Hemijska formula

Hemijska formula je jedan od načina predstavljanja informacija o hemijskim proporcijama atoma koji čine određeni hemijski spoj ili molekulu, koristeći simbole hemijskih elemenata, brojeve, a ponekad i druge simbole, poput umetanja, crtica, zagrada, zareza i znakova plus (+) i minus (–). Oni su ograničeni na jednu tipografsku liniju simbola, koja može uključivati indekse i natpise. Hemijska formula nije hemijski naziv i ne sadrži riječi. Iako hemijska formula može podrazumijevati određene jednostavne hemijske strukture, to nije isto što i puna hemijska strukturna formula. Hemijske formule mogu u potpunosti odrediti strukturu samo najjednostavnijih molekula i hemijskih supstanci, i uglavnom su ograničenije snage hemijskih imena i strukturnih formula.

Najjednostavnije vrste hemijskih formula nazivaju se empirijske formule, koje koriste slova i brojeve koji označavaju numeričke proporcije atoma svake vrste. Molekulske formule označavaju jednostavne brojeve svake vrste atoma u molekulu, bez podataka o strukturi. Naprimjer, empirijska formula za glukozu je CH₂O(dvostruko više atoma vodika od ugljika i kisika), dok je njegova molekulska formula.

Hemijska formula je zapis sastava hemijskog spoja pomoću hemijskih simbola. Hemijska formula može biti:

• Empirijska formula, koja navodi elemente spoja u njihovom međusobnom omjeru. Primjer: C_nH_2n; u spoju označava omjer vodonika i ugljika 1:2. Spojevi s takvim sastavom su obično veliki, npr. svi alkeni ili cikloalkani.

• Strukturna formula, koja uz omjer pojedinog spoja navodi valenciju i razpored atoma u molekuli.
• Molekulska formula, koja navodi broj atoma elementa u pojedinom spoju. Primjer: butan - C₄H₁₀

${\displaystyle {\ce {H-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-H}}}$

Strukturna formula butana. Primjeri drugih hemijskih formula za butan su C2H5, molekulska formula C4H10 i kondenzirana (ili semistrukturna) formula CH3CH2CH2CH3.

Hemijska formula je jedan od načina predstavljanja informacija o hemijskim proporcijama atoma koji čine određeni hemijski spoj ili molekulu, koristeći simbole hemijskih elemenata, brojeve, a ponekad i druge simbole, poput umetanja, crtica, zagrada, zareza i znakova plus (+) i minus (–). Oni su ograničeni na jednu tipografsku liniju simbola, koja može uključivati indekse i natpise. Hemijska formula nije hemijski naziv i ne sadrži riječi. Iako hemijska formula može podrazumijevati određene jednostavne hemijske strukture, to nije isto što i puna hemijska strukturna formula. Hemijske formule mogu u potpunosti odrediti strukturu samo najjednostavnijih molekula i hemijskih supstanci, i uglavnom su ograničenije snage hemijskih imena i strukturnih formula.^{[1] [2]}

Najjednostavnije vrste hemijskih formula nazivaju se empirijske formule, koje koriste slova i brojeve koji označavaju numeričke proporcije atoma svake vrste. Molekulske formule označavaju jednostavne brojeve svake vrste atoma u molekulu, bez podataka o strukturi. Naprimjer, empirijska formula za glukozu je CH₂O(dvostruko više atoma vodika od ugljika i kisika), dok je njegova molekulska formula.

Tako npr. formula H₂O označava molekulu vode, koja se sastoji od dvaju atoma vodika (H) i jednog atoma kisika (O).

Spoj	Empirijska formula	Molekulska formula	Sažeta strukturna formula	Strukturna formula	Projekcijska formula
Hlorovodik	HCl	HCl	HCl	HCl
Acetatna kiselina	CH2O	C2H4O2	CH3-CO-OH
Etin	CH	C2H2	HCΞCH	H-CΞC-H
Benzen	CH	C6H6
Etanol	C2H6O	C2H6O	CH3-CH2-OH
Metoksimetan	C2H6O	C2H6O	CH3-O-CH3
Mliječna kiselina	CH2O	C3H6O3	CH3-CH(OH)-COOH
Glukoza	CH2O	C6H12O6	HOCH2-[CH(OH)]4-CHO	Fischerova

Formulsku jedinica je najmanji omjer broja aniona i kationa u ionskom spoju koji prikazujemo formulom spoja. Ionska tvar je ogroman skup aniona i kationa koji su povezani ionskom vezom (elektrostatskom). U ionskoj tvari naizmjenično su raspoređeni anioni i kationi, odnosno svaki anion je okružen određenim brojem kationa i obrnuto. Ne postoji molekula ionskog spoja već je cijeli spoj jedna „velika molekula”. Zato formula ionskog spoja ima samo najmanji omjer broja aniona i kationa u spoju, odnosno prikazuje formulsku jedinku. Formula CaCl₂ govori da se u kalcij-hloridu kationi (Ca²⁺) i anioni (Cl^–) nalaze u omjeru 1:2 te je CaCl₂ formulska jedinka kalcij-hlorida.^[3][4]

U najširem smislu svaka formula predstavlja formulsku jedinku.

Kristali hidratnih soli imaju u sastavu vezanu kristalnu vodu. Formula spoja se piše, naprimjer: CuSO₄∙5H₂O. Tačka u formuli ne predstavlja znak množenja već je znak sabiranja (plus). Voda je uklopljena u kristalnu strukturu spoja. Napisana formula je sažeti oblik pisanja. Zapravo formulu bi pravilnije trebalo pisati kao: [Cu(H₂O)₄]SO₄∙H₂O. Četiri molekule vode se koordiniraju s ionom bakra, dok je peta molekula vode povezana sa sulfatnim ionom. Također, MgSO₄∙7H₂O zapravo je [Mg(H₂O)₆]SO₄∙H₂O. Uglaste zagrade u pisanju koriste se za kreiranje formula kompleksnih spojeva.

Formule kompleksnih spojeva, sažeto se pišu kao u prethodnim primjerima, ali najprizornije je formulu prikazati „trodimenzijski”.

• 
  Bakar-tetraaminosulfat hidtat [Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O
• 
  Rodijev pentaminotriklorid [Rh(NH₃)₅Cl]Cl₂
• 
  Kompleks kationa metala i EDTA.

Hemijske formule razlikuju se prema informacijama koje pružaju.

• Formula elementarne tvari predočuje molekulu odnosno skup istovrsnih atoma koji se nalaze u molekuli elementarne tvari (H₂, P₄, S₈)
• Empirijska formula pokazuje samo relativne omjere broja pojedinih atoma u jedinki, a određuje se na temelju masenih udjela pojedinih elemenata u spoju dobivenih elementarnom analizom.
• Molekulska formula pokazuje tačan broj atoma u spoju (molekuli), a određuje se iz empirijske formule i poznate molekulske mase.
• Strukturna formula prikazuje način povezivanja atoma u molekuli, a određuje se nakon identifikacije funkcionalnih grupa molekule (alkoholna, aldehidna, kiselinska, aminska i dr.), najčešće spektroskopskim tehnikama.
• Sažeta strukturna formula je strukturna formula napisana jednostavnije, često u jednom redu, prikazane su atomske grupe i atomi ali način njihovog povezivanja nije posve jasan.
• Stereohemijska formula prikazuje prostornu orijentaciju atoma u molekuli različitim tipovima projekcija koje uključuju mnoge dodatne konvencije. Prostorni raspored atoma izravno se određuje difrakcijskim metodima strukturne analize.

Formulsku jedinica je najmanji omjer broja aniona i kationa u ionskom spoju koji prikazujemo formulom spoja. Ionska tvar je ogroman skup aniona i kationa koji su povezani ionskom vezom (elektrostatskom). U ionskoj tvari naizmjenično su raspoređeni anioni i kationi, odnosno svaki anion je okružen određenim brojem kationa i obrnuto. Ne postoji molekula ionskog spoja već je cijeli spoj jedna „velika molekula”. Zato formula ionskog spoja ima samo najmanji omjer broja aniona i kationa u spoju, odnosno prikazuje formulsku jedinku. Formula CaCl₂ govori da se u kalcij-hloridu kationi (Ca²⁺) i anioni (Cl^–) nalaze u omjeru 1:2 te je CaCl₂ formulska jedinka kalcij-hlorida.

U najširem smislu svaka formula predstavlja formulsku jedinku.

Kristali hidratnih soli imaju u sastavu vezanu kristalnu vodu. Formula spoja se piše, naprimjer: CuSO₄∙5H₂O. Tačka u formuli ne predstavlja znak množenja već je znak sabiranja (plus). Voda je uklopljena u kristalnu strukturu spoja. Napisana formula je sažeti oblik pisanja. Zapravo formulu bi pravilnije trebalo pisati kao: [Cu(H₂O)₄]SO₄∙H₂O. Četiri molekule vode se koordiniraju s ionom bakra, dok je peta molekula vode povezana sa sulfatnim ionom. Također, MgSO₄∙7H₂O zapravo je [Mg(H₂O)₆]SO₄∙H₂O. Uglaste zagrade u pisanju koriste se za kreiranje formula kompleksnih spojeva.

Formule kompleksnih spojeva, sažeto se pišu kao u prethodnim primjerima, ali najprizornije je formulu prikazati „trodimenzijski”.

• 
  Bakar-tetraaminosulfat hidtat [Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O
• 
  Rodijev pentaminotriklorid [Rh(NH₃)₅Cl]Cl₂
• 
  Kompleks kationa metala i EDTA.

• Periodni sistem elemenata