Кратко
Химическую формулу не «решают» — по ней определяют состав, массу, доли элементов. «Решают» (уравнивают) уравнения реакций, где стрелка \(\rightarrow\) читается «образуется». Например, \(2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO\): слева и справа должно быть одинаковое число атомов каждого элемента.
1. Из чего состоит запись
| Значок | Смысл | Пример |
|---|---|---|
| Химический знак | атом элемента | \(Mg\), \(O\) |
| Индекс (внизу справа) | сколько атомов в одной частице | \(H_2O\) — 2 H, 1 O |
| Коэффициент (перед формулой) | сколько частиц (моль) | \(2MgO\) — две частицы MgO |
| Стрелка \(\rightarrow\) | «превращается в» | \(Mg \rightarrow MgO\) |
| \(\uparrow\) / \(\downarrow\) | газ / осадок | \(H_2\uparrow\), \(AgCl\downarrow\) |
Важно: индекс относится только к тому элементу, после которого стоит. В \(MgO\) индексов нет — значит, по одному атому. Скобки умножают всё внутри: \(Ca(OH)_2\) → 1 Ca, 2 O, 2 H.
2. Основные виды формул (список)
- Простейшая (эмпирическая) — только отношение атомов: \(CH_2O\).
- Молекулярная — точное число атомов: \(C_6H_{12}O_6\).
- Структурная (графическая) — показывает связи: \(H{-}O{-}H\).
- Электронная (Льюиса) — точки-электроны внешнего слоя.
- Ионная — с зарядами: \(Mg^{2+}O^{2-}\), \(Na^+Cl^-\).
- Формула вещества по классу — оксиды (\(MgO\)), кислоты (\(H_2SO_4\)), основания (\(NaOH\)), соли (\(CaCO_3\)).
- Уравнение реакции — со стрелкой и коэффициентами: \(2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO\).
3. Составление формулы по валентности
Берём валентности элементов и уравниваем их наименьшим общим кратным: \(Al\) (III) и \(O\) (II) → НОК \(=6\) → индексы \(6:3=2\) и \(6:2=3\) → \(Al_2O_3\).
Проверка на MgO: \(Mg\) валентность II, \(O\) — II. НОК \(=2\), индексы \(2:2=1\) и \(2:2=1\), поэтому пишем просто \(MgO\) (оксид магния), а не \(Mg_2O_2\).
4. Расчёты по формуле
Молярная масса: \(M(MgO) = 24 + 16 = 40\) г/моль.
Массовая доля элемента: \(w(\text{эл}) = \dfrac{n \cdot A_r}{M} \cdot 100\%\), где \(n\) — число атомов этого элемента в формуле.
\[ w(Mg) = \frac{1 \cdot 24}{40}\cdot 100\% = 60\%, \qquad w(O) = \frac{16}{40}\cdot 100\% = 40\% \]
Проверка: \(60 + 40 = 100\%\) — верно.
Количество вещества: \(n = \dfrac{m}{M}\), число частиц \(N = nN_A\), объём газа \(V = n \cdot 22{,}4\) л/моль.
5. Как уравнивать уравнение реакции
- Записать формулы веществ и стрелку.
- Посчитать атомы каждого элемента слева и справа.
- Подбирать коэффициенты, начиная с самого «сложного» вещества.
- Проверить каждый элемент.
Пример: \(Mg + O_2 \rightarrow MgO\). Справа кислород 1, слева 2 → ставим \(2MgO\). Теперь магния справа 2 → ставим \(2Mg\). Итог: \(2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO\). Проверка: Mg 2 = 2, O 2 = 2. ✔
6. Типы уравнений (тоже список)
- Соединения: \(2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO\)
- Разложения: \(2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2\)
- Замещения: \(Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\)
- Обмена: \(NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O\)
- Ионное: \(Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow\)
- Окислительно-восстановительное — уравнивают электронным балансом (отдельная тема).
Проверка результата
Для любой формулы и уравнения работает один принцип: число атомов каждого элемента (и суммарная масса) слева и справа одинаковы. Если сошлось — решение верное.
Если нужно, пришли конкретную формулу или уравнение — разберу его по этим шагам.