Kjemisk formel

En kjemisk formel (også kalt molekylær formel eller molekylformel) er en konsis måte å uttrykke informasjon om atomene som utgjør en bestemt kjemisk forbindelse. Den identifiserer hver type grunnstoff etter dets kjemiske symbol og identifiserer antallet atomer av det grunnstoffet som er i hvert avgrensede molekyl av den forbindelsen. Antallet atomer (hvis større enn ett) blir angitt med senket skrift (selv om bøker fra 1800-tallet ofte brukte hevet skrift). For ikke-molekylære substanser angir senket skrift forholdstallet mellom elementene i den empiriske formelen. En kjemisk formel som blir brukt for en rekke forbindelser som skiller seg fra hverandre med en konstant enhet kalles generell formel. En slik serie blir kalt en homolog serie mens medlemmene i den blir kalt homologer. Hill-systemet er en vanlig konvensjon for å skrive og sortere formler.

Molekylformler og strukturformler

Et eksempel, metan, et enkelt molekyl som består av ett karbon-atom bundet til fire hydrogen-atomer, har den kjemiske formelen:

CH₄

og glukose med seks karbon-atomer, tolv hydrogen-atomer og seks oksygen-atomer har kjemisk formel:

C₆H₁₂O₆.

En kjemisk formel kan også gi informasjon om typer og romlig organisering av bindinger i kjemikalien, selv om den ikke nødvendigvis angir den eksakte isomeren. For eksempel består etan av to karbon-atomer men enkeltbinding til hverandre, hvert av dem har tre hydrogen-atomer bundet til seg. Dets kjemiske formel kan skrives som CH₃CH₃. Hvis det var en dobbeltbinding mellom karbon-atomene (og hvert karbon følgelig hadde to hydrogen), kunne man ha skrevet den kjemiske formelen: CH₂CH₂, og det faktum at det er en dobbeltbinding mellom karbon-atomene blir antatt. En mer eksplisitt og korrekt metode er imidlertid å skrive H₂C:CH₂ eller H₂C=CH₂. De to prikkene eller linjene indikerer at en dobbeltbinding forbinder atomene på hver side av dem.

En trippelbinding kan bli uttrykt med tre prikker eller linjer, og hvis det kan oppstå uklarhet kan en enkelt prikk eller linje bli brukt til å indikere en enkeltbinding.

Molekyler med flere funksjonelle grupper som er like kan bli uttrykt på følgende måte: (CH₃)₃CH. Imidlertid impliserer dette en ulik struktur enn andre molekyler som kan dannes ved bruk av de samme atomene (isomerer). Formelen (CH₃)₃CH impliserer en kjede av tre karbon-atomer, med det midtre karbon-atomet bundet til et annet karbon.

Og de gjenværende bindingene på karbonene går alle til hydrogen-atomer. Det samme antallet atomer (10 hydrogen og 4 karbon, eller C₄H₁₀) kan riktignok bli brukt til å lage en rett kjede: CH₃CH₂CH₂CH₃.

Alkenet but-2-ene har to isomerer som den kjemiske formelen CH₃CH=CHCH₃ ikke identifiserer. Den relative plasseringen av de to metyl-gruppene må angis med ytterligere notasjon som viser hvorvidt metyl-gruppene er på den samme siden av dobbeltbindingen (cis eller Z) eller på motsatte sider av hverandre (trans eller E).

Polymerer

For polymerer blir parenteser brukt til å omslutte det elementet som blir gjentatt. For eksempel er et hydrokarbon-molekyl som er beskrevet som: CH₃(CH₂)₅₀CH₃ et molekyl med 50 repeterende enheter. Hvis antallet repeterende enheter er ukjent eller variabelt, kan bokstaven n brukes til å angi dette: CH₃(CH₂)_nCH₃.

Ioner

For ioner kan ladningen på et bestemt atom bli angitt ved hevet tekst på høyre side. For eksempel Na⁺, eller Cu²⁺. Den totale ladningen på et ladd molekyl eller et fleratomisk ion kan også bli vist på denne måten. For eksempel: hydronium, H₃O⁺ eller sulfat, SO₄^2-.

Isotoper

Selv om isotoper er mer relevante innen kjernekjemi eller stabil isotop-kjemi enn i konvensjonell kjemi, kan ulike isotoper bli angitt med hevet skrift på venstre side i en kjemisk formel. For eksempel er fosfat-ionet som inneholder radioaktivt fosfor-32 ³²PO₄^3-. En studie som inkluderer stabile forholdstall mellom isotoper kan og inneholde ¹⁸O:¹⁶O.

Senket skrift på venstre side blir noen ganger unødvendig brukt for av praktiske grunner å angi atomnummeret.

Empirisk formel

I kjemi er den empiriske formelen til en kjemikalie en enkel beskrivelse av det relative antall av hver atom-type eller forholdstall mellom grunnstoffene i den. Empiriske formler er standarden for ioniske forbindelser, slik som CaCl₂, og for makromolekyler, slik som SiO₂. En empirisk formel gir ingen informasjon om isomerisme, struktur eller det absolutte antall atomer. Termen empirisk henviser til grunnstoffanalyse, en teknikk innen analytisk kjemi anvendt for å fastslå den relative prosentvise sammensetningen av en ren kjemisk substans etter grunnstoff.

For eksempel kunne heksan ha en kjemisk formel CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, noe som ville fortelle at det har en rett kjedestruktur, 6 karbon-atomer og 14 hydrogen-atomer. Molekylformelen for heksan er C₆H₁₄, men den empiriske formelen for det samme molekylet vil være C₃H₇, idet det er forholdstallet 3:7 man kommer fram til ved støkiometriske analyser.

Ikke-støkiometriske formler

Hovedartikkel: Ikke-støkiometrisk forbindelse

Kjemiske formler bruker som oftest naturlige tall for hvert av grunnstoffene. Det finnes imidlertid hele klasser av forbindelser, kalt ikke-støkiometriske forbindelser, som ikke kan angis med veldefinerte naturlige tall. En slik formel kan skrives ved å bruke reelle tall, som i Fe_0.95O, eller den kan inneholde en variabel del som blir representert av en bokstav, som i Fe_1–xO.

Se også

Litteratur

Chang, Raymond (2008). General chemistry : the essential concepts (5 utg.). Boston. McGraw-Hill. ISBN 9780071102261.
Chang, Raymond; Goldsby, Kenneth A. (2014). General chemistry : the essential concepts (7 utg.). New York. McGraw-Hill. ISBN 9781259060427.