Fórmula química

Una fórmula química es una forma concisa de expresar información acerca de los átomos que constituyen un determinado compuesto químico . Una fórmula química es también una manera corta de mostrar cómo se produce una reacción química. Para compuestos moleculares , que identifica a cada constituyente elemento por su símbolo químico e indica el número de átomos de cada elemento que se encuentra en cada discreta molécula de ese compuesto. Si una molécula contiene más de un átomo de un elemento en particular, esta cantidad se indica utilizando una subíndice después del símbolo químico (aunque los libros del siglo 19 a menudo usan superíndices). Para compuestos iónicos y otras sustancias no moleculares, los subíndices indican la relación de elementos en el formula empírica.

Este sistema para escribir fórmulas químicas fue inventado por el químico sueco del siglo 19 Jons Jakob Berzelius.

Fórmula molecular y estructural

Por ejemplo metano , una molécula simple que consiste en un carbono unido a cuatro átomo de hidrógeno átomos, tiene la fórmula química:

CH ₄

y la glucosa con seis átomos de carbono, doce átomos de hidrógeno y seis de oxígeno átomos tiene la fórmula química:

C ₆ H ₁₂ O _6.

Una información suministros fórmula química sobre los tipos y disposición espacial de los bonos en la industria química, aunque no necesariamente especificar el exacto isómero. Por ejemplo etano consta de dos átomos de carbono unidos solo el uno al otro, con cada átomo de carbono con tres átomos de hidrógeno unidos a ella. Su fórmula química se puede representar como CH ₃ CH _3. En etileno hay un doble enlace entre los átomos de carbono (y por tanto cada carbono sólo tiene dos hidrógenos), por lo tanto, la fórmula química se puede escribir: CH ₂ CH _2, y el hecho de que hay un doble enlace entre los carbonos está implícita porque de carbono tiene una valencia de cuatro. Sin embargo, un método más explícita y correcta es escribir H ₂ C = CH ₂ o menos comúnmente H ₂ C :: CH _2. Las dos líneas (o dos pares de puntos) indican que un doble enlace une los átomos a ambos lados de ellos.

Un triple enlace puede ser expresada con tres líneas o los pares de puntos, y si puede haber ambigüedad, una sola línea o par de puntos se puede utilizar para indicar un enlace sencillo.

Las moléculas con múltiples grupos funcionales que son del mismo se pueden expresar de la siguiente manera: (CH _{3) 3} CH. Sin embargo, esto implica una estructura diferente de otras moléculas que se pueden formar usando los mismos átomos (isómeros). La fórmula (CH _{3) 3} CH implica una cadena de tres átomos de carbono, con el átomo de carbono unido a otro medio de carbono (véase la imagen de 4 átomos de carbono "C"),

y los enlaces restantes sobre los carbonos todo lo cual lleva a átomos de hidrógeno (átomos de hidrógeno no se muestran en la imagen). Sin embargo, el mismo número de átomos (10 hidrógenos y 4 átomos de carbono, o C ₄ H ₁₀₎ pueden ser utilizados para hacer una cadena lineal: CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH _3.

El alqueno pero-2-eno tiene dos isómeros que la fórmula química CH ₃ CH = CHCH ₃ no identificó. La posición relativa de los dos grupos metilo debe ser indicado por la notación adicional que denota si los grupos metilo están en el mismo lado del doble enlace (cis o Z) o en los lados opuestos el uno del otro (trans o E).

Polímeros

Para polímeros, los paréntesis se colocan alrededor de la unidad de repetición. Por ejemplo, una molécula de hidrocarburo que se describe como: CH ₃ (CH _{2) 50} CH _3, es una molécula con 50 unidades de repetición. Si es desconocida o variable el número de unidades que se repiten, la letra n se puede utilizar para indicar esto: CH ₃ (CH _{2) n} CH _3.

Iones

Para iones , la carga en un átomo de particular puede ser denotado con un superíndice derecha. Por ejemplo Na ^+, o Cu ^2+. La carga total de una molécula o un acusado ion poliatómico también se puede mostrar de este modo. Por ejemplo: hidronio, _H3O ⁺ o sulfato, SO ₄ ^2-.

Para iones más complejas, corchetes [] se utilizan a menudo para encerrar la fórmula iónica, como en [B ₁₂ H _12] ^2-. Paréntesis () se pueden anidar dentro de los paréntesis para indicar una unidad de repetición, como en [Co (NH _{3) 6]} ^3+. Aquí (NH _{3) 6} indica que el ion NH ₃ contiene seis grupos, y [] encierra toda la fórmula del ion con carga 3.

Isótopos

Aunque los isótopos son más relevantes para química nuclear o isótopos estables química de la química convencional, diferentes isótopos pueden estar indicados con una mano izquierda superíndice en una fórmula química. Por ejemplo, el ion fosfato que contiene fósforo radiactivo-32 es ³² PO ₄ ^3-. También un estudio con las proporciones de isótopos estables podría incluir la molécula ¹⁸ O ¹⁶ O.

Un subíndice de la izquierda se utiliza a veces para indicar de forma redundante el número atómico . Por ejemplo, ₈ O ₂ para dioxígeno y ¹⁶ ₈ O ₂ para los más abundantes especies isotópicas de dioxígeno. Esto es conveniente cuando se escribe ecuaciones para reacciones nucleares, a fin de mostrar el equilibrio de carga más claramente.

Formula empírica

En la química , la fórmula empírica de una sustancia química es una simple expresión de la cantidad relativa de cada tipo de átomo o la relación de los elementos en el compuesto. Las fórmulas empíricas son el estándar para compuestos iónicos, tales como CaCl _2, y por macromoléculas, tales como SiO _2. Una fórmula empírica no hace referencia a isomería, estructura o número absoluto de átomos. El término empírica se refiere al proceso de análisis elemental, una técnica de química analítica utiliza para determinar la composición porcentual relativa de una sustancia química pura por el elemento.

Por ejemplo hexano tiene una fórmula molecular de C ₆ H _14, o estructuralmente CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH _3, lo que implica que tiene una estructura de cadena de 6 de carbono , átomos y 14 de hidrógeno átomos. Sin embargo, la fórmula empírica de hexano es C ₃ H _7. Del mismo modo la fórmula empírica de peróxido de hidrógeno , H ₂ O _2, es simplemente HO expresando la proporción de 1: 1 de los elementos que lo componen.

Átomos atrapados

El símbolo @ ("a") indica un átomo o molécula atrapado dentro de una jaula, pero no unido químicamente a la misma. Esta notación se hizo popular en la década de 1990 con el descubrimiento de jaulas fullereno, que pueden atrapar átomos como La formen La @ C ₆₀ o La @ C _82, por ejemplo. Un ejemplo no fullereno es [Como @ Ni ₁₂ Como _20] ^3-, un ion en el que uno como un átomo está atrapado en una jaula formada por los otros 32 átomos.

Fórmulas para no estequiométricas

Las fórmulas químicas más a menudo usan números enteros para cada elemento. Sin embargo, existe toda una clase de compuestos, denominados compuestos no estequiométricos, que no pueden ser representados por números enteros pequeños. Tal fórmula puede escribirse usando fracciones decimales , como en Fe _0,95 O, o podría incluir una parte variable representada por una letra, como en Fe _1-x O, donde x es normalmente mucho menor que 1.

Formas generales para compuestos orgánicos

Fórmula química utilizada para una serie de compuestos que difieren unos de otros por una unidad de constante se llama fórmula general. Tal serie se llama la serie homóloga, mientras que sus miembros son llamados homólogos. La Sistema Hill es una convención común para escribir y ordenar fórmulas.

Sistema de Colina

El sistema Hill es un sistema de escritura fórmulas químicas tales que el número de carbono átomos en una molécula se indica primero, el número de hidrógeno átomos siguiente, y luego el número de todos los otros elementos químicos , posteriormente, en orden alfabético. Cuando la fórmula no contiene carbono, todos los elementos, incluyendo el hidrógeno, se enumeran alfabéticamente.