Для

обозначения состава молекул простых и сложных веществ пользуются химическими формулами. Все молекулы данного вещества одинаковы, поэтому химическая формула выражает состав не только отдельной молекулы, но и всего химического соединения. Химическая формула вещества показывает, из каких элементов состоит данное вещество и сколько атомов каждого элемента входит в состав его молекулы.

Химическая формула позволяет вычислить молекулярную массу веществ, а также массу и процентное содержание входящих в его состав элементов.

Пример.

Вычислим процентный состав карбоната калия. Молекулярная масса M(K2CO3) = 2 · 3,91 + 12 + 3 · 16 = 138,2. Следовательно, содержание калия равно 56,59 % , содержание углерода — 8,68 % , содержание кислорода — 34,73 % .

Если известно процентное содержание каждого элемента, входящего в состав данного вещества, можно установить формулу этого вещества.

Пример.

Выведем формулу углеводорода, содержащего 83,72 % углерода и 16,28 % водорода. Плотность паров этого углеводорода по водороду равна 43.

Предположим, что в молекулу этого углеводорода входят x атомов углерода и y атомов водорода, т. е. углеводород имеет формулу CxHy. Масса углерода в этом соединении составит 12 · x, а водорода 1 · y. Очевидно, соотношение масс углерода и водорода будет равно соотношению процентного содержания этих элементов в углеводороде:

12x : y = 83,72 : 16,28.

Разделим соответствующие члены этой пропорции на атомные массы углерода и водорода:

.

Разделим в правой части пропорции на меньшее из них:

x : y = 1 : 2,33,

а затем умножим числа в правой части пропорции на 3:

x : y = 3 : 6,99.

Из найденного видно, что в исходном углеводороде на 3 атома углерода приходится 7 атомов водорода. Этому условию отвечает ряд соединений: C3H7, C6H14, C9H21 и т. д.

Химическая формула, показывающая соотношение атомов в молекуле, выраженное минимальными числами, называется простейшей. Следовательно, C3H7 является простейшей формулой искомого углеводорода.

Для нахождения истинной химической формулы соединения необходимо знать его молекулярную массу. По условию задачи плотность углеводорода по водороду равна 43. Следовательно, его молекулярная масса согласно уравнению М = 2 DH будет равна 2 · 43 = 86.

Найденная величина вдвое превышает молекулярную массу, отвечающую простейшей формуле C3H7, следовательно, истинная формула искомого углеводорода C6H14.

Пример.

Выведем простейшую формулу соединения, содержащего 17,1 % кальция, 1,7 % водорода, 26,5 % фосфора и 54,7 % кислорода. Запишем формулу искомого соединения следующим образом: CaXHyPzOv. Принимая во внимание процентный состав соединения, записываем:

40x : y : 31z : 16v = 17,1 : 1,7 : 26,5 : 54,7,

и далее:

x : y : z : v =

x : y : z : v = 0,43 : 1,7 : 0,86 : 3,42.

Разделив числа в правой части соотношения на меньшее из них, получим:

x : y : z : v = 1 : 3,85 : 2 : 7,95.

Полученные данные позволяют заключить, что простейшая формула искомого соединения — CaH4P2O8 или Ca(H2­PO4)2.

Часто для большей наглядности химические соединения изображают графически, показывая последовательность, в которой атомы соединены друг с другом в молекуле данного вещества. При этом символ каждого элемента снабжается количеством черточек, равным валентности элемента в этом соединении. Изображая те или иные соединения графически, необходимо следить, чтобы все единицы валентности атомов, входящих в молекулу этого соединения, были взаимно насыщены.