Kjemisk formel

En kjemisk formel (også kalt molekylær formel eller molekylformel) er en konsis måte å uttrykke informasjon om atomene som utgjør en bestemt kjemisk forbindelse. Den identifiserer hver type grunnstoff etter dets kjemiske symbol og identifiserer antallet atomer av det grunnstoffet som er i hvert avgrensede molekyl av den forbindelsen. Antallet atomer (hvis større enn ett) blir angitt med senket skrift (selv om bøker fra 1800-tallet ofte brukte hevet skrift). For ikke-molekylære substanser angir senket skrift forholdstallet mellom elementene i den empiriske formelen. En kjemisk formel som blir brukt for en rekke forbindelser som skiller seg fra hverandre med en konstant enhet kalles generell formel. En slik serie blir kalt en homolog serie mens medlemmene i den blir kalt homologer. Hill-systemet er en vanlig konvensjon for å skrive og sortere formler.

Molekylformler og strukturformler 

Et eksempel, metan, et enkelt molekyl som består av ett karbon-atom bundet til fire hydrogen-atomer, har den kjemiske formelen:

 CH4 
og glukose med seks karbon-atomer, tolv hydrogen-atomer og seks oksygen-atomer har kjemisk formel:
 C6H12O6.

En kjemisk formel kan også gi informasjon om typer og romlig organisering av bindinger i kjemikalien, selv om den ikke nødvendigvis angir den eksakte isomeren. For eksempel består etan av to karbon-atomer men enkeltbinding til hverandre, hvert av dem har tre hydrogen-atomer bundet til seg. Dets kjemiske formel kan skrives som CH3CH3. Hvis det var en dobbeltbinding mellom karbon-atomene (og hvert karbon følgelig hadde to hydrogen), kunne man ha skrevet den kjemiske formelen: CH2CH2, og det faktum at det er en dobbeltbinding mellom karbon-atomene blir antatt. En mer eksplisitt og korrekt metode er imidlertid å skrive H2C:CH2 eller H2C=CH2. De to prikkene eller linjene indikerer at en dobbeltbinding forbinder atomene på hver side av dem.

En trippelbinding kan bli uttrykt med tre prikker eller linjer, og hvis det kan oppstå uklarhet kan en enkelt prikk eller linje bli brukt til å indikere en enkeltbinding.

Molekyler med flere funksjonelle grupper som er like kan bli uttrykt på følgende måte: (CH3)3CH. Imidlertid impliserer dette en ulik struktur enn andre molekyler som kan dannes ved bruk av de samme atomene (isomerer). Formelen (CH3)3CH impliserer en kjede av tre karbon-atomer, med det midtre karbon-atomet bundet til et annet karbon.

Og de gjenværende bindingene på karbonene går alle til hydrogen-atomer. Det samme antallet atomer (10 hydrogen og 4 karbon, eller C4H10) kan riktignok bli brukt til å lage en rett kjede: CH3CH2CH2CH3.

Alkenet but-2-ene har to isomerer som den kjemiske formelen CH3CH=CHCH3 ikke identifiserer. Den relative plasseringen av de to metyl-gruppene må angis med ytterligere notasjon som viser hvorvidt metyl-gruppene er på den samme siden av dobbeltbindingen (cis eller Z) eller på motsatte sider av hverandre (trans eller E).

Polymerer 

For polymerer blir parenteser brukt til å omslutte det elementet som blir gjentatt. For eksempel er et hydrokarbon-molekyl som er beskrevet som: CH3(CH2)50CH3 et molekyl med 50 repeterende enheter. Hvis antallet repeterende enheter er ukjent eller variabelt, kan bokstaven n brukes til å angi dette: CH3(CH2)nCH3.

Ioner 

For ioner kan ladningen på et bestemt atom bli angitt ved hevet tekst på høyre side. For eksempel Na+, eller Cu2+. Den totale ladningen på et ladd molekyl eller et fleratomisk ion kan også bli vist på denne måten. For eksempel: hydronium, H3O+ eller sulfat, SO42-.

Isotoper 

Selv om isotoper er mer relevante innen kjernekjemi eller stabil isotop-kjemi enn i konvensjonell kjemi, kan ulike isotoper bli angitt med hevet skrift på venstre side i en kjemisk formel. For eksempel er fosfat-ionet som inneholder radioaktivt fosfor-32 32PO43-. En studie som inkluderer stabile forholdstall mellom isotoper kan og inneholde 18O:16O.

Senket skrift på venstre side blir noen ganger unødvendig brukt for av praktiske grunner
å angi atomnummeret.

Empirisk formel 

I kjemi er den empiriske formelen til en kjemikalie en enkel beskrivelse av det relative antall av hver atom-type eller forholdstall mellom grunnstoffene i den. Empiriske formler er standarden for ioniske forbindelser, slik som CaCl2, og for makromolekyler, slik som SiO2. En empirisk formel gir ingen informasjon om isomerisme, struktur eller det absolutte antall atomer. Termen empirisk henviser til grunnstoffanalyse, en teknikk innen analytisk kjemi anvendt for å fastslå den relative prosentvise sammensetningen av en ren kjemisk substans etter grunnstoff.

For eksempel kunne heksan ha en kjemisk formel CH3CH2CH2CH2CH2CH3, noe som ville fortelle at det har en rett kjedestruktur, 6 karbon-atomer og 14 hydrogen-atomer. Molekylformelen for heksan er C6H14, men den empiriske formelen for det samme molekylet vil være C3H7, idet det er forholdstallet 3:7 man kommer fram til ved støkiometriske analyser.

Ikke-støkiometriske formler

Hovedartikkel: Ikke-støkiometrisk forbindelse

Kjemiske formler bruker som oftest naturlige tall for hvert av grunnstoffene. Det finnes imidlertid hele klasser av forbindelser, kalt ikke-støkiometriske forbindelser, som ikke kan angis med veldefinerte naturlige tall. En slik formel kan skrives ved å bruke reelle tall, som i Fe0.95O, eller den kan inneholde en variabel del som blir representert av en bokstav, som i Fe1–xO.

Se også 

 Periodesystemet
 Kjemisk symbol
 Kjemisk ligning
 Isomeri

Litteratur

 
 

Kjemisk systematikk