaczają liczby cząsteczek wchodzących do reakcji
–
lub w innej konwencji liczby
tych cząsteczek. Potem pisze się strzałkę oznaczającą rodzaj reakcji, a za nią podaje się wzory i liczby
cząsteczek powstających w wyniku reakcji (produkty).
Strzałki w reakcjach chemicznych mają ściśle określone znaczenie:
• strzałka pojedyncza "
→
"oznacza reakcję, która w danych warunkach zasadniczo przebiega tylko w jednym
kierunku
• dwie pełne strzałki skierowane w przeciwne strony, jedna nad drugą sugerują, że reakcja może w zależności od
warunków przebiegać w obu kierunkach
• dwie "półstrzałki" skierowane w przeciwne strony ("
⇌
") oznaczają reakcję równowagową, tzn. sytuację, w której
reakcja może zachodzić na raz w obie strony, a kierunek przemiany jest zależny tylko od proporcji substratów i
produktów w mieszaninie (dwóch strzałek z półgrotami nie należy zastępować pojedynczą strzałką z dwoma
grotami, która jest zarezerwowana do oznaczania
ząsteczki)
• przy rozpisywaniu reakcji
a poszczególne akty utleniania i redukcji, tradycyjnie stosuje się znak
"=" dla podkreślenia, że akty te są tylko zapisem "buchalteryjnym" i nie symbolizują realnie występujących
reakcji elementarnych.
Nad i pod strzałkami bardzo często dodaje się skrótowe opisy warunków w jakich zachodzi dana reakcja takie jak
użyty
,
itp. Ponadto, w schematach reakcji stosuje się też strzałki pionowe.
Strzałka skierowana do góry oznacza "uciekanie" gazowego produktu reakcji do atmosfery. Strzałka skierowana w
dół oznacza "wypadanie" nierozpuszczalnego, stałego produktu z roztworu, w którym zachodziła reakcja.
Bezpośrednio za wzorami substratów i produktów podaje się też czasem w nawiasach symbol
ych
związków w momencie rozpoczęcia lub skończenia reakcji, np.: HCl(g)
–
gazowy
, HCl(aq)
–
rozcieńczony
H
2
O(s)
–
w formie lodu.
•
Me
–
grupa metylowa (
–
CH
3
)
•
Et
–
(
–
C
2
H
5
)
Symbolika chemiczna
4
Równania reakcji można traktować dwojako:
• jako zapis przebiegu reakcji "pojedynczych" cząsteczek.
• jako zapis
owy
–
tzn. opisujący reakcję określonej liczby moli cząsteczek.
Opisy mechanizmów reakcji
Równania reakcji są zazwyczaj bardzo przybliżonymi formami opisu faktycznego ich przebiegu, w których bierze
się pod uwagę tylko wyjściowe substraty i końcowe produkty. W rzeczywistości reakcje chemiczne miewają często
bardzo złożony przebieg, zwany ich
.
Opisy mechanizmów reakcji są zbiorami równań opisujących poszczególne
lub jak się czasami mówi, akty
elementarne, których suma prowadzi do zajścia określonej reakcji chemicznej. W równaniach reakcji elementarnych
stosuje się te same konwencje strzałek, co w przypadku pełnych równań reakcji. Oprócz tego jednak często stosuje
się małe półkoliste strzałki pokazujące skąd i dokąd prawdopodobnie przemieszczają się elektrony, w trakcie
zrywania jednych wiązań i powstawania nowych. Zrywanie i powstawanie wiązań symbolizuje się czasem także
przez rysowanie kropkowanych linii
–
podobnych do symboli wiązań "połówkowych", a oznaczających w tym
przypadku "moment" zerwania lub powstania wiązania.
Czasami w opisach reakcji elementarnych podaje się także rozłożenie cząstkowego ładunku elektrycznego na
poszczególnych grupach lub atomach. Stosuje się w tym celu symbole δ+ i δ- umieszczane bezpośrednio nad
symbolami grup lub atomów. Ponadto, gdy ma miejsce zjawisko
okazuje się w schematach
mechanizmów postulowane struktury rezonansowe, które umieszcza się w nawiasach kwadratowych, a między nimi
rysuje się pojedynczą strzałkę (
↔
) zakończoną z obu stron ostrzami. Strzałki tej nie należy mylić z symbolem
reakcji równowagowej.
Schematy mechanizmów podaje się czasami w formie listy reakcji elementarnych, lub w formie koła obrazującego
faktyczny cykl przemian zachodzących w trakcie reakcji.
Przykłady schematów mechanizmu reakcji
Reakcja sumaryczna (reakcja metatezy przy krzemie)
Schemat mechanizmu
Symbolika chemiczna
5
Odpowiednimi literami oznaczono następujące reakcje: A -
B - powstanie
, C - β-
, D - odtworzenie
katalizatora.
Przypisy
[1]
Names for Muonium and Hydrogen Atoms and Their Ions
/
old.
iupac.
org/
publications/
pac/
2001/
pdf/
7302x0377.
pdf).
„
Pure and
Applied Chemistry
”
. 73 (2), s. 337-380, 2001.
[dostęp 13.11.2010].
[2]
Negative positronium appears at last
/
books.
google.
pl/
books?id=HqflJ99KzsEC&
pg=PA836#v=onepage&
q&
f=false)
.
„
New
Scientist
”
, s. 836, 25.06.1981. [dostęp 13.11.2010].
[ Pobierz całość w formacie PDF ]