Часть И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

Раздел 3. ХИМИЧЕСКИЙ СВЯЗЬ

§ 3.8. Структурные формулы

Состав соединения изображается в виде химических формул: эмпирических, электронных и структурных. Как пример запишем соответствующие формулы молекул водорода, воды, аммиака и метана.

Эмпирические формулы: Н₂ Н₂O NH₃ СН₄

Электронные формулы:

Структурные формулы:

Эмпирические, или молекулярные формулы отражают только качественный и количественный состав молекул, то есть вид и число атомов в соединении.

Электронные формулы состоят из символов элементов, вокруг которых точками обозначают электроны внешнего уровня, а между атомами - связывающие электронные пары. Они показывают порядок соединения атомов в молекуле, а также природу химической связи и механизм образование молекулы из атомов, а потому часто применяются для объяснения поведения соединений в различных реакциях. Двумя точками между атомами в электронных формулах обозначают места перекрывания электронных облаков, а значит, и наибольшую плотность связующего двохелектронної облака.

Структурные и электронные формулы, или формулы строения, - это формулы, в которых каждая связующая электронная пара изображается черточкой (штрихом). Они, как и электронные формулы показывают порядок соединения атомов в молекуле, их взаимосвязь. Для упрощения структурных формулы принято изображать в сокращенном виде, отмечая только связи между атомами, образуют цепь. Например, этан СН₃-СН₃, этилен СН₂=СН₂, ацетилен СН=СН, бутан СН₃-СН₂-СН₃-СН₃. Структурная формула не указывает пространственного размещения атомов в молекулах, как правило довольно сложного. Показать его можно с помощью моделей - кулестержневих и масштабных (рис. 3.19).

В первых шары-атомы соединенные посредством стержней, символизирующие валентные связи, во вторых пластилиновые шары вдавленные друг в друга, демонстрируя заполнение пространства молекулы. Обе модели наглядно передают форму молекулы. Модель молекулы метана, где карбон соединен с четырьмя одинаковыми атомами водорода, можно представить в виде тетраэдра (правильного четырехгранника): в центре его размещен атом карбона, в вершинах - атомы водорода (см. рис. 3.11). Итак, четыре валентности углерода направлены в пространстве к четырем вершин тетраэдра. Эти направления сохраняются и во время образования карбоновых цепей. Молекулу этана можно представить в виде фигуры, состоящей из Двух тетраэдров, соединенных вершинами (рис. 3.20), и т.д.

Рис. 3.19. Модели молекулы: а - кулестержневі; б - масштабные

Рис. 3.20. Молекула этана

В химии обычно пользуются структурными формулами, помня, что атомы имеют пространственное размещение. Эти формулы применяют только для соединений с ковалентними связями, имеющих молекулярные кристаллические решетки. К последним относятся большинство органических соединений, многие кислот и некоторые оксиды неметаллов.