Химийн шинжлэх ухаанд молекулын томъёо нь тухайн бодисын нэг молекулыг бүрдүүлдэг атомын төрөл, тоог илэрхийлэх арга юм. Химийн илүү ахисан түвшний сэдвүүдийн үндэс суурийг тавьдаг тул энэ нь оюутнуудын ойлгоход зайлшгүй шаардлагатай ойлголт юм.
Мэнгэ бол бодисын хэмжээг хэмжихэд ашигладаг химийн үндсэн нэгж юм. Нэг моль нь атом, молекул, ион, электрон байж болох бөөмсийн Авогадрогийн тоотой ( \(6.022 \times 10^{23}\) ) тохирч байна. Энэ их тоо нь химичүүдэд лабораторид хялбархан хэмжиж болохуйц хэмжээний субмикроскопийн тоосонцортой ажиллах боломжийг олгодог.
Атомууд нь материйн үндсэн барилгын материал бөгөөд хоорондоо холбогдон молекул үүсгэдэг. Молекулын томъёо нь молекулд агуулагдах атомын төрөл ба тэдгээрийн тоо хэмжээг хоёуланг нь илэрхийлдэг. Жишээлбэл, усны молекулын томъёо нь \(H_2O\) бөгөөд молекул бүр нь хоёр устөрөгчийн атом, нэг хүчилтөрөгчийн атомаас бүрддэгийг харуулж байна.
Молекулын томъёо нь химийн найрлага, молекулын масс зэрэг бодисын талаар чухал мэдээллийг өгдөг. Молекулын масс буюу молекул жин нь молекул дахь бүх атомын атомын массын нийлбэрийг атомын массын нэгжээр (amu) хэмждэг. Молекулын томъёог мэдэх нь химичдэд молекулын массыг тооцоолох боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь олон тооны химийн тооцооллын чухал алхам юм.
Жишээлбэл, глюкозын молекулын томъёо нь \(C_6H_{12}O_6\) юм. Молекулын массыг олохын тулд бид зургаан нүүрстөрөгчийн атом, арван хоёр устөрөгчийн атом, зургаан хүчилтөрөгчийн атомын атомын массыг нэгтгэн гаргадаг. Хэрэв нүүрстөрөгч нь ойролцоогоор 12 аму, устөрөгч 1 аму, хүчилтөрөгч 16 аму атомын масстай бол глюкозын молекул массыг дараах байдлаар тооцоолж болно.
\( (6 \times 12) + (12 \times 1) + (6 \times 16) = 72 + 12 + 96 = 180 \textrm{ аму} \)Эмпирик ба молекулын томъёог ялгах нь чухал юм. Эмпирик томъёо нь нэгдэл дэх атомуудын хамгийн энгийн бүхэл тооны харьцаа бөгөөд молекулын томъёо нь молекул дахь атомын төрөл бүрийн яг тодорхой тоог харуулдаг. Хэдийгээр өөр өөр бодисууд ижил эмпирик томьёотой байж болох ч тэдгээрийн молекулын томъёо (тиймээс шинж чанар) нь ихээхэн ялгаатай байж болно.
Жишээлбэл, этилен ( \(C_2H_4\) ) ба этан ( \(C_2H_6\) ) нь өөр өөр молекулын томьёотой боловч ижил эмпирик томъёог хуваалцдаг \(CH_3\) . Энэ нь молекулын найрлагыг үнэн зөв тодорхойлоход молекулын томьёо чухал болохыг харуулж байна.
Эмпирик томъёогоор молекулын томъёог тооцоолохын тулд нэгдлийн молийн масс болон эмпирик томъёоны массыг мэдэх шаардлагатай. Молийн массыг эмпирик томъёоны масстай харьцуулсан харьцаа нь эмпирик томъёог молекулын томъёонд хөрвүүлэхэд ашигласан үржүүлэгчийг (n) өгнө.
\( \textrm{Үржүүлэгч (n)} = \frac{\textrm{Моляр масс}}{\textrm{Эмпирик томъёо Масс}} \)Энэ хамаарлыг дараах томъёогоор илэрхийлнэ.
\( \textrm{Молекулын томъёо} = (n) \times \textrm{Эмпирик томъёо} \)Жишээлбэл, хэрэв нэгдэл эмпирик томьёотой \(CH_2O\) ба молийн масс нь 180 аму байвал эмпирик томъёоны масс нь 30 аму ( \(12 + 2 \times 1 + 16\) байх болно. Тиймээс үржүүлэгч \(n\) нь:
\( n = \frac{180}{30} = 6 \)Энэ нь нэгдлийн молекулын томьёо нь глюкозын молекул томъёо болох эмпирик томъёоноос ( \(6 \times CH_2O = C_6H_{12}O_6\) ) зургаа дахин их байна гэсэн үг.
Молекулын томъёоны тухай ойлголтыг ойлгох нь химийн олон салбарт үндэс суурь болдог бөгөөд фармакологи, материал судлал, байгаль орчны судалгаанд бодит хэрэглээтэй байдаг. Жишээлбэл, молекулын томъёог ойлгох нь биед тодорхой нөлөө үзүүлэх эмийг зохион бүтээх, хүссэн шинж чанартай шинэ материалыг нэгтгэх, химийн бодисын хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөллийг үнэлэхэд маш чухал юм.
Эм зүйчид эмийн нэгдлүүдийн найрлагыг тодорхойлохын тулд молекулын томъёог ашигладаг. Энэ мэдээлэл нь эм нь молекулын түвшинд бие махбодтой хэрхэн харьцдагийг ойлгоход тусалдаг. Материал судлаачид хүч чадал, уян хатан чанар, дамжуулалт зэрэг өвөрмөц шинж чанартай шинэ материалыг нэгтгэхийн тулд молекулын томъёонд тулгуурладаг. Байгаль орчны эрдэмтэд бохирдуулагчийг тодорхойлох, экосистемд үзүүлэх нөлөөг ойлгохын тулд молекулын томъёог ашигладаг.
Нэгдлийн молекулын томъёог тодорхойлохдоо нэгдлийн молекулын массыг нарийн хэмжиж болох масс спектрометр гэх мэт туршилтын аргууд ихэвчлэн ордог. Өөр нэг түгээмэл арга бол нэгдэл дэх элемент бүрийн хувийн найрлагыг тодорхойлоход ашигладаг элементийн шинжилгээ юм. Дараа нь эдгээр өгөгдлүүдийг эмпирик томъёог гаргахад ашиглаж болох бөгөөд үүнээс молийн массыг мэддэг бол молекулын томъёог тооцоолно.
Жишээлбэл, шаталтын шинжилгээгээр органик нэгдлүүдийн эмпирик томъёог олох боломжтой. Нэгдэл нь хүчилтөрөгчөөр шатаж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, үүссэн усны хэмжээг хэмждэг. Эдгээр хэмжилтүүд нь анхны нэгдэл дэх нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн молийн тоог тооцоолох боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь эмпирик томъёог тодорхойлоход хүргэдэг.
Молекулын томъёоны тухай ойлголтыг ойлгох нь химийн чиглэлээр суралцаж буй оюутнууд болон мэргэжилтнүүдийн хувьд маш чухал юм. Энэ нь молекулуудын найрлагын талаархи үндсэн ойлголтыг өгөхөөс гадна илүү дэвшилтэт химийн шинжилгээ, хэрэглээнд үндэс суурь болдог. Шинжлэх ухааны янз бүрийн салбар дахь молекулын томъёоны ач холбогдлыг жишээ, туршилт, тооцоололоор дамжуулан үнэлж болно.
