W jaki sposób opisujemy zbiory cząsteczek?

W sytuacji, gdy chcemy przedstawić zbiór składający się z więcej niż jednej cząsteczki, np. z trzech cząsteczek wody, to liczbę tych cząsteczek umieszczamy przed wzorem związku. Trzy cząsteczki wody ( $H_{2} O$ , $H_{2} O$ , $H_{2} O$ ) opiszemy jako $3 H_{2} O$ . Liczbę umieszczoną przed wzorem związku nazywa się współczynnikiem stechiometrycznym.

RXgJXCx1MYfye

Ilustracja przedstawia rysunki trzech cząsteczek wody ulokowanych obok siebie i oznaczonych kolejno numerami jeden, dwa i trzy od lewej do prawej. Każda cząsteczka wody przedstawiona jest za pomocą modelu kulkowego. Wodór ukazany jest za pomocą niewielkiej, szarej kulki. Natomiast tlen jako jedna czerwona kulka, większa niż kulka wodoru. Poniżej numerów od cząstek poprowadzono linie łączące się w jednym miejscu, nad zapisem sumarycznym 3H2O. Liczba trzy przed cząsteczką opisana jest jako współczynnik stechiometryczny. — Trzy cząsteczki wody
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, NunoPequito (https://openclipart.org), licencja: CC BY-SA 3.0.

Spróbujmy określić liczbę poszczególnych atomów pierwiastków w zbiorze trzech cząsteczek wody: $3 H_{2} O$ .

Jedna cząsteczka wody zawiera dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu, zaś w trzech cząsteczkach wody znajduje się:

dwa atomy wodoru razy trzy, czyli sześć atomów wodoru;
jeden atom tlenu razy trzy, czyli trzy atomy tlenu.

R6SVFU5sH0qXX

Ilustracja uzupełniająca do zamieszczonego powyżej schematu tłumaczącego znaczenie współczynnika stechiometrycznego. Przedstawia trzy ulokowane obok siebie cząsteczki wody z kolejno ponumerowanymi od jednego do trzech atomami tlenu oraz od jednego do sześciu atomami wodoru. Podpisy obok rysunku głoszą: trzy atomy tlenu, sześć atomów wodoru. — Liczba atomów poszczególnych pierwiastków w trzech cząsteczkach wody
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, NunoPequito (https://openclipart.org), licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 1

Ile atomów azotu i ile atomów wodoru znajduje się w pięciu cząsteczkach amoniaku? Odpowiedź zapisz za pomocą cyfr arabskich.

R1M0eR5QzVQar

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Pięć cząsteczek amoniaku, $5 {NH}_{3}$ , to łącznie ( $5 \cdot 1 = 5$ ) pięć atomów azotu i ( $5 \cdot 3 = 15$ ) piętnaście atomów wodoru.

Rpwfm6TB6h0bW

Ilustracja procesu liczenia atomów w pięciu cząsteczkach amoniaku. Cząsteczki amoniaku ukazane są za pomocą modeli kulkowych. Jedna cząsteczka zbudowana jest z jednej dużej niebieskiej kulki oznaczającej atom azotu i trzech mniejszych szarych kulek symbolizujących atomy wodoru. Na ilustracji jest pięć ulokowanych obok siebie cząsteczek NH3 z kolejno ponumerowanymi od jednego do pięciu atomami azotu oraz od jednego do piętnastu atomami wodoru (po kolei podpisane, zaczynając od lewej cząsteczki amoniaku – po trzy na jedną cząsteczkę). Podpisy obok rysunku głoszą: pięć atomów azotu, piętnaście atomów wodoru. — Liczba atomów poszczególnych pierwiastków w pięciu cząsteczkach amoniaku
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, NunoPequito (https://openclipart.org), licencja: CC BY-SA 3.0.

Przeanalizuj poniższą tabelę, w której zamieszczono interpretację zapisów zbiorów przykładowych cząsteczek, a następnie rozwiąż zadanie.

Interpretacja zapisów zbiorów przykładowych cząsteczek
Zapis symboliczny zbioru	Opis słowny zbioru	Liczba poszczególnych atomów pierwiastków					Liczba wszystkich atomów w zbiorze
Zapis symboliczny zbioru	Opis słowny zbioru	$C$	$Cl$	$H$	$N$	$O$	Liczba wszystkich atomów w zbiorze
$4 {NH}_{3}$	cztery cząsteczki amoniaku	$—$	$—$	$12$	$4$	$—$	$16$
$2 HCl$	dwie cząsteczki chlorowodoru	$—$	$2$	$2$	$—$	$—$	$4$
$100 {CO}_{2}$	sto cząsteczek tlenku węgla $(IV)$	$100$	$—$	$—$	$—$	$200$	$300$
${10^{6} O}_{2}$	milion cząsteczek tlenu	$—$	$—$	$—$	$—$	$2 \cdot 10^{6}$	$2 \cdot 10^{6}$
${10^{24} N}_{2}$	kwadrylion cząsteczek azotu	$—$	$—$	$—$	$2 \cdot 10^{24}$	$—$	$2 \cdot 10^{24}$

Polecenie 2

Rqnvea4DsV2Zg

Oblicz liczbę atomów fosforu, atomów tlenu oraz sumaryczną liczbę atomów obu tych pierwiastków chemicznych w zbiorze zawierającym dwie cząsteczki

P_{4} O_{10}

. Uzupełnij puste miejsca, wstawiając odpowiednią liczbę spośród podanych. Sumaryczna liczba atomów: 1.

8

, 2.

20

, 3.

4

, 4.

2

, 5.

28

, 6.

14

, 7.

10

Liczba atomów fosforu: 1.

8

, 2.

20

, 3.

4

, 4.

2

, 5.

28

, 6.

14

, 7.

10

Liczba atomów tlenu: 1.

8

, 2.

20

, 3.

4

, 4.

2

, 5.

28

, 6.

14

, 7.

10

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obejrzyj film podsumowujący powyższe treści. Czy już wiesz, czym się różni indeks od współczynnika stechiometrycznego?

RB1yWbANrA5jG

Film pt. Indeks i współczynnik stechiometryczny
Źródło: Marcin Sadomski, Bożena Karawajczyk,Kevin MacLeod (http://incompetech.com), Krzysztof Jaworski, Ewkaa (http://commons.wikimedia.org), Tomorrow Sp. z o.o., GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Podsumowanie

Wzór sumaryczny przedstawia liczbę atomów każdego pierwiastka w cząsteczce związku chemicznego lub liczbę drobin w zbiorze jonów.
Wzór strukturalny określa rodzaj i liczbę atomów w cząsteczce oraz ich kolejność i sposób ich powiązania.
Indeks stechiometryczny to liczba zapisywana z prawej strony u dołu symbolu pierwiastka (jeżeli liczba ta wynosi $1$ , to pomija się ją w zapisie); określa liczbę atomów w cząsteczce bądź jonów w jednostce formalnej.
Współczynnik stechiometryczny to liczba zapisywana przed wzorem sumarycznym związku (jeżeli liczba ta wynosi $1$ , to pomija się ją w zapisie); określa liczbę atomów, cząsteczek bądź jednostek formalnych związku jonowego.

bg‑gold

Notatnik

R1cqFYdceLuxy

Jakich informacji o budowie związku dostarcza jego wzór chemiczny?

Czym dla chemików jest mol?

W jaki sposób opisujemy zbiory cząsteczek?