Большая энциклопедия нефти и газа. Химическая формула

Cтраница 1

Брутто-формула четырех продуктов фотохимического превращения эрготамина и эрготаминина СЯЗНЯ О Ы5 соответствует присоединению к молекуле каждого из изомерных алкалоидов молекулы воды. Гидроксильная группа присоединяется, по-видимому, к атому углерода 10, менее гидрированному, так как легкость ликвидации этой гидроксильной группы при восстановительном расщеплении натрием в бу-таноле свидетельствует о том, что здесь мы имеем дело с третичной гидроксильной группой.  

Брутто-формула - это, конечно, неплохо, но с помощью масс-спектрометрии можно добиться куда большего. Ведь до сих пор мы получали информацию, не зная о поведении вещества под действием электронного удара ровно ничего, кроме того факта, что молекула при ударе теряет электрон. Если бы дело этим ограничивалось, то масс-спектр любого чистого вещества, так же как и его хроматограмма, состоял бы из одного-единственного пика - того, что соответствует так называемому молекулярному иону. Однако в действительности спектр состоит из целого набора пиков, характерного для данного вещества. Значит, не все молекулярники долетают до датчика в целости и сохранности. Избыточная энергия, полученная ими при электронном ударе, заставляет часть из них по пути распадаться. Картина распада каждого данного вещества всегда одна и та же: распад происходит не как попало, а по определенным законам - так, чтобы получались наиболее устойчивые осколки.  

Брутто-формула - единственный ключ для пользования Указателем, Это вызвано тем, что в формульном указателе в большинстве случаев использованы названия соединений, принятые в первоисточниках. Поэтому, естественно, они не даются в единой номенклатурной системе. К сожалению, введение дублирующих названий по единой номенклатурной системе сделало бы это издание чрезмерно громоздким.  

Брутто-формула свидетельствует о ФН углеводорода, равной пяти. Следовательно, до анализа УФ-спектра нам известно, что углеводород содержит бензольное кольцо, олефиновую связь и два насыщенных С-атома. Концевое поглощение и плечо следует приписать соответственно Е - и fi - полосам изолированноро бензольного хромофора. Наиболее информативна полоса при 236 нм. Положение и относительно высокая интенсивность этой полосы позволяют считать ее / (- полосой и заключить о наличии сопряженного хромофора. В нашем случае таковым может быть только стиральный хромофор.  

Брутто-формулы рядов, входящих в одну и ту же гомологическую группу, связаны некоторыми общими соотношениями, определяющими число и тип гетероатомов в них и формальную непредельность членов ряда.  

Брутто-формулы синтезированных спиртов подтверждены данными элементарного анализа 3 5-динитробензоатов.  

Брутто-формула большинства исследованных дитизонатов достаточно точно установлена, однако имеется еще много неясностей в вопросах, касающихся их строения. Особенно большие затруднения встречаются при объяснении структуры двузамещенных дитизонатов.  

Брутто-формулу СуНа имеет толуол.  

Из брутто-формулы следует, что молекула вещества имеет кратные связи. По соотношению углерода и водорода в молекуле можно сказать, что это может быть либо соединение с двумя тройными связями в молекуле, либо алифатическое соединение с четырьмя двойными связями, либо ароматическое соединение с алкильными заместителями в бензольном кольце.  

Брутто-формула вещества я его превращение в толуол свидетельствуют о том, что это метилциклогексадиен. Он способен присоединять ыалеиновый ангидрид что характерно для сопряженных диенов.
Брутто-формула вещества надежно определяется только сочетанием элементного анализа с определением молекулярной массы.
Определение брутто-формулы вещества требует, таким образом, анализа гомологических серий осколочных ионов и характеристических разностей.
Как устанавливается брутто-формула вещества.
Кроме спектра ПМР и брутто-формулы вещества для установления структурной формулы имеются данные о его природе или происхождении, без которых однозначная интерпретация спектра была бы невозможна.
В начале каждой статьи приведена брутто-формула вещества, его название и дана структурная формула. Поиск необходимого вещества в справочнике производится по известной брутто-формуле и формульному указателю или по известному названию и алфавитному указателю, расположенным в конце справочника.
В первой графе всех таблиц приводится брутто-формула вещества, в следующей графе - его химическая формула. Затем указана температура, при которой проведены измерения. Для галогенов (кроме иода) приведены только данные, полученные при стандартной для ЯКР температуре жидкого азота (77 К) - Данные для других температур приводятся в случае отсутствия измерений при 77 К, что оговаривается в примечаниях.
Методы масс-спектрометрии используются для идентификации веществ, определения брутто-формул веществ и их химического строения. Важными для химии являются такие физические характеристики, как потенциал ионизации и энергия разрыва химических связен.
Для нахождения какого-либо соединения в формульном указателе надо предварительно подсчитать брутто-формулу вещества и расположить элементы по системе Хилла: для неорганических веществ в алфавитном порядке, например Н3О4Р (фосфорная кислота), CuO4S (сульфат меди), O7P2Zn2 (пирофосфат цинка) и пр.
Для нахождения какого-либо соединения в формульном указателе надо предварительно подсчитать брутто-формулу вещества и расположить элементы по системе Хилла: для неорганических веществ в алфавитном порядке, например НзО4Р (фосфорная кислота), CuO4S (сульфат меди), O7P2Zn2 (пирофосфат цинка) и пр.
Возможности масс-спектрометрии низкого разрешения не позволяют разделить вторую и третью стадии групповой идентификации, и определение брутто-формулы вещества проводят одновременно с ограничением числа возможных вариантов его отнесения к конкретным гомологическим рядам. По определению гомологическая группа объединяет ряды соединений, массовые числа которых сравнимы по модулю 14, в том числе - изобарные. В некоторых случаях изобарные соединения разных рядов обладают аналогичными закономерностями фрагментации, что проявляется в сходстве их масс-спектров низкого разрешения.
Масса молекулярного иона (180 1616) измерена с высокой точностью, что позволяет сразу определить брутто-формулу вещества.
Исходя из изложенного, в элементном анализе органических соединений предложены безнавесочные методы определения стехиометрии молекул, характеризующих брутто-формулу вещества. В основном эти методы предназначены для выяснения стехиометрии элементов-органогенов: углерода, водорода и азота. Они основаны на сравнении аналитических сигналов продуктов-минерализации пробы вещества. В качестве таких сигналов служат, например, площади хроматографических пиков, объемы титранта, общего для двух элементов, и др. Таким образом возможна работа без весов с микро - и ультрамикроколичествами.
Количественный анализ полимеров включает в себя следующие вопросы: 1) количественный элементный анализ, позволяющий устанавливать брутто-формулу вещества; 2) определение числа функциональных и концевых групп в полимерных цепях; 3) определение мол.
Точные значения молекулярного веса могут быть получены из масс-спектров и положены в основу определенных альтернативных предположений о брутто-формуле вещества, его качественном и количественном составах. Так, в частности, нечетная величина молекулярного веса может служить доказательством присутствия в молекуле одного (трех, пяти, вообще - нечетного числа) атома азота: азот - единственный элемент-органоген с нечетной валентностью при четном ато. Напротив, четный молекулярный вес указывает на отсутствие азота или на возможность наличия четного числа его атомов. Таким образом, например, органическое вещество с М 68 может иметь лишь три брутто-формулы: CsHs, 4 6 или СзН, и учет их существенно облегчит истолкование спектральных данных и окончательный выбор структуры.

Еще более ценным источником необходимой дополнительной информации служат данные количественного (элементного) анализа, которые в сочетании с определением молекулярной массы позволяют установить брутто-формулу вещества.
Еще более ценным источником необходимой дополнительной информации служат данные количественного (элементного) анализа, ко: торые в сочетании с определением молекулярного веса позволяют установить брутто-формулу вещества. Классические (химические) методы установления брутто-формулы теперь все чаще заменяются масс-спект-рометрическими, основанными на точном измерении интенсивности изотопных линий молекулярных ионов или очень точном измерении массовых чисел на спектрометрах высокого разрешения.
Еще более ценным источником необходимой дополнительной информа: ции служат данные количественного (элементного) анализа, которые в сочетании с определением молекулярной массы позволяют установить брутто-формулу вещества.
Заметьте, это редкий случай, когда брутто-формула отвечает одному веществу. Обычно на основании этих данных мы можем указать только брутто-формулу вещества, но не структурную формулу. А часто мы даже не можем соотнести вещество с определенным классом. Для получения структурной формулы вещества необходимы дополнительные данные о химических свойствах этого вещества.
Элементный анализ используют для количественного определения органических и элементорганических соединений, содержащих азот, галогены, серу, а также мышьяк, висмут, ртуть, сурьму и другие элементы. Элементный анализ может быть также применен для качественного подтверждения наличия этих элементов в составе исследуемого соединения или для установления или подтверждения брутто-формулы вещества.
Последний ряд менее вероятен, так как его признаком является наличие в спектрах интенсивных пиков 4 - й гомологической группы, которых в рассматриваемом случае нет. Последующую детализацию отнесения можно однозначно провести по спектрам ионных серий (см. раздел 5.5), однако, учитывая высокую интенсивность пиков молекулярных ионов в данном спектре, целесообразно уточнить брутто-формулу вещества с использованием изотопных сигналов.
Понятие гомологии является одним из важнейших в органической химии, и гомологические ряды составляют основу современной классификации органических соединений. Вопросы принадлежности соединений к разным гомологическим рядам весьма важны и связаны, например, с проблемами изомерии в органической химии , в частности с созданием эффективных алгоритмов определения числа возможных изомеров по брутто-формуле вещества с помощью ЭВМ.
Схемп щшбора для количественного элементного анализа. В элементном анализе существует тенденция к уменьшению ручного труда и увеличению точности определений. Развитие приборной техники позволило в самые последние годы разработать прибор для автоматического элементного анализа, в котором образующиеся при сжигании образца диоксид углерода, вода и азот током гелия направляются в присоединенный к прибору газовый хроматограф, с помощью которого осуществляется их одновременное количественное определение. С другой стороны, использование масс-спектрометра, высокого разрешения (см. раздел 1.1.9.3) позволяет простым способом определить брутто-формулу вещества без проведения количествейного элементного анализа.
Разработан диалоговый режим работы системы РАСТР. Обмен информацией между человеком и ЭВМ осуществляется через алфавитно-цифровой дисплей. Программа производит опрос работающего, одновременно указывая форму ответа. Требуется информация о видах экспериментальных спектров, имеющихся в наличии, о их признаках и спектральных параметрах. После ввода всей спектральной информации и брутто-формулы вещества оператор указывает режим построения импликаций - логических соотношений между признаками спектра и структурой соединения. Оператор имеет возможность вносить и них любые изменения: исключать или добавлять сведения к библиотечным фрагментам, убирать какие-либо импликации или добавлять новые. В результате решения системы согласованных логических уравнений на дисплей выдаются наборы фрагментов, удовлетворяющие спектрам и химической информации.
При обработке масс-спектров вручную необходимой стадией идентификации является определение класса вещества. Эта стадия в явном или неявном виде включена также во многие сложные алгоритмы идентификации, предназначенные для ЭВМ. Подобная операция может быть проделана и в том случае, когда масс-спектр определяемого вещества ранее не был известен, но хорошо изучены закономерности фрагментации класса соединений, к которому оно относится. Это возможно на основе общих для данного класса или гомологического ряда качественных и количественных закономерностей фрагментации. Если для неизвестного компонента удалось зарегистрировать столь важный для идентификации пик, как пик молекулярного иона, то, в сочетании с информацией о классе соединения, молекулярная масса позволяет определить брутто-формулу вещества. Следует отметить, что использование изотопных пиков для определения брутто-формулы при хромато-масс-спектромет-рическом анализе имеет ограниченное значение и возможно только при высокой интенсивности этих пиков и пика молекулярного иона. Для отдельных групп изомеров ароматических и парафиновых углеводородов разработаны алгоритмы индивидуальной идентификации, построенные с учетом некоторых количественных особенностей их масс-спектров.

Одним из первых начал использовать их русский химик А. А. Иовский .

Химическая формула может обозначать или отражать :

• 1 молекулу (а также ион , радикал …) или 1 моль конкретного вещества ;
• качественный состав: из каких химических элементов состоит вещество;
• количественный состав: сколько атомов каждого элемента содержит молекула (ион, радикал…).

Например, формула HNO 3 обозначает:

• 1 молекулу азотной кислоты или 1 моль азотной кислоты;
• качественный состав: молекула азотной кислоты состоит из водорода , азота и кислорода ;
• количественный состав: в состав молекулы азотной кислоты входят один атом водорода, один атом азота и три атома кислорода.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Химическая формула вещества. Химия. 8 класс

Урок 1- Химические формулы

Химическая формула. Химический элемент. Вещество. Первоначальные понятия в химии.

Субтитры

Виды

В настоящее время различают следующие виды химических формул:

• Простейшая формула . Может быть получена опытным путём через определение соотношения химических элементов в веществе с применением значений атомной массы элементов. Так, простейшая формула воды будет H 2 O, а простейшая формула бензола CH (в отличие от C 6 H 6 - истинной, ). Атомы в формулах обозначаются знаками химических элементов, а относительное их количество - числами в формате нижних индексов.
• Истинная формула . Молекулярная формула - может быть получена, если известна молекулярная масса вещества. Истинная формула воды Н 2 О, что совпадает с простейшей. Истинная формула бензола С 6 Н 6 , что отличается от простейшей. Истинные формулы также называют брутто -формулами . Они отражают состав, но не структуру молекул вещества. Истинная формула показывает точное количество атомов каждого элемента в одной молекуле. Этому количеству отвечает [нижний] индекс - маленькая цифра после символа соответствующего элемента. Если индекс равен 1, то есть в молекуле присутствует только один атом данного элемента, то такой индекс не указывают.
• Рациональная формула . В рациональных формулах выделяются группы атомов, характерные для классов химических соединений. Например, для спиртов выделяется группа -ОН . При записи рациональной формулы такие группы атомов заключаются в круглые скобки (ОН). Количество повторяющихся групп обозначаются числами в формате нижних индексов, которые ставятся сразу за закрывающей скобкой. Квадратные скобки применяются для отражения структуры комплексных соединений . Например, К 4 - гексацианокобальтат калия . Рациональные формулы часто встречаются в полуразвернутом виде, когда часть одинаковых атомов показывается по отдельности для лучшего отражения строения молекулы вещества.
• Эмпирическая формула . Разные авторы могут использовать этот термин для обозначения простейшей , истинной или рациональной формулы.
• Структурная формула . В графическом виде показывает взаимное расположение атомов в молекуле. Химические связи между атомами обозначаются линиями (чёрточками). Различают двумерные (2D) и трёхмерные (3D) формулы. Двумерные представляют собой отражение структуры вещества на плоскости (также скелетная формула - попытки приблизить 3D-структуру на 2D-плоскости). Трёхмерные [пространственные модели] позволяют наиболее близко к теоретическим моделям строения вещества представлять его состав, и, зачастую (но не всегда), более полное (истинное) взаимное расположение атомов, угол связи и расстояния между атомами.

• Простейшая формула: С 2 Н 6 О
• Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: С 2 Н 6 О
• Рациональная формула: С 2 Н 5 ОН
• Рациональная формула в полуразвернутом виде: СН 3 СН 2 ОН

• Структурная формула (3D):

Примечания

1. Основные понятия химии
2. Различают эмпирическую и истинную формулы. Эмпирическая формула выражает простейшую формулу вещества (химического соединения), которую устанавливают путём элементного анализа. Так, анализ показывает, что простейшая , или эмпирическая , формула некоторого соединения соответствует CH. Истинная формула показывает, какое количество таких простейших групп CH содержится в молекуле. Представим истинную формулу в виде (CH) x , тогда при значении x = 2 имеем ацетилен C 2 H 2 , при x= 6 - бензол C 6 H 6 .
3. Строго говоря нельзя употреблять термины «молекулярная формула » и «молекулярная масса » соли, поскольку в солях нет молекул, а имеются только упорядоченные решётки, состоящие из ионов . Ни один из ионов натрия [катион] в структуре хлорида натрия не «принадлежит» какому-либо конкретному хлорид-иону [аниону]. Правильно говорить о химической формуле соли & соответствующей ей формульной массе . Поскольку химическая формула (истинная ) хлорида натрия - NaCl, формульная масса хлорида натрия определяется как сумма атомных масс одного атома натрия и одного атома хлора:
   1 атом натрия: 22,990 а. е. м.
   1 атом хлора: 35,453 а. е. м.
   -----------
   Итого: 58,443 а. е. м.
   Принято называть эту величину «молекулярной массой » хлорида натрия, и не возникает никаких недоразумений, если ясно отдавать себе отчёт, какую структуру имеет соль. Моль хлорида натрия имеет массу 58,443 г. В нём содержится 6,022·10 23 ионов натрия и 6,022·10 23 хлорид-ионов. Хотя они и не объединены попарно в молекулы, соотношение между числом тех и других ионов точно 1: 1.
4. Формулы соединений ионного типа [ и/или в предположении что они ионны - полярные ковалентные (промежуточные ионно-ковалентные) ] выражают лишь простейшее соотношение между ионами (катионами и анионами). Так, кристалл поваренной соли NaCl состоит из ионов Na + и Cl − , находящихся в соотношении 1:1, что обеспечивает электронейтральность соединения в целом. Рассуждая аналогично, отмечаем, что кристаллы CaF 2 состоят из Ca 2+ и F − в соотношении 1:2. Таким же образом К 4 состоит из катионов К + и [комплексных координационных ] анионов Co(CN) 6 4− в соотношении 4:1 (хотя данное соединение имеет более сложное координационно-комплексное кристаллическое строение). Аналогичным образом пирит Справочник химика. - Л. : Химия, 1971. - Т. II. - С. 397. - 1168 с. - 20 000 экз.