بحث في الصيغ الكيميائية

الصيغة الكيميائية (يطلق عليها أيضا الصيغة الجزيئية) هى طريقة موجزة للتعبير عن المعلومات المتعلقة بالذرات التى تكون مركب كيميائي معين. كما انها تعبرعن كل عنصر برمزه الكيميائية وتحدد عدد الذرات في جزي هذا المركب. وفى حالة وجود أكثر من ذرة لنفس العنصر في الجزيء فإن عدد الذرات يكتب أسفل يمين العنصر. وللمواد الغير جزيئية يعبر الرقم السفلي عن الصيغة الوصفية. و الصيغة الكيميائية التى تستخدم لسلسلة المركبات التى تختلف عن بعضها البعض بوحدات ثابتة تسمى "المعادلة العامة". وتسمي هذه السلسلة سلسلة متجانسة, ويسمي رقمها رمز التجانس.

الصيغة الجزيئية و الصيغة البنيوية
الميثان كمثال, جزيء بسيط يتكون من ذرة كربون مرتبطة مع 4 ذرات هيدروجين له المعدلة الكيميائية:
CH4
والجلوكوز به 6 ذرات كربون, و12 ذرة هيدروجين, و6 ذرات أكسجين وله المعادلة الكيميائية:
C6H12O6.

ويمكن للصيغة الكيميائية أيضا ان تعطى معلومات عن أنواع وترتيبات الروابط في الفراغ للكيماويات, بينما لا تعطى المعلومات الكافية عن وجود المتزامرات (الأيزمرات). فمثلا الإيثان يتكون من ذرتين كربون بينهما رابطة أحادية, وكل منهما ترتبط مع 3 ذرات هيدروجين. ةتكون معادلته الكيميائية CH3CH3. ولو أن عهناك رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون (وكل منها مرتبطة مع 2 ذرة هيدروجين), تكون المعادلة الكيميائية CH2CH2, ومع وجود رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون فتكون الطريقة الأكثر دقة لكتابة المعادلة الجزيئية H2C:CH2 أو H2C=CH2. وتعبر النقطتان أو الخطان عن ان هناك رابطة ثنائية تربط الذرتان معا.

كما أن الرابط الثلاثية يمكن أن تمثل بثلاث خطوط أو نقط, ولإزالة أى غموض فغن الرابطة الأحادية يمكن أن تمثل بخط أو نقطة.

الجزيئات التى تحتوى على مجموعات فعالة عديدة متكررة يمكن التعبير عنها كالتالي : CH3)3CH). غير أن هذا يتضمن بناء مختلف عن الجزيئات الأخرى التى يمكن أن تتكون من نفس الذرات (متزامر). المعادلة CH3)3CH) عن سلسلة من ثلاث ذرات كربون, وذرة الكربون الوسيطة مرتبطة ثنائيا مع ذرة كربون أخرى.


وكل الروباط الباقية على الكربون تذؤدى إلى ذرات هيدروجين. وعموما فإن نفس عدد الذرات (10 هيدروجين, و4 كربون أو C4H10) يمكن أن تستخدم في السلسلة المستقيمة: CH3CH2CH2CH3.

وللألكين 2-بيوتين متزامرين ولا يعبر عنهما المعادلة الكيميائية CH3CH=CHCH3. المكان النسبي لمجموعتي الميثيل يتم تحديده بتعريف أخريدلل ما إذا كانت مجموعات الميثيل في نفس الإتجاه من الرابطة المزدوجة (مقرون cis or Z) أو في جهتين مختلفتين من الرابطة المزدوجة (مفروق trans or E)
[تحرير] الصيغة الجزيئية و الصيغة البنيوية

الميثان كمثال, جزيء بسيط يتكون من ذرة كربون مرتبطة مع 4 ذرات هيدروجين له المعدلة الكيميائية:
CH4

والجلوكوز به 6 ذرات كربون, و12 ذرة هيدروجين, و6 ذرات أكسجين وله المعادلة الكيميائية:
C6H12O6.

ويمكن للصيغة الكيميائية أيضا ان تعطى معلومات عن أنواع وترتيبات الروابط في الفراغ للكيماويات, بينما لا تعطى المعلومات الكافية عن وجود المتزامرات (الأيزمرات). فمثلا الإيثان يتكون من ذرتين كربون بينهما رابطة أحادية, وكل منهما ترتبط مع 3 ذرات هيدروجين. ةتكون معادلته الكيميائية CH3CH3. ولو أن عهناك رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون (وكل منها مرتبطة مع 2 ذرة هيدروجين), تكون المعادلة الكيميائية CH2CH2, ومع وجود رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون فتكون الطريقة الأكثر دقة لكتابة المعادلة الجزيئية H2C:CH2 أو H2C=CH2. وتعبر النقطتان أو الخطان عن ان هناك رابطة ثنائية تربط الذرتان معا.

كما أن الرابط الثلاثية يمكن أن تمثل بثلاث خطوط أو نقط, ولإزالة أى غموض فغن الرابطة الأحادية يمكن أن تمثل بخط أو نقطة.

الجزيئات التى تحتوى على مجموعات فعالة عديدة متكررة يمكن التعبير عنها كالتالي : CH3)3CH). غير أن هذا يتضمن بناء مختلف عن الجزيئات الأخرى التى يمكن أن تتكون من نفس الذرات (متزامر). المعادلة CH3)3CH) عن سلسلة من ثلاث ذرات كربون, وذرة الكربون الوسيطة مرتبطة ثنائيا مع ذرة كربون أخرى.


وكل الروباط الباقية على الكربون تذؤدى إلى ذرات هيدروجين. وعموما فإن نفس عدد الذرات (10 هيدروجين, و4 كربون أو C4H10) يمكن أن تستخدم في السلسلة المستقيمة: CH3CH2CH2CH3.

وللألكين 2-بيوتين متزامرين ولا يعبر عنهما المعادلة الكيميائية CH3CH=CHCH3. المكان النسبي لمجموعتي الميثيل يتم تحديده بتعريف أخريدلل ما إذا كانت مجموعات الميثيل في نفس الإتجاه من الرابطة المزدوجة (مقرون cis or Z) أو في جهتين مختلفتين من الرابطة المزدوجة (مفروق trans or E)

[تحرير] البوليمرات
بالنسبة للبوليمر, يتم وضع أقواس حول الوحدات المتكررة. فمثلا, الهيدروكربون الذى يوصف كالتالى: CH3(CH2)50CH3, هو جزيء له 50 وحدة متكررة.
ولو أن عدد الوحدات المتكررة غير معروف أو متغير, يتم استخدام الحرف ("ن" "n") للتعبير عن ذلك: CH3(CH2)nCH3

[تحرير] الأيونات
للأيونات, يمكن التعبير عن الشحنة الموجودة على ذرة معينة برمز يوضع أعلى يمين رمز العنصر. فمثلا +Na أو 2+Cu. وإجمالي الشحنة على جزيء مشحون أو أيون متعدد الذرات يمكن أيضا أن يتم التعبير عنها بنفس الطريقة. فمثلا الهيدرونيوم, +H3O أو الكبريتات 2-SO4.

[تحرير] النظائر
بالرغم من أن النظائر تنتمى للكيمياء النووية أو كيمياء النظائر الثابتة أكثر من الكيمياء التقليدية, فإن النظائر المختلفة يمكن أن يعبر عنها بالكتابة أعلى يسار رمز العنصر. فمثلا أيون الفوسفات له نظير نشيط فوسفور-32 32PO43-. كما أنه يمكن دراسة نسبة النظائر الثابتة 18O:16O.

[تحرير] الصيغة الوصفية
الصيغة الوصفية لأى مادة كيميائية هى تعبير بسيط لنسبة كل نوع من الذرات أو العناصر الموجودة فيها. وتستخدم المعادلو الملكية قياسيا في المركبات الأيونية, مثل CaCl2, وللجزيئات الكبيرة مثل SiO2. ولا يوج بالمعادلة الملكية توضيح للتزامر (isomerism), أو بناء وعدد الذرات المطلق. ويرجع المصطلح ملكي يرجع لعملية التحليل العنصري, وهى تقنية من تقنيات الكيمياء التحليلية تستخدم لتحديد نسبة العماصر الموجودة في تركيب المادة النقية.

فمثلا الهكسان يمكن أن يكون له المعادلة الكيميائية CH3CH2CH2CH2CH2CH3, على أساس أن بنائه هو سلسلة مستقيمة, من 6 ذرات كربون, و14 ذرة هيدروجين. ولكن المعادلة الملكية لنفس الجزيء C3H7.