Mi az a molekuláris képlet?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

A molekuláris képlet a kémiai anyagok ábrázolásának módja, amelyben a vegyi anyag pontos atomi összetétele látható. Ez egy képlet, amely jelzi az atomok típusát és azok számát, amelyek egy tiszta anyag molekuláját alkotják.

A molekuláris képletben a különböző típusú atomokat kémiai szimbólumaikkal ábrázolják, alsó indexekkel jelezve, hogy az egyes atomok hányszor ismétlődnek. Az 1-es alsó index minden esetben kimarad.

Milyen anyagoknak van molekulaképlete és melyeknek nem?

Nagyon fontos megemlíteni, hogy a molekulaképletek – ahogy a neve is mutatja – csak a molekuláris vegyületekre vonatkoznak, vagyis azokra, amelyek olyan diszkrét egységekből, úgynevezett molekulákból állnak, amelyekben az atomokat összetartó intramolekuláris erők (pl. kovalens kötések) sokkal erősebbek, mint a molekulákat összetartó kohéziós erők.

Ebben az értelemben a molekulaképletek nem vonatkoznak az ionos vegyületekre , mivel ezeket nem molekulák, hanem ionok alkotják. Az ionos vegyületekben minden kation egyidejűleg több anionhoz kötődik, nem pedig konkrétan egyhez. Az ionos kötés természetéből adódóan ezekben a vegyületekben nincs egy anionból és egy kationból álló különálló egység. Gyakran előfordul azonban, hogy az emberek e vegyületek egységeit molekuláknak, tapasztalati képleteiket pedig molekulaképleteknek nevezik, annak ellenére, hogy ez kémiai szempontból jelentős tévhit.

Más szavakkal, tévedés azt mondani, hogy a nátrium-klorid molekulaképlete NaCl , mivel a nátrium-klorid ionos vegyület, nem molekuláris vegyület. Mindezek mellett meg kell jegyezni, hogy gyakorlati szinten az egyik vagy a másik képlet használata teljesen megegyezik, így ennek a fogalmi tévedésnek a megtétele gyakorlati szempontból (elméleti szempontból soha!) lényegtelen.

Másrészt a molekulaképletek nem vonatkoznak kovalens szilárd anyagokra, vagyis azokra, amelyeket kovalens kötésekkel összekapcsolt atomok egy-, két- vagy háromdimenziós hálózata képez. Ezekben az esetekben a vegyületben egyetlen ismétlődő molekula sincs, hanem minden kristály maga egy nagy molekula, amelynek atomjainak összszáma változó. Ezekben az esetekben egy másik típusú képletet használnak , amelyet empirikus képletnek neveznek .

A molekulaképlet hasznossága

A molekuláris képletek nagy jelentőséggel bírnak, mivel lehetővé teszik a molekuláris vegyület elemi összetételének gyors megtekintését, így nagyon gyorsan és egyszerűen kiszámíthatók olyan változók, mint például a molekulatömeg és ezáltal az anyag moláris tömege. A legtöbb sztöchiometrikus számítást, amelyet a vegyészek napi szinten végeznek, moláris tömegek segítségével végzik.

Például a szén-dioxid molekulaképlete CO 2 , tehát molekulatömege egy szénatom (12 011) és két oxigénatom (egyenként 15 999) összegének felel meg:

Mi a molekulaképlet - molekulatömeg

Ezen túlmenően a molekuláris képletek lehetővé teszik sztöchiometrikus kapcsolatok létrehozását az anyagot alkotó elemek között. Így a vízmolekula esetében, amelynek molekulaképlete H 2 O, láthatjuk, hogy minden oxigénatomhoz 2 hidrogénatom tartozik.

Végül a molekulaképletek lehetővé teszik annak meghatározását, hogy két kémiai vegyület mikor izomerje egymásnak. Az izomerizmus két kémiai anyag kapcsolata, amelyek különböznek egymástól vagy valamilyen módon megkülönböztethetők egymástól, de azonos molekulaképletűek.

Például az etanol vagy etil-alkohol és a dimetil-éter két különböző szerves vegyület, amelyek nagyon eltérő fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek (az előbbi folyadék, míg az utóbbi szobahőmérsékleten gáz). Azonban mindkét anyagnak ugyanaz a molekulaképlete, nevezetesen a C 2 H 6 O, ezért izomerek.

A molekulaképlet korlátai

A molekulaképletek hátránya, hogy csak egy molekula összetételét mutatják, de nem mutatják az azt alkotó atomok közötti kapcsolatot. Más szóval, nem azt mondja meg, hogy az atomok hogyan és milyen sorrendben kapcsolódnak egymáshoz, hanem csak azt, hogy mely atomok vannak jelen.

Ez az előző részben említett alkalmazásokra korlátozza a használatát, de nem különösebben hasznos a molekulák keletkezésének mikéntjének és okának megértéséhez, és nem teszi lehetővé tulajdonságaik megértését és összehasonlítását sem. Vannak más képletek is, amelyeket egyesek molekuláris képletnek is neveznek, és amelyek sokkal több információt nyújtanak. Ilyen például a félig kidolgozott képletek, szerkezeti képletek, Lewis-struktúrák és mások. Azonban ezek egyike sem igazán megfelelő molekulaképlet.

Molekuláris képlet vs empirikus képlet

Egy olyan képlet, amely rokon a molekulaképlettel, de nem ugyanaz, az empirikus képlet. Ez egy kémiai anyag összetételét ábrázolja (legyen az ionos vagy molekuláris), csak az azt alkotó elemeket és az összes atomja közé írható egész számok minimális kapcsolatát mutatja.

Az empirikus képletek a molekuláris képlet leegyszerűsített változatának bizonyulnak. Más szavakkal, a molekulaképlet mindig az empirikus képlet egész számú többszöröse. Például a hidrogén-peroxid egy H 2 O 2 molekulaképletű vegyület . Ez a hidrogén- és oxigénatomok közötti 2:2 arány egyszerűbb egész számokkal, nevezetesen 1:1-gyel ábrázolható, így a hidrogén-peroxid empirikus képlete HO.

Molekuláris képlet a félig kidolgozott képletekkel szemben

Amint azt korábban említettük, a molekulaképletek nem mutatják a molekulában lévő atomok közötti kapcsolatot. Ehhez vannak kifejlesztett szerkezeti képletek vagy Lewis-struktúrák. Létezik azonban egyfajta képlet, amelynek köztes jellege van a molekuláris képlet és a szerkezeti képlet között, az úgynevezett félig kidolgozott képlet.

Ezekben a képletekben a molekulát alkotó atomokat kapcsolódásuk szerint csoportosítják, és a csoportokat gyakran a kötés sorrendjében írják fel. Ezeket a képleteket könnyű felismerni, mert néha zárójeleket tartalmaznak, és a képlet különböző részeiben többször is szerepelhet ugyanaz az elem.

Például az etanol ábrázolható C 2 H 5 OH-ként, ahol a hangsúlyt arra helyezik, hogy van egy első atomcsoport (C 2 H 5 -), amelyben a szén és a hidrogén egymáshoz kapcsolódik. , majd van egy másik atomcsoport. a hozzá kapcsolódó atomcsoport (az OH).

Példák molekuláris képletekre

Az alábbi táblázat néhány példát mutat be a szokásos vegyületek molekuláris képleteire.

Név Molekuláris képlet   Név Molekuláris képlet
Víz H2O _ _   Szőlőcukor C 6 H 12 O 6
dinitrogén-pentoxid No 2 O 5   Ammónia NH3_ _
Alumínium-oxid 2- nál vagy 3-nál   Bután C 4 H 10
Ecetsav C2H4O2 _ _ _ _ _   Benzol C6H6 _ _ _
kén-dioxid OS 3   foszforsav H 3 PO 4

Hivatkozások

Álvarez, DO (2021, július 15.). Kémiai képlet – Fogalom, típusok, alkatrészek és példák . Koncepció. https://concepto.de/formula-quimica/

Chang, R. (2021). Kémia (11. kiadás ). MCGRAW HILL OKTATÁS.

A víz kohéziója és adhéziója (cikk) . (nd). Khan Akadémia. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/chemistry-of-life/structure-of-water-and-hydrogen-bonding/a/cohesion-and-adhesion-in-water

Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. és Robinson, WR (2019, február 14). 2.4 Kémiai képletek – Kémia 2e . OpenStax.Org. https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/2-4-chemical-formulas

Szabadszövegek. (2020, augusztus 11.). 6.9: Molekulaképletek kiszámítása vegyületekhez . Kémia LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Courses/University_of_British_Columbia/CHEM_100%3A_Foundations_of_Chemistry/06%3A_Chemical_Composition/6.9%3A_Calculating_Molecular_Formulas_for_Compounds

Mott, V. (nd). Molekulaképletek | Bevezetés a kémiába . lumen. https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/molecular-formulas/

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados