Scheikundige formules lezen

Ethanol en dimethylether hebben allebei de formule C₂H₆O, maar de een zit in drank en de ander is een gas dat als brandstof wordt gebruikt.

Een scheikundige formule is een korte zin geschreven in elementsymbolen. H₂O, CO₂ en NaCl bevatten elk veel informatie in een paar tekens: welke elementen aanwezig zijn, in welke verhouding, en vaak hoe de atomen zijn verbonden. Formules vlot lezen maakt elk ander deel van de scheikunde makkelijker, van reacties kloppend maken tot uitrekenen hoeveel van een stof je nodig hebt.

Symbolen en indices

Elk symbool staat voor één atoom van dat element. Een klein getal rechtsonder, een index, vertelt je hoeveel van het atoom ervoor. Geen index betekent één. H₂O is dus twee waterstofatomen en één zuurstofatoom; CO₂ is één koolstof en twee zuurstof; CH₄ is één koolstof en vier waterstof. Let op de hoofdletters: Co is kobalt, maar CO is koolstofmono-oxide, een koolstof en een zuurstof.

Haakjes groeperen atomen die als een set voorkomen. Calciumhydroxide is Ca(OH)₂: de index na het haakje vermenigvuldigt alles erbinnen, dus er is één calcium, twee zuurstof en twee waterstof. Een groot getal voor een formule, een coëfficiënt, telt hele eenheden. 2H₂O betekent twee watermoleculen, die samen vier waterstofatomen en twee zuurstofatomen bevatten.

Molecuul-, ion- en structuurformules

Bij een covalent molecuul geeft de formule het echte aantal van elk atoom in één molecuul: glucose is C₆H₁₂O₆, zes koolstof, twaalf waterstof en zes zuurstof. Bij een ionaire verbinding als NaCl of MgCl₂ geeft ze alleen de verhouding van de ionen in het rooster, omdat er geen losse moleculen zijn. Een molecuulformule laat niet zien hoe de atomen zijn verbonden, en dat kan veel uitmaken. Ethanol en dimethylether zijn allebei C₂H₆O. In ethanol zit de zuurstof aan het uiteinde met een waterstof erop, C-C-O-H; in dimethylether zit ze tussen de koolstoffen, C-O-C.

Daarom schrijven scheikundigen ook verkorte formules zoals CH₃CH₂OH of C₂H₅OH voor ethanol, die de volgorde van de atomen aanduiden, en tekenen ze structuurformules met een lijn voor elke binding. Ethanol is een vloeistof die bij ongeveer 78 °C kookt en met water mengt, deels omdat zijn O-H-groep waterstofbruggen kan vormen. Dimethylether heeft geen O-H-groep en is bij kamertemperatuur een gas.

Ook namen volgen de formule. Bij eenvoudige covalente verbindingen van twee elementen tellen Griekse voorvoegsels de atomen: mono voor 1, di voor 2, tri voor 3, tetra voor 4. CO is koolstofmono-oxide en CO₂ is koolstofdioxide, en N₂O₄ is distikstoftetraoxide. Ionaire verbindingen worden genoemd met eerst het metaal en dan het niet-metaal met de uitgang -ide, zoals in natriumchloride en magnesiumoxide, zonder voorvoegsels, omdat de ladingen de verhouding al vastleggen. Water, ammoniak en methaan houden hun traditionele namen.

Van formule naar massa

Tel de atoomgewichten in een formule op en je krijgt de molaire massa, de massa in gram van één mol van de stof. Met de IUPAC-waarden van 2024 is water 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol. Koolstofdioxide is 12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol. Natriumchloride is 22.990 + 35.45 = 58.44 g/mol. Glucose is 6 × 12.011 + 12 × 1.008 + 6 × 15.999 = 180.156 g/mol. Met deze som wordt een recept in moleculen een recept in grammen.