Графические изображения формул неорганических соединений

При графическом изображении формул веществ указывается последовательность расположения атомов в молекуле с помощью, так называемых валентных штрихов (термин «валентный штрих» предложил в 1858 г. А. Купер для обозначения химических сил сцепления атомов), иначе называемых валентной чертой (каждая валентная черта, или валентный штрих, эквивалентны одной паре электронов в ковалентных соединениях или одному электрону, участвующему в образовании ионной связи). Часто неправильно принимают графическое изображение формул за структурные формулы, приемлемые только для соединений с ковалентной связью и показывающие взаимное расположение атомов в молекуле.

Так, формула Nа—СL не является структурной, так как NаСI — ионное соединение, в его кристаллической решетке отсутствуют молекулы (молекулы NаСL существуют только в газовой фазе). В узлах кристаллической решетки NаСI находятся ионы, причем каждый Nа⁺ окружен шестью хлорид-ионами. Это графическое изображение формулы вещества, показывающее, что ионы натрия не связаны между собой, а с хлорид-ионами. Не соединяются между собой и хлорид-ионы, они соединены с ионами натрия.

Покажем это на примерах. Мысленно предварительно «разбиваем» лист бумаги на несколько столбцов и выполняем действия согласно алгоритмам по графическому изображению формул оксидов, оснований, кислот, солей в следующем порядке.

Графическое изображение формул оксидов (например, Аl₂O₃)

                                                                                        III II

1. Определяем валентность атомов элементов в Аl₂O₃

2. Записываем химические знаки атомов металлов на первое место (первый столбец). Если атомов металлов больше одного, то записываем и в один столбец и обозначаем валентность (число связей между атомами) валентными штрихами

З. Второе место (столбец), тоже в один столбец, занимают химические знаки атомов кислорода, причем к каждому атому кислорода должно подходить по два валентных штриха, так как кислород двухвалентен

                                                                                                      lll   ll  l

Графическое изображение формул оснований (например Fе(ОН)₃)

1. Определяем валентность атомов элементов Fе(ОН)₃

2. На первом месте (первый столбец) пишем химические знаки атомов металла, обозначаем их валентность Fе

З. Второе место (столбец) занимают химические знаки атомов кислорода, которые присоединяются одной связью к атому металла, вторая связь пока «свободна»

  

4. Третье место (столбец) занимают химические знаки атомов водорода, присоединяющихся на  «свободную» валентность атомов кислорода

Графическое изображение формул кислот (например, Н₂SO₄)

                                                                                       l  Vl  ll

1. Определяем валентность атомов элементов Н₂SO₄.

2. На первом месте (первый столбец) пишем химические знаки атомов водорода в один столбец с обозначением валентности

Н—

Н—

З. Второе место (столбец) занимают атомы кислорода, присоединяясь одной валентной связью к атому водорода, при этом вторая валентность каждого атома кислорода пока «свободна»

Н— О —

Н— О —

4. Третье место (столбец) занимают химические знаки атомов кислотообразователя с обозначением валентности

5. На «свободные» валентности атома кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

Графическое изображение формул солей

Средние соли (например, Fe₂SO₄)₃) В средних солях все атомы водорода кислоты замещены на атомы металла, поэтому при графическом изображении их формул первое место (первый столбец) занимают химические знаки атомов металла с обозначением валентности, а далее — как в кислотах, то есть второе место (столбец) занимают химические знаки атомов кислорода, третье место (столбец) — химические знаки атомов кислотообразователя, их три и они присоединяются к шести атомам кислорода. На «свободные» валентности кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

  

Кислые соли (например, Ва(Н₂PO₄)₂) Кислые соли можно рассматривать как продукты частичного замещения атомов водорода в кислоте атомами металла, поэтому при составлении графических формул кислых солей на первое место (первый столбец) записывают химические знаки атомов металла и водорода с обозначением валентности

Н—

Н—

Ва =

Н—

Н—

Второе место (столбец) занимают химические знаки атомов кислорода

Третье место (столбец) — химические знаки атомов кислотообразователя,  на «свободные»  валентности кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

Основные соли (например, А1ОНSO₄) Основные соли определяем, чем как продукт частичного замещения группы ОН основания на кислотный остаток. При составлении графических формул основных солей первое место (столбец) занимают химические знаки атомов металлов с обозначением валентности, второе (столбец) — химические знаки атомов металлов кислорода, третье — химические знаки атомов водорода и кислотообразователя с обозначением соответствующей валентности. На «свободные»  валентности атома кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

По графическому изображению формул веществ можно судить об их свойствах, определяют истинную степень окисления, например, Na⁺¹–О^-1 –О^-1– Na⁺¹    или в органических соединениях 

Структурная формула  Фосфата кальция 

Ca₃(PO₄)₂      Ca⁺²₃(P⁺⁵O^-2₄)₂