화학식, 화학반응식과 반응수득률
① 화학식 : 물질을 표현하는 수단
화학식(化學式, 영어: chemical formula)은 특정한 화합물을 구성하고 있는 원자, 그리고 구성 원자들의 화학 반응에서 상호관계를 나타내는 방법 중 하나이다. 분자에 대해서는 분자식(分子式, 영어: molecular formula)이라고도 한다. 분자식은 구성 원소를 원소 기호를 이용하여 나타내고, 또한 한 분자에 각각의 원소에 해당하는 원자가 몇 개씩 존재하는지를 표시해 준다. 분자가 특정 원소에 해당하는 원자를 두 개 이상 포함하고 있을 경우 원자의 수를 원소 기호 뒤에 아래첨자로 표기한다. 이온성 화합물이나 비분자성 화합물의 경우 아래첨자는 실험식에서 원소의 존재 비율을 뜻한다.
화학식을 적는 방법은 19세기 스웨덴의 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스가 고안하였다.
○ 실험식(empirical formula) : 원자들의 가장 간단한 정수비로 표시
○ 예 : 포도당의 실험식은 CH2O
○ 분자식(molecular formula) : 하나의 분자를 이루는 실질적인 원자들의 개수비를 표시
○ 예 : 포도당의 분자식은 C6H12O6
○ 실험상 화학식의 결정 : 질량 백분율 조성 조사 → 실험식 결정 → 분자식 결정(mass spectrometry 이용)
② 구조식 :
구조식(構造式, 영어: structural formula)은 분자 구조(구조화학에 의해 결정됨)를 그래픽으로 표현한 것으로, 3차원 공간에서 원자가 어떻게 배열되는지를 보여준다. 분자의 화학 결합도 분명하게 하거나 내포하여 표시한다. 한정된 수의 기호를 갖고 제한된 서술만을 할 수 있는 분자식과는 달리, 구조식은 보다 완벽한 분자 구조의 기하학적 정보를 제공한다. 예를 들어, 분자식은 같지만 원자의 구조나 배열이 다른 이성질체를 정확히 표현할 수 있다.
화합물 데이터베이스와 같은 여러 체계적인 화합 명명 포맷이 사용되며, 기하학적 구조와 동등하고 매우 효과적이다. 이러한 화합물 명명법에는 SMILES, InChI 그리고 CML 등이 있다. 이런 명명법은 구조식으로 변환할 수 있고, 그 역도 가능하지만, 화학자들은 대게 이러한 명명법보다는 구조식을 통해 화학 반응이나 합성을 설명한다. 왜냐하면 화학 반응 중에 일어나는 구조적 변화와 분자를 시각화할 수 있기 때문이다.
루이스 구조
루이스 구조 또는 루이스 전자점식은 원자의 연결과 고립 전자쌍 또는 유리기 전자를 보여주는 평평한 그래픽 구조식이며, 3차원 구조는 아니다. 이 표기법은 대체로 작은 분자에 사용된다. 각 선은 단일 결합의 두 전자를 나타낸다. 원자 사이의 두 개, 혹은 세 개의 평행선은 각각 이중, 삼중 결합을 나타낸다. 선 대신 점들로 결합을 나타낼 수도 있다. 또, 모든 짝지은 전자와 그렇지 않은 비결합 전자와 원자의 형식 전하를 표시한다.