화학식

3. 실험식

화학에서 '''실험식'''은 화합물에 존재하는 각 원소의 비율을 가장 간단한 정수비로 나타낸 화학식이다.^[1] 예를 들어, 헥세인의 분자식은 C₆H₁₄이지만, 실험식은 C₃H₇이다. 이는 헥세인을 구성하는 탄소와 수소의 비율이 3:7임을 나타낸다. 마찬가지로 과산화 수소(H₂O₂)의 실험식은 HO로, 수소와 산소의 비율이 1:1임을 나타낸다.^[1]

실험식은 CaCl₂과 같이 이온 화합물의 화학식을 나타낼 때 주로 사용된다.^[1] SiO₂와 같은 거대 분자의 화학식을 나타낼 때도 실험식이 사용된다.^[1]

실험식은 이성질체, 분자의 구조, 원자의 정확한 수에 대한 정보는 포함하고 있지 않다.^[1] 예를 들어, 포름알데히드와 아세트산은 같은 실험식 CH₂O를 갖지만, 아세트산은 포름알데히드보다 두 배 많은 원자를 갖는다.

에탄올의 경우, 실험식은 C₂H₆O로 표기될 수 있는데, 이는 에탄올 분자가 2개의 탄소 원자, 6개의 수소 원자, 1개의 산소 원자를 포함하고 있기 때문이다. 그러나 붕소화탄소와 같이 실험식을 모두 정수로 표현할 수 없는 이온성 화합물도 있다. 붕소화탄소의 화학식 CB_''n''에서 ''n''은 4~6.5 사이의 가변적인 비정수 비율이다.

4. 시성식

시성식은 분자식과 구조식을 절충한 화학식이다. 다시 말해, 시성식은 구조식의 구조를 문자로 간단히 표현한 것이다. 예를 들어, 아세트산은 CH₃COOH로 표기하는 경우가 매우 많다. 이것은 아세트산의 구조식을 간단히 한 것으로, 메틸기(CH₃)와 카복시기(COOH)를 문자로 바꿔 그대로 쓴 것이다.^[11]

이처럼 시성식은 화합물의 성질을 지배하는 작용기를 기준으로 표현할 수 있어 유용하게 사용된다.

5. 중합체

중합체는 반복되는 원자단에 괄호를 씌워 표기한다. 탄화수소 분자를 예로 들 수 있다.

:CH₃(CH₂)₅₀CH₃

이 경우 CH₂가 50번 반복된다는 사실을 알 수 있다. 반복 횟수가 정해지지 않았거나 다양하다면 숫자 대신 문자 n을 사용한다.

:CH₃(CH₂)_nCH₃^[1]

6. 이온

이온을 표기할 때, 특정 원자의 전하는 원소 기호의 오른쪽 위첨자로 표기한다. 예를 들면 +1가의 전하를 띠는 나트륨 이온은 Na⁺으로, +2가의 전하를 띠는 구리 이온은 Cu²⁺로 표기한다. 다원자 이온의 경우, H₃O⁺, SO₄^2-와 같이 표기한다.

좀 더 복잡한 이온의 경우 대괄호 [ ]를 사용하여 [B12H12]^2-와 같이 이온식 전체를 묶는다. 특정한 원자단이 반복되는 경우 [Co(NH₃)₆]³⁺과 같이 둥근 괄호를 사용한다. (NH₃)₆는 이온이 여섯 개의 NH₃를 가지고 있다는 것을, 대괄호는 이온 전체가 +3가의 전하를 가지고 있다는 것을 나타낸다.

6. 1. 알짜 이온 반응식

7. 동위 원소

서로 다른 동위 원소는 원소 기호의 왼쪽에 위첨자로 질량수를 나타내는 방법으로 표기한다. 예를 들어 방사성 동위 원소인 질량수 32의 인이 포함된 인산 이온은 ³²PO₄^3-으로 표기한다.

원소 기호의 왼쪽에 적힌 아래첨자는 원자 번호를 뜻한다. 예를 들어 ₈O₂는 산소 분자를 의미하고, ¹⁶₈O₂는 산소 분자 중 가장 많은 비율을 차지하는 질량수 16인 산소 원자로만 이루어진 분자를 의미한다. 이는 핵반응의 반응식을 적는 데 있어서 전하의 균형을 더 명확하게 드러낸다는 점에서 편리하다.^[1]

8. 갇힌 원자

@ 기호는 원자나 분자가 화학적으로 결합하지는 않았지만 다른 분자에 의해 갇혀 있는 상태를 나타낸다. 이러한 표기법은 1990년대 풀러렌의 발견으로 널리 알려지게 되었다. 대표적인 예시로는 란타넘 원자가 풀러렌에 갇힌 La@C₆₀, La@C₈₂ 등이 있다. 풀러렌 외의 다른 예시로는 [As@Ni₁₂As₂₀]^3-가 있는데, 이는 비소 원자 하나가 32개의 다른 원자들에 의해 갇혀 있는 것을 의미한다.^[3]

9. 비화학량론적 화합물

비화학량론적 화합물은 구성 성분의 비를 작은 정수로 나타낼 수 없는 화합물이다. 따라서 이러한 화합물의 화학식은 실수를 사용하여 표기한다. 예를 들어 뷔스타이트(wüstite^영어)는 Fe_0.95O와 같이 표기한다. 비율이 다양한 경우에는 Fe_1-xO와 같이 문자를 사용하여 표기하기도 하는데, 이때 x는 1보다 작은 수이다.^[1]

10. 유기 화합물의 일반식

일반식은 일정한 단위만큼 차이가 나는 일련의 화합물, 즉 동족계열의 화합물을 나타내는 데 사용된다. 예를 들어, 알코올은 일반식 (''n'' ≥ 1)으로 나타낼 수 있으며, 1 ≤ ''n'' ≤ 3일 때 메탄올, 에탄올, 프로판올과 같은 동족체를 얻을 수 있다.

11. 힐 방식

힐 방식은 탄소 원자의 수를 먼저 적고, 그 후 수소 원자의 수를 적은 후, 나머지 다른 원소를 알파벳순으로 적는 방식이다.^[4] 만일 화학식이 탄소를 포함하지 않는다면, 수소를 포함한 모든 원소를 알파벳순으로 적는다.^[9] 예를 들어 브로모에테인은 C₂H₅Br로 나타낸다.

이렇게 정렬된 것을 힐 시스템 순서라고 하며, 화학 데이터베이스와 인쇄 색인에서 화합물 목록을 정렬하는 데 가장 일반적으로 사용되는 시스템이다.^[5][10]

힐 시스템 순서의 화학식 목록은 알파벳 순서로 정렬되며, 동일한 문자로 시작하는 경우 한 글자 기호가 두 글자 기호보다 앞에 온다.^[10]

다음은 힐 시스템을 사용하여 작성되었으며 힐 순서대로 나열된 예시이다.

• BrI
• BrClH₂Si
• CCl₄
• CH₃I
• C₂H₅Br
• H₂O₄S

참조

_[1] 서적 Chemistry³ : introducing inorganic, organic and physical chemistry Oxford University Press 2013-03-21
_[2] 웹사이트 LibGuides: CHE 120 - Introduction to Organic Chemistry - Textbook: Chapter 1 - Organic Chemistry Review / Hydrocarbons https://guides.hosto[...] 2024-07-13
_[3] 논문 Fullerenes wlth Metals Inside
_[4] 논문 On a system of indexing chemical literature; Adopted by the Classification Division of the U.S. Patent Office https://zenodo.org/r[...]
_[5] 서적 Chemical Information Sources McGraw Hill
_[6] 웹사이트 Law of Constant Composition http://www.everythin[...] SIYAVULA 2016-03-31
_[7] 서적 Chemistry³ : introducing inorganic, organic and physical chemistry 2013-03-21
_[8] 논문 Fullerenes wlth Metals Inside
_[9] 논문 On a system of indexing chemical literature; Adopted by the Classification Division of the U.S. Patent Office https://zenodo.org/r[...]
_[10] 서적 Chemical Information Sources McGraw Hill
_[11] 웹사이트 decursin https://pubchem.ncbi[...]