Как читать химическую формулу?

Символы и индексы

Каждая формула строится из символов элементов. Каждый символ начинается с заглавной буквы, поэтому видно, где заканчивается один элемент и начинается следующий: NaCl содержит Na (натрий) и Cl (хлор).

Индекс — это маленькое число, записанное сразу после символа и ниже строки. Он показывает, сколько атомов этого элемента присутствует, а если индекса нет, число равно 1. В CO₂ 1 атом углерода и 2 атома кислорода. В глюкозе C₆H₁₂O₆ 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, всего 24 атома.

Индекс относится только к символу, стоящему прямо перед ним. В H₂O цифра 2 считает атомы водорода, а не кислорода.

Скобки

В некоторых формулах группа атомов заключена в скобки — обычно это многоатомный ион, встречающийся более одного раза. Индекс после закрывающей скобки умножает каждый атом внутри неё.

Гидроксид кальция Ca(OH)₂ содержит один атом кальция и две группы OH. Умножьте каждый атом внутри скобок на 2: кислород 1 × 2 = 2 и водород 1 × 2 = 2. Значит, в Ca(OH)₂ 1 атом кальция, 2 атома кислорода и 2 атома водорода, всего 5 атомов.

Попробуйте формулу посложнее: сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃. Здесь 2 атома алюминия. Внутри скобок 1 атом серы и 4 атома кислорода, а 3 снаружи умножает оба, давая 3 атома серы и 12 атомов кислорода. Всего получается 2 + 3 + 12 = 17 атомов.

Коэффициенты

В химических уравнениях перед формулой часто стоит число обычного размера, например 3H₂O. Это коэффициент. Он показывает, сколько молекул или формульных единиц, и умножает каждый атом в формуле.

3H₂O означает три молекулы воды. В каждой 2 атома водорода и 1 атом кислорода, поэтому всего 3 × 2 = 6 атомов водорода и 3 × 1 = 3 атома кислорода. Когда в формуле есть и коэффициент, и скобки, умножайте на оба: 2Ca(OH)₂ содержит 2 атома кальция, 2 × 2 = 4 атома кислорода и 4 атома водорода.

Заметьте разницу между 2O и O₂. 2O означает два отдельных атома кислорода, а O₂ — это одна молекула из двух связанных атомов кислорода.

Гидраты и точка посередине

Некоторые кристаллы удерживают молекулы воды внутри своей структуры. Такие соединения называются гидратами, а в их формулах точка посередине показывает присоединённую воду. Пентагидрат сульфата меди(II) записывается CuSO₄·5H₂O, и 5H₂O означает пять молекул воды на каждую единицу CuSO₄. Здесь точка не означает умножения, она означает «вместе с».

Чтобы сосчитать атомы, сложите две части. CuSO₄ даёт 1 атом меди, 1 атом серы и 4 атома кислорода, а 5H₂O — 10 атомов водорода и 5 атомов кислорода. Всего это 1 Cu, 1 S, 9 O и 10 H, то есть 21 атом.

Можно даже увидеть, как работает вода. Эти кристаллы ярко-синие, но при сильном нагревании вода удаляется, и остаётся белый порошок безводного CuSO₄.

Пошаговый метод

Чтобы сосчитать атомы в любой формуле, проходите её по порядку. Сначала перечислите каждый элемент по его символу. Затем прочитайте каждый индекс, принимая за 1 там, где его нет. В-третьих, умножьте атомы внутри скобок на число после них. В-четвёртых, для гидрата прибавьте атомы части после точки. Наконец, умножьте каждое число на коэффициент впереди, если он есть.

Ещё один совет: маленькое число вверху со знаком + или − — это заряд, а не количество. В сульфат-ионе SO₄²⁻ 1 атом серы и 4 атома кислорода, а вся группа несёт заряд −2.