Kako riješiti kemijske jednadžbe korak po korak. Kako napisati jednadžbu reakcije
Razgovarajmo o tome kako napisati kemijsku jednadžbu, jer su to glavni elementi ove discipline. Zahvaljujući dubokoj svijesti o svim obrascima interakcija i tvari, možete ih kontrolirati, primijeniti u razna polja aktivnosti.
Teorijske značajke
Sastavljanje kemijskih jednadžbi važna je i presudna faza koja se razmatra u osmom razredu općeobrazovne škole. Što bi trebalo prethoditi ovoj fazi? Prije nego što učitelj kaže svojim učenicima kako napraviti kemijsku jednadžbu, važno je upoznati učenike s pojmom "valencija", naučiti ih odrediti tu vrijednost za metale i nemetale pomoću periodnog sustava elemenata.
Sastavljanje binarnih formula po valenciji
Da biste razumjeli kako napisati kemijsku jednadžbu u smislu valencije, prvo morate naučiti kako formulirati spojeve koji se sastoje od dva elementa koristeći valenciju. Predlažemo algoritam koji će vam pomoći da se nosite sa zadatkom. Na primjer, trebate napisati formulu za natrijev oksid.
Prvo, važno je uzeti u obzir da kemijski element koji se spominje posljednji u nazivu treba biti na prvom mjestu u formuli. U našem slučaju, natrij će biti napisan prvi u formuli, a kisik drugi. Podsjetimo se da se binarni spojevi nazivaju oksidi, u kojima posljednji (drugi) element mora nužno biti kisik s oksidacijskim stanjem -2 (valencija 2). Nadalje, prema periodnom sustavu, potrebno je odrediti valencije svakog od dva elementa. Da bismo to učinili, koristimo određena pravila.
Budući da je natrij metal koji se nalazi u glavnoj podskupini skupine 1, njegova valencija je konstantna vrijednost, jednaka je I.
Kisik je nemetal, budući da je zadnji u oksidu, za određivanje njegove valencije oduzimamo 6 od osam (broj grupa) (skupina u kojoj se nalazi kisik), dobivamo da je valencija kisika II.
Između određenih valencija nalazimo najmanji zajednički višekratnik, zatim ga dijelimo s valencijom svakog od elemenata, dobivamo njihove indekse. Zapisujemo gotovu formulu Na 2 O.
Upute za sastavljanje jednadžbe
Sada razgovarajmo više o tome kako napisati kemijsku jednadžbu. Pogledajmo prvo teorijske točke, a zatim prijeđimo na konkretni primjeri. Dakle, formulacija kemijskih jednadžbi uključuje određeni red akcije.
- 1. faza. Nakon čitanja predloženog zadatka potrebno je odrediti koje bi se kemikalije trebale nalaziti na lijevoj strani jednadžbe. Između originalnih komponenti stavlja se znak "+".
- 2. faza. Nakon znaka jednakosti potrebno je sastaviti formulu za produkt reakcije. Prilikom izvođenja takvih radnji bit će potreban algoritam za sastavljanje formula za binarne spojeve, o kojima smo gore govorili.
- 3. faza. Provjeravamo broj atoma svakog elementa prije i poslije kemijske interakcije, po potrebi stavljamo dodatne koeficijente ispred formula.
Primjer reakcije izgaranja
Pokušajmo otkriti kako pomoću algoritma napraviti kemijsku jednadžbu za izgaranje magnezija. Na lijevoj strani jednadžbe upisujemo zbroj magnezija i kisika. Ne zaboravite da je kisik dvoatomna molekula pa mora imati indeks 2. Nakon znaka jednakosti sastavljamo formulu za produkt dobiven nakon reakcije. Bit će one u kojima je magnezij na prvom mjestu, a kisik smo stavili na drugo mjesto u formuli. Nadalje, prema tablici kemijskih elemenata, određujemo valencije. Magnezij, koji je u skupini 2 (glavna podskupina), ima stalna valencija II, za kisik, oduzimanjem 8 - 6, također dobivamo valenciju II.
Zapis procesa će izgledati ovako: Mg+O 2 =MgO.
Da bi jednadžba odgovarala zakonu održanja mase tvari, potrebno je posložiti koeficijente. Prvo provjeravamo količinu kisika prije reakcije, nakon završetka procesa. Budući da su postojala 2 atoma kisika, a formiran je samo jedan, s desne strane, prije formule magnezijevog oksida, morate dodati faktor 2. Zatim brojimo broj atoma magnezija prije i poslije procesa. Kao rezultat interakcije dobiven je 2 magnezij, stoga je s lijeve strane također potreban koeficijent 2 ispred jednostavne tvari magnezija.
Konačni oblik reakcije: 2Mg + O 2 \u003d 2MgO.
Primjer reakcije supstitucije
Svaki sažetak iz kemije sadrži opis različitih vrsta interakcija.
Za razliku od spoja, u supstituciji će postojati dvije tvari i na lijevoj i na desnoj strani jednadžbe. Pretpostavimo da trebate napisati reakciju interakcije između cinka i Koristimo standardni algoritam za pisanje. Prvo, s lijeve strane upišemo cink i klorovodičnu kiselinu kroz zbroj, s desne strane nacrtamo formule dobivenih produkata reakcije. Budući da se u elektrokemijskom nizu napona metala cink nalazi ispred vodika, on u tom procesu istiskuje molekularni vodik iz kiseline, stvarajući cinkov klorid. Kao rezultat, dobivamo sljedeći unos: Zn+HCL=ZnCl 2 +H 2 .
Sada idemo na izjednačavanje broja atoma svakog elementa. Kako je s lijeve strane klora bio jedan atom, a nakon interakcije dva, ispred formule klorovodične kiseline treba staviti faktor 2.
Kao rezultat toga, dobivamo gotovu reakcijsku jednadžbu koja odgovara zakonu očuvanja mase tvari: Zn + 2HCL = ZnCl 2 + H 2.
Zaključak
Tipični kemijski sažetak nužno sadrži nekoliko kemijskih transformacija. Nijedna grana ove znanosti nije ograničena na jednostavno verbalni opis transformacije, procesi otapanja, isparavanja, sve se nužno potvrđuje jednadžbama. Specifičnost kemije je u tome što se svi procesi koji se odvijaju između različitih anorganskih ili organskih tvari mogu opisati pomoću koeficijenata, indeksa.
Po čemu se kemija razlikuje od drugih znanosti? Kemijske jednadžbe pomažu ne samo u opisivanju tekućih transformacija, već iu provođenju kvantitativnih izračuna na njima, zahvaljujući kojima je moguće provoditi laboratorijsku i industrijsku proizvodnju različitih tvari.
dio I
1. Lomonosov-Lavoisierov zakon - zakon održanja mase tvari:
2. Jednadžbe kemijska reakcija- Ovo uvjetno bilježenje kemijske reakcije pomoću kemijskih formula i matematičkih znakova.
3. Kemijska jednadžba mora biti u skladu sa zakonom očuvanje mase tvari, što se postiže slaganjem koeficijenata u jednadžbi reakcije.
4. Što pokazuje kemijska jednadžba?
1) Koje tvari reagiraju.
2) Koje tvari pritom nastaju.
3) Kvantitativni omjeri tvari u reakciji, tj. količina reagirajućih i nastalih tvari u reakciji.
4) Tip kemijske reakcije.
5. Pravila za raspored koeficijenata u shemi kemijske reakcije na primjeru interakcije barijevog hidroksida i fosforne kiseline uz nastanak barijevog fosfata i vode.
a) Zapišite shemu reakcije, odnosno formule tvari koje reagiraju i nastaju:
b) početi izjednačavati reakcijsku shemu s formulom soli (ako je dostupna). Istodobno, zapamtite da je nekoliko složenih iona u sastavu baze ili soli označeno zagradama, a njihov broj je označen indeksima izvan zagrada:
c) izjednačite vodik u pretposljednjem krugu:
d) izjednačiti kisik zadnji - ovo je pokazatelj ispravnog postavljanja koeficijenata.
Prije formule jednostavne tvari moguće je napisati frakcijski koeficijent, nakon čega se jednadžba mora prepisati s udvostručenim koeficijentima.
Dio II
1. Sastavite jednadžbe reakcije čije su sheme:
2. Napišite jednadžbe kemijskih reakcija:
3. Uspostavite podudarnost između sheme i zbroja koeficijenata u kemijskoj reakciji.
4. Uspostavite podudarnost između polaznih materijala i produkata reakcije.
5. Što pokazuje jednadžba sljedeće kemijske reakcije:
1) Bakar hidroksid i klorovodična kiselina;
2) Nastaje kao rezultat reakcije soli i vode;
3) Koeficijenti prije početnih tvari 1 i 2.
6. Pomoću sljedećeg dijagrama napišite jednadžbu za kemijsku reakciju koristeći udvostručenje frakcijskog koeficijenta:
7. Jednadžba kemijske reakcije:
4P+5O2=2P2O5
pokazuje količinu tvari polaznih tvari i proizvoda, njihovu masu ili volumen:
1) fosfor - 4 mol ili 124 g;
2) fosfor (V) oksid - 2 mol, 284 g;
3) kisik - 5 mol ili 160 litara.
Kemija je znanost o tvarima, njihovim svojstvima i pretvorbama.
.
Odnosno, ako se ništa ne događa tvarima oko nas, to se ne odnosi na kemiju. Ali što znači "ništa se ne događa"? Ako nas je grmljavinska oluja iznenada uhvatila u polju i svi smo se smočili, kako kažu, "do gole kože", nije li to preobrazba: na kraju krajeva, odjeća je bila suha, ali je postala mokra.
Ako, na primjer, uzmete željezni čavao, obradite ga turpijom, a zatim sastavite željezne strugotine (Fe) , onda ovo također nije transformacija: postojao je nokat - postao je prah. Ali ako nakon toga sastavite uređaj i držite dobivanje kisika (O 2): zagrijati kalijev permanganat(KMPo 4) i sakupite kisik u epruvetu, a zatim u nju stavite te željezne strugotine zagrijane "do crvenog", tada će planuti jakim plamenom i nakon izgaranja pretvorit će se u smeđi prah. I ovo je također transformacija. Pa gdje je tu kemija? Unatoč tome što se u ovim primjerima mijenjaju oblik (željezni čavao) i stanje odjeće (suho, mokro), ne radi se o preobrazbama. Činjenica je da je sam čavao, kao što je bio tvar (željezo), to i ostao, unatoč drugačijem obliku, a naša odjeća je upila vodu od kiše, a zatim je isparila u atmosferu. Sama voda se nije promijenila. Dakle, što su transformacije u smislu kemije?
S gledišta kemije, transformacije su takvi fenomeni koji su popraćeni promjenom sastava tvari. Uzmimo isti nokat kao primjer. Nije važno kakav je oblik imao nakon što je zaveden, već nakon što je iz njega prikupljen željezne strugotine stavljen u atmosferu kisika – pretvorio se u željezni oksid(Fe 2 O 3 ) . Dakle, je li se nešto stvarno promijenilo? Da ima. Postojala je tvar nokta, ali pod utjecajem kisika nastala je nova tvar - oksid elementažlijezda. molekularna jednadžba ova se transformacija može prikazati sljedećim kemijskim simbolima:
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)
Za osobu neupućenu u kemiju odmah se nameću pitanja. Što je "molekularna jednadžba", što je Fe? Zašto postoje brojevi "4", "3", "2"? Što su mali brojevi "2" i "3" u formuli Fe 2 O 3? To znači da je došlo vrijeme da se poslože stvari.
Znakovi kemijskih elemenata.
Unatoč činjenici da kemiju počinju učiti u 8. razredu, a neki i ranije, mnogi poznaju velikog ruskog kemičara D. I. Mendeljejeva. I naravno, njegov poznati "Periodni sustav kemijskih elemenata". Inače, jednostavnije, naziva se "Mendelejevljeva tablica".
U ovoj tablici, u odgovarajućem redoslijedu, nalaze se elementi. Do danas ih je poznato oko 120. Imena mnogih elemenata poznata su nam dugo vremena. To su: željezo, aluminij, kisik, ugljik, zlato, silicij. Ranije smo te riječi koristili bez oklijevanja, poistovjećujući ih s predmetima: željezni klin, aluminijska žica, kisik u atmosferi, Zlatni prsten itd. itd. Ali zapravo, sve te tvari (svornjak, žica, prsten) sastoje se od svojih elemenata. Cijeli paradoks je u tome što se element ne može dotaknuti, pokupiti. Kako to? Oni su u periodnom sustavu, ali ih ne možete uzeti! Da točno. Kemijski element je apstraktan (odnosno apstraktan) pojam, a koristi se u kemiji, međutim, kao i u drugim znanostima, za proračune, sastavljanje jednadžbi i rješavanje problema. Svaki se element razlikuje od drugoga po tome što ga karakterizira svoje elektronička konfiguracija atom. Broj protona u jezgri atoma jednak je broju elektrona u njegovim orbitalama. Na primjer, vodik je element #1. Njegov atom se sastoji od 1 protona i 1 elektrona. Helij je element broj 2. Njegov atom se sastoji od 2 protona i 2 elektrona. Litij je element broj 3. Njegov atom se sastoji od 3 protona i 3 elektrona. Darmstadtium - element broj 110. Njegov atom se sastoji od 110 protona i 110 elektrona.
Svaki element je označen određenim simbolom, latiničnim slovima, a ima određeno čitanje u prijevodu s latinskog. Na primjer, vodik ima simbol "N", čitati kao "hidrogenij" ili "pepeo". Silicij ima simbol "Si" koji se čita kao "silicij". Merkur ima simbol "Hg" a čita se kao "hydrargyrum". I tako dalje. Sve ove oznake nalaze se u svakom udžbeniku kemije za 8. razred. Za nas je sada glavna stvar razumjeti da je pri sastavljanju kemijskih jednadžbi potrebno raditi s naznačenim simbolima elemenata.
Jednostavne i složene tvari.
Označavanje različitih tvari pojedinačnim simbolima kemijskih elemenata (Hg Merkur, Fe željezo, Cu bakar, Zn cinkov, Al aluminij) u biti označavamo jednostavne tvari, odnosno tvari koje se sastoje od atoma iste vrste (koje sadrže isti broj protona i neutrona u atomu). Na primjer, ako tvari željeza i sumpora međusobno djeluju, jednadžba će imati sljedeći oblik:
Fe + S = FeS (2)
Jednostavne tvari uključuju metale (Ba, K, Na, Mg, Ag), kao i nemetale (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). I treba obratiti pozornost
posebnu pozornost obratiti na činjenicu da su svi metali označeni jednim simbolom: K, Ba, Ca, Al, V, Mg itd., a nemetali - ili jednostavnim simbolima: C, S, P ili mogu imati različite indekse koji navedite njihovu molekularnu strukturu: H 2 , Cl 2 , O 2 , J 2 , P 4 , S 8 . U budućnosti će to biti vrlo veliki značaj prilikom pisanja jednadžbi. Uopće nije teško pogoditi da su složene tvari tvari nastale od atoma. drugačija vrsta, Na primjer,
1). Oksidi:
aluminijev oksid Al 2 O 3, 
natrijev oksid Na 2 O
bakreni oksid CuO,
cinkov oksid ZnO
titanijev oksid Ti2O3,
ugljični monoksid ili ugljikov monoksid (+2) CO
sumporni oksid (+6) SO 3
2). Razlozi:
željezni hidroksid(+3) Fe (OH) 3,
bakreni hidroksid Cu(OH)2,
kalijev hidroksid ili kalijeva lužina KOH,
natrijev hidroksid NaOH.
3). kiseline:
klorovodična kiselina HCl
sumporna kiselina H2SO3,
Dušična kiselina HNO3
4). Soli:
natrijev tiosulfat Na 2 S 2 O 3,
natrijev sulfat ili Glauberova sol Na 2 SO 4,
kalcijev karbonat ili vapnenac CaCO 3,
bakreni klorid CuCl 2
5). organska tvar:
natrijev acetat CH3COOHa,
metan CH 4,
acetilen C2H2,
glukoza C6H1206
Konačno, nakon što smo razjasnili strukturu raznih tvari, možemo početi pisati kemijske jednadžbe.
Kemijska jednadžba.
Sama riječ "jednadžba" izvedena je iz riječi "izjednačiti", tj. podijeliti nešto na jednake dijelove. U matematici, jednadžbe su gotovo sama bit ove znanosti. Na primjer, možete dati tako jednostavnu jednadžbu u kojoj će lijeva i desna strana biti jednake "2":
40: (9 + 11) = (50 x 2): (80 - 30);
I u kemijskim jednadžbama, isti princip: lijeva i desna strana jednadžbe moraju odgovarati istom broju atoma, elemenata koji u njima sudjeluju. Ili, ako je dana ionska jednadžba, onda u njoj broj čestica mora ispuniti i ovaj zahtjev. Kemijska jednadžba je uvjetni zapis kemijske reakcije pomoću kemijskih formula i matematičkih znakova. Kemijska jednadžba sama po sebi odražava određenu kemijsku reakciju, odnosno proces međudjelovanja tvari, tijekom kojeg nastaju nove tvari. Na primjer, potrebno je napiši molekularnu jednadžbu reakcije koje sudjeluju barijev klorid BaCl 2 i sumporne kiseline H 2 SO 4. Kao rezultat ove reakcije nastaje netopljivi talog - barijev sulfat BaSO 4 i klorovodična kiselina Hcl:
VaSl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NCl (3)
Prije svega mora biti jasno da veliki broj"2" ispred HCl tvari naziva se koeficijent, a mali brojevi "2", "4" ispod formula VaCl 2, H 2 SO 4, BaSO 4 nazivaju se indeksi. I koeficijenti i indeksi u kemijskim jednadžbama igraju ulogu faktora, a ne članova. Da bi se kemijska jednadžba ispravno napisala, potrebno je poredati koeficijente u jednadžbi reakcije. Sada počnimo brojati atome elemenata na lijevoj i desnoj strani jednadžbe. Na lijevoj strani jednadžbe: tvar BaCl 2 sadrži 1 atom barija (Ba), 2 atoma klora (Cl). U tvari H 2 SO 4: 2 atoma vodika (H), 1 atom sumpora (S) i 4 atoma kisika (O). Na desnoj strani jednadžbe: u tvari BaSO 4 nalazi se 1 atom barija (Ba), 1 atom sumpora (S) i 4 atoma kisika (O), u tvari HCl: 1 atom vodika (H) i 1 atom klora. (Cl). Odatle slijedi da je na desnoj strani jednadžbe broj atoma vodika i klora upola manji od broja na lijevoj strani. Stoga je prije formule HCl na desnoj strani jednadžbe potrebno staviti koeficijent "2". Ako sada dodamo broj atoma elemenata uključenih u ovu reakciju, i s lijeve i s desne strane, dobit ćemo sljedeću ravnotežu:
U oba dijela jednadžbe broj atoma elemenata koji sudjeluju u reakciji je jednak, stoga je točna.
Kemijska jednadžba i kemijske reakcije
Kao što smo već saznali, kemijske jednadžbe su odraz kemijskih reakcija. Kemijske reakcije su takve pojave u kojima dolazi do transformacije jedne tvari u drugu. Među njihovom raznolikošću mogu se razlikovati dvije glavne vrste:
1). Reakcije veze
2). reakcije razgradnje.
Ogromna većina kemijskih reakcija pripada reakcijama adicije, budući da se kod jedne tvari rijetko može dogoditi promjena njezina sastava ako nije podvrgnuta vanjskim utjecajima (otapanje, zagrijavanje, svjetlost). Ništa ne karakterizira kemijski fenomen, ili reakciju, kao promjene koje se događaju kada dvije ili više tvari međusobno djeluju. Takve pojave mogu nastati spontano i biti popraćene povećanjem ili padom temperature, svjetlosnim efektima, promjenama boje, taloženjem, ispuštanjem plinovitih produkata, bukom.
Radi jasnoće predstavljamo nekoliko jednadžbi koje odražavaju procese reakcija spojeva, tijekom kojih dobivamo natrijev klorid(NaCl), cinkov klorid(ZnCl 2), talog srebrovog klorida(AgCl), aluminijev klorid(AlCl 3)
Cl 2 + 2Na = 2NaCl (4)
CuCl 2 + Zn \u003d ZnCl 2 + Cu (5)
AgNO 3 + KCl \u003d AgCl + 2KNO 3 (6)
3HCl + Al(OH) 3 \u003d AlCl3 + 3H 2 O (7)
Među reakcijama spoja treba posebno istaknuti sljedeće : zamjena (5), razmjena (6), i kako poseban slučaj reakcije razmjene – reakcija neutralizacija (7).
Reakcije supstitucije uključuju one u kojima atomi jednostavne tvari zamjenjuju atome jednog od elemenata u složenoj tvari. U primjeru (5) atomi cinka zamjenjuju atome bakra iz otopine CuCl 2, dok cink prelazi u topljivu sol ZnCl 2, a bakar se oslobađa iz otopine u metalnom stanju.
Reakcije izmjene su reakcije u kojima dvije složene tvari i razmijeniti svoje sastavni dijelovi. U slučaju reakcije (6), topljive soli AgNO 3 i KCl, kada se obje otopine ocijede, stvaraju netopljivi talog soli AgCl. Istodobno razmjenjuju svoje sastavne dijelove - kationi i anioni. Kationi kalija K + vezani su na anione NO 3, a kationi srebra Ag + - na anione Cl -.
Poseban, poseban slučaj reakcija izmjene je reakcija neutralizacije. Reakcije neutralizacije su reakcije u kojima kiseline reagiraju s bazama pri čemu nastaju sol i voda. U primjeru (7) klorovodična kiselina HCl, reagirajući s bazom Al(OH) 3 stvara sol AlCl 3 i vodu. U tom slučaju dolazi do izmjene aluminijevih kationa Al 3+ iz baze s Cl anionima – iz kiseline. Kao rezultat toga, događa se neutralizacija klorovodične kiseline.
Reakcije razgradnje uključuju one u kojima iz jedne složene nastaju dvije ili više novih jednostavnih ili složenih tvari, ali jednostavnijeg sastava. Kao reakcije mogu se navesti one u procesu kojih se 1) razgrađuju. kalijeva salitra(KNO 3) uz nastanak kalijevog nitrita (KNO 2) i kisika (O 2); 2). Kalijev permanganat(KMnO 4): nastaje kalijev manganat (K 2 MnO 4), manganov oksid(MnO 2) i kisik (O 2); 3). kalcijev karbonat ili mramor; u procesu nastaju ugljičniplin(CO 2 ) i kalcijev oksid(Cao)
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (10)
U reakciji (8) iz složene tvari nastaje jedna složena i jedna jednostavna tvar. U reakciji (9) postoje dvije složene i jedna jednostavna. U reakciji (10) postoje dvije složene tvari, ali jednostavnijeg sastava
Sve klase složenih tvari podliježu razgradnji:
1). Oksidi: srebrni oksid 2Ag 2 O = 4Ag + O 2 (11)
2). hidroksidi: željezni hidroksid 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)
3). kiseline: sumporne kiseline H 2 SO 4 \u003d SO 3 + H 2 O (13)
4). Soli: kalcijev karbonat CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (14)
5). organska tvar: alkoholna fermentacija glukoze
C 6 H 12 O 6 \u003d 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)
Prema drugoj klasifikaciji, sve kemijske reakcije mogu se podijeliti u dvije vrste: reakcije koje se odvijaju uz oslobađanje topline, tzv. egzotermno, i reakcije koje idu uz apsorpciju topline - endotermički. Kriterij za takve procese je toplinski učinak reakcije. Egzotermne reakcije u pravilu uključuju reakcije oksidacije, tj. interakcije s kisikom izgaranje metana:
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q (16)
i na endotermne reakcije - reakcije razgradnje, već navedene gore (11) - (15). Znak Q na kraju jednadžbe označava da li se toplina oslobađa tijekom reakcije (+Q) ili apsorbira (-Q):
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 - Q (17)
Također možete razmotriti sve kemijske reakcije prema vrsti promjene u stupnju oksidacije elemenata uključenih u njihove transformacije. Na primjer, u reakciji (17) elementi koji u njoj sudjeluju ne mijenjaju svoja oksidacijska stanja:
Ca +2 C +4 O 3 -2 \u003d Ca +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)
A u reakciji (16) elementi mijenjaju svoja oksidacijska stanja:
2Mg 0 + O 2 0 \u003d 2Mg + 2 O -2
Ove vrste reakcija su redoks . Oni će se razmatrati odvojeno. Za formuliranje jednadžbi za reakcije ove vrste potrebno je koristiti metoda polureakcije i primijeniti elektronička jednadžba ravnoteže.
Nakon što dovedete različite vrste kemijskih reakcija, možete prijeći na princip sastavljanja kemijskih jednadžbi, drugim riječima, odabir koeficijenata u njihovom lijevom i desnom dijelu.
Mehanizmi za sastavljanje kemijskih jednadžbi.
Kojoj god vrsti ova ili ona kemijska reakcija pripadala, njen zapis (kemijska jednadžba) mora odgovarati uvjetu jednakosti broja atoma prije i nakon reakcije.
Postoje jednadžbe (17) koje ne zahtijevaju podešavanje, tj. raspored koeficijenata. Ali u većini slučajeva, kao u primjerima (3), (7), (15), potrebno je poduzeti radnje usmjerene na izjednačavanje lijeve i desne strane jednadžbe. Koja načela treba slijediti u takvim slučajevima? Postoji li neki sustav u odabiru koeficijenata? Postoji, i to ne jedan. Ovi sustavi uključuju:
1). Odabir koeficijenata prema zadanim formulama.
2). Kompilacija prema valencijama reaktanata.
3). Kompilacija prema oksidacijskim stanjima reaktanata.
U prvom slučaju pretpostavlja se da znamo formule reaktanata i prije i poslije reakcije. Na primjer, s obzirom na sljedeću jednadžbu:
N 2 + O 2 → N 2 O 3 (19)
Opće je prihvaćeno da se znak jednakosti (=) ne stavlja u jednadžbu dok se ne uspostavi jednakost između atoma elemenata prije i poslije reakcije, već se zamjenjuje strelicom (→). Sada prijeđimo na stvarno balansiranje. Na lijevoj strani jednadžbe nalaze se 2 atoma dušika (N 2) i dva atoma kisika (O 2), a na desnoj strani dva atoma dušika (N 2) i tri atoma kisika (O 3). Ne treba ga izjednačavati po broju atoma dušika, ali po kisiku je potrebno postići jednakost, budući da su prije reakcije sudjelovala dva atoma, a nakon reakcije tri atoma. Napravimo sljedeći dijagram:
prije reakcije nakon reakcije
O 2 O 3
Definirajmo najmanji višekratnik između zadanih brojeva atoma, to će biti "6".
O 2 O 3
\ 6 /
Podijelite ovaj broj na lijevoj strani jednadžbe kisika s "2". Dobivamo broj "3", stavljamo ga u jednadžbu koju treba riješiti:
N 2 + 3O 2 → N 2 O 3
Također dijelimo broj "6" za desnu stranu jednadžbe s "3". Dobili smo broj "2", samo ga stavite u jednadžbu koju treba riješiti:
N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3
Broj atoma kisika u lijevom i desnom dijelu jednadžbe postao je jednak 6 atoma:
Ali broj atoma dušika na obje strane jednadžbe neće odgovarati:
Na lijevoj strani su dva atoma, na desnoj su četiri atoma. Dakle, da bi se postigla jednakost, potrebno je udvostručiti količinu dušika na lijevoj strani jednadžbe, stavljajući koeficijent "2":
Dakle, promatra se jednakost za dušik i, općenito, jednadžba će imati oblik:
2N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3
Sada u jednadžbu, umjesto strelice, možete staviti znak jednakosti:
2N 2 + 3O 2 \u003d 2N 2 O 3 (20)
Uzmimo drugi primjer. Dana je sljedeća jednadžba reakcije:
P + Cl 2 → PCl 5
Na lijevoj strani jednadžbe nalazi se 1 atom fosfora (P) i dva atoma klora (Cl 2), a na desnoj strani jedan atom fosfora (P) i pet atoma kisika (Cl 5). Ne treba ga izjednačavati po broju atoma fosfora, ali za klor je potrebno postići jednakost, jer su prije reakcije sudjelovala dva atoma, a nakon reakcije pet atoma. Napravimo sljedeći dijagram:
prije reakcije nakon reakcije
Cl 2 Cl 5
Definirajmo najmanji višekratnik između zadanih brojeva atoma, to će biti "10".
Cl 2 Cl 5
\ 10 /
Podijelite ovaj broj na lijevoj strani jednadžbe za klor s "2". Dobivamo broj "5", stavljamo ga u jednadžbu koju treba riješiti:
R + 5Cl 2 → RCl 5
Također dijelimo broj "10" za desnu stranu jednadžbe s "5". Dobili smo broj "2", samo ga stavite u jednadžbu koju treba riješiti:
R + 5Cl 2 → 2RCl 5
Broj atoma klora u lijevom i desnom dijelu jednadžbe postao je jednak 10 atoma:
Ali broj atoma fosfora na obje strane jednadžbe neće odgovarati:
Dakle, da bi se postigla jednakost, potrebno je udvostručiti količinu fosfora na lijevoj strani jednadžbe, stavljajući koeficijent "2":
Dakle, promatra se jednakost za fosfor i, općenito, jednadžba će imati oblik:
2R + 5Cl 2 = 2RCl 5 (21)
Prilikom pisanja jednadžbi po valenciji mora se dati definicija valencije i postavite vrijednosti za najpoznatije elemente. Valencija je jedan od ranije korištenih koncepata, trenutno u velikom broju školski programi ne koristi se. Ali uz njegovu pomoć lakše je objasniti principe sastavljanja jednadžbi kemijskih reakcija. Pod valentnošću se misli broj kemijskih veza koje atom može formirati s drugim, ili drugim atomima . Valencija nema znak (+ ili -) i označava se rimskim brojevima, obično iznad simbola kemijskih elemenata, na primjer:
Odakle dolaze te vrijednosti? Kako ih primijeniti u izradi kemijskih jednadžbi? Brojčane vrijednosti valencija elemenata podudaraju se s njihovim grupnim brojem Periodnog sustava kemijskih elemenata D. I. Mendelejeva (tablica 1).
Za ostale elemente vrijednosti valencije mogu imati druge vrijednosti, ali nikad veće od broja grupe u kojoj se nalaze. Štoviše, za parne brojeve skupina (IV i VI), valencije elemenata uzimaju samo parne vrijednosti, a za neparne mogu imati i parne i neparne vrijednosti (Tablica.2).
Naravno, postoje iznimke od vrijednosti valencije za neke elemente, ali u svakom konkretnom slučaju te točke su obično navedene. Sada razmislite opći princip sastavljanje kemijskih jednadžbi za zadane valencije za pojedine elemente. Češće ovu metodu prihvatljivo u slučaju sastavljanja jednadžbi kemijskih reakcija spoja jednostavne tvari, na primjer, u interakciji s kisikom ( reakcije oksidacije). Pretpostavimo da želite prikazati reakciju oksidacije aluminij. Ali podsjetimo da su metali označeni pojedinačnim atomima (Al), a nemetali koji su u plinovitom stanju - indeksima "2" - (O 2). Prvo pišemo opća shema reakcije:
Al + O 2 → AlO
U ovoj fazi još se ne zna kako bi trebao biti točan pravopis za glinicu. I upravo u ovoj fazi u pomoć će nam doći znanje o valencijama elemenata. Za aluminij i kisik stavljamo ih iznad predložene formule za ovaj oksid:
III II
Al O
Nakon toga, "križ"-na-"križ" ovih simbola elemenata stavit će odgovarajuće indekse ispod:
III II
Al 2 O 3
Sastav kemijskog spoja Al 2 O 3 određen. Daljnja shema jednadžbe reakcije imat će oblik:
Al + O 2 → Al 2 O 3
Ostaje samo izjednačiti njegov lijevi i desni dio. Postupamo na isti način kao u slučaju formuliranja jednadžbe (19). Izjednačavamo broj atoma kisika, pribjegavajući pronalaženju najmanjeg višekratnika:
prije reakcije nakon reakcije
O 2 O 3
\ 6 /
Podijelite ovaj broj na lijevoj strani jednadžbe kisika s "2". Dobivamo broj "3", stavljamo ga u jednadžbu koju treba riješiti. Također dijelimo broj "6" za desnu stranu jednadžbe s "3". Dobili smo broj "2", samo ga stavite u jednadžbu koju treba riješiti:
Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Da bi se postigla jednakost aluminija, potrebno je njegovu količinu podesiti na lijevoj strani jednadžbe postavljanjem koeficijenta "4":
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Time se uočava jednakost za aluminij i kisik i, općenito, jednadžba će poprimiti konačni oblik:
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3 (22)
Pomoću metode valencije moguće je predvidjeti koja tvar nastaje tijekom kemijske reakcije, kako će izgledati njezina formula. Pretpostavimo da su u reakciju spoja ušli dušik i vodik s odgovarajućim valencijama III i I. Napišimo opću reakcijsku shemu:
N2 + H2 → NH
Za dušik i vodik ispisujemo valencije iznad predložene formule ovog spoja:
Kao i prije, "križ"-na-"križ" za ove simbole elemenata, stavili smo odgovarajuće indekse ispod:
III I
N H 3
Daljnja shema jednadžbe reakcije imat će oblik:
N 2 + H 2 → NH 3
Već zovem poznat način, kroz najmanji višekratnik za vodik, jednak "6", dobivamo željene koeficijente, te jednadžbu u cjelini:
N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 (23)
Pri sastavljanju jednadžbi za oksidacijska stanja tvari koje reagiraju, mora se podsjetiti da je stupanj oksidacije elementa broj primljenih ili predanih elektrona u procesu kemijske reakcije. Oksidacijsko stanje u spojevima u osnovi, numerički se podudara s vrijednostima valencija elementa. Ali razlikuju se u predznaku. Na primjer, za vodik je valencija I, a oksidacijsko stanje (+1) ili (-1). Za kisik je valencija II, a oksidacijsko stanje (-2). Za dušik su valencije I, II, III, IV, V, a oksidacijska stanja (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) , itd. Oksidacijska stanja elemenata koji se najčešće koriste u jednadžbama prikazana su u tablici 3.
Kod reakcija spojeva princip sastavljanja jednadžbi prema oksidacijskim stanjima je isti kao kod sastavljanja prema valencijama. Na primjer, dajmo jednadžbu reakcije za oksidaciju klora s kisikom, u kojoj klor tvori spoj sa stupnjem oksidacije +7. Napišimo predloženu jednadžbu:
Cl 2 + O 2 → ClO
Stavili smo oksidacijska stanja odgovarajućih atoma preko predloženog spoja ClO:
Kao iu prethodnim slučajevima, utvrđujemo da je željeno formula spoja poprimit će oblik:
7 -2
Cl 2 O 7
Jednadžba reakcije će imati sljedeći oblik:
Cl 2 + O 2 → Cl 2 O 7
Izjednačujući kisik, pronalazeći najmanji višekratnik između dva i sedam, jednak "14", konačno uspostavljamo jednakost:
2Cl 2 + 7O 2 \u003d 2Cl 2 O 7 (24)
Nešto drugačija metoda mora se koristiti s oksidacijskim stanjima pri sastavljanju reakcija izmjene, neutralizacije i supstitucije. U nekim slučajevima teško je saznati: koji spojevi nastaju tijekom interakcije složenih tvari?
Kako znate što se događa u reakciji?
Doista, kako znate: koji produkti reakcije mogu nastati tijekom određene reakcije? Na primjer, što nastaje kada barijev nitrat i kalijev sulfat reagiraju?
Ba (NO 3) 2 + K 2 SO 4 →?
Možda VAC 2 (NO 3) 2 + SO 4? Ili Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Ili nešto drugo? Naravno, tijekom ove reakcije nastaju spojevi: BaSO 4 i KNO 3. A kako se to zna? A kako napisati formule tvari? Počnimo s onim što se najčešće zanemaruje: samim konceptom "reakcije razmjene". To znači da se u tim reakcijama tvari međusobno mijenjaju u sastavnim dijelovima. Budući da se reakcije izmjene uglavnom odvijaju između baza, kiselina ili soli, dijelovi s kojima će se oni mijenjati su metalni kationi (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), H + ioni odn. OH -, anioni - kiselinski ostaci, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). U opći pogled Reakcija izmjene može se prikazati u sljedećim oznakama:
Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)
Gdje su Kt1 i Kt2 metalni kationi (1) i (2), a An1 i An2 su anioni (1) i (2) koji im odgovaraju. Pri tome se mora uzeti u obzir da se u spojevima prije i poslije reakcije uvijek na prvom mjestu uspostavljaju kationi, a na drugom anioni. Stoga ako reagira kalijev klorid I srebrni nitrat, oboje u otopini
KCl + AgNO 3 →
tada u tom procesu nastaju tvari KNO 3 i AgCl te će odgovarajuća jednadžba imati oblik:
KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl (26)
U reakcijama neutralizacije, protoni iz kiselina (H +) spojit će se s hidroksilnim anionima (OH -) u vodu (H 2 O):
HCl + KOH \u003d KCl + H 2 O (27)
U tablici topljivosti tvari (kiselina, soli i baza u vodi) navedena su oksidacijska stanja metalnih kationa i naboji aniona kiselinskih ostataka. Vodoravno su prikazani metalni kationi, a okomito anioni kiselinskih ostataka.
Na temelju toga, pri sastavljanju jednadžbe za reakciju izmjene, prvo je potrebno utvrditi oksidacijska stanja čestica koje u ovom kemijskom procesu primaju u njegov lijevi dio. Na primjer, trebate napisati jednadžbu za interakciju između kalcijevog klorida i natrijevog karbonata. Napravimo početnu shemu za ovu reakciju:
CaCl + NaCO 3 →
Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →
Nakon što smo izvršili već poznatu radnju "križ"-na-"križ", definiramo prave formule početni materijali:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 →
Na temelju načela izmjene kationa i aniona (25) utvrđujemo preliminarne formule tvari koje nastaju tijekom reakcije:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + NaCl
Stavljamo odgovarajuće naboje na njihove katione i anione:
Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -
Formule tvari napisani su ispravno, u skladu s nabojima kationa i aniona. Napravimo potpunu jednadžbu izjednačavanjem lijevog i desnog dijela u smislu natrija i klora:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 + 2NaCl (28)
Kao drugi primjer, ovdje je jednadžba za reakciju neutralizacije između barijevog hidroksida i fosforne kiseline:
VaON + NPO 4 →
Stavljamo odgovarajuće naboje na katione i anione:
Ba 2+ OH - + H + RO 4 3- →
Definirajmo stvarne formule polaznih materijala:
Va (OH) 2 + H 3 RO 4 →
Na temelju načela izmjene kationa i aniona (25) utvrđujemo preliminarne formule tvari koje nastaju tijekom reakcije, uzimajući u obzir da u reakciji izmjene jedna od tvari nužno mora biti voda:
Ba (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 2+ RO 4 3- + H 2 O
Odredimo točan zapis formule soli nastale tijekom reakcije:
Ba (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O
Izjednačite lijevu stranu jednadžbe za barij:
3VA (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O
Budući da je na desnoj strani jednadžbe ostatak fosforne kiseline uzet dva puta, (PO 4) 2, tada je na lijevoj strani također potrebno udvostručiti njenu količinu:
3VA (OH) 2 + 2H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O
Preostaje uskladiti broj atoma vodika i kisika na desnoj strani vode. Pošto na lijevoj strani ukupno vodikovih atoma je 12, zatim s desne strane također treba odgovarati dvanaest, stoga je prije formule vode potrebno staviti koeficijent"6" (budući da u molekuli vode već postoje 2 atoma vodika). Za kisik se također poštuje jednakost: lijevo 14, a desno 14. Dakle, jednadžba ima ispravan oblik zapisi:
3Va (ON) 2 + 2N 3 RO 4 → Va 3 (RO 4) 2 + 6N 2 O (29)
Mogućnost kemijskih reakcija
Svijet je sastavljen od velike raznolikosti tvari. Broj varijanti kemijskih reakcija između njih također je nesaglediv. Ali možemo li, nakon što smo napisali ovu ili onu jednadžbu na papir, ustvrditi da će joj odgovarati kemijska reakcija? postoji pogrešno shvaćanješto ako je točno dogovoriti koeficijente u jednadžbi, onda će to biti izvedivo u praksi. Na primjer, ako uzmemo otopina sumporne kiseline i spustite se u njega cinkov, tada možemo promatrati proces razvijanja vodika:
Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 (30)
Ali ako se bakar spusti u istu otopinu, tada se neće promatrati proces razvijanja plina. Reakcija nije izvediva.
Cu + H 2 SO 4 ≠
Ako se uzme koncentrirana sumporna kiselina, ona će reagirati s bakrom:
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)
U reakciji (23) između plinova dušika i vodika, termodinamička ravnoteža, oni. koliko molekula nastaje amonijak NH 3 u jedinici vremena, isti će se broj njih ponovno razgraditi na dušik i vodik. Pomak u kemijskoj ravnoteži može se postići povećanjem tlaka i smanjenjem temperature
N2 + 3H2 \u003d 2NH3
Ako uzmete otopina kalijevog hidroksida i izlijte na njega otopina natrijeva sulfata, tada se neće primijetiti nikakve promjene, reakcija neće biti izvediva:
KOH + Na 2 SO 4 ≠
Otopina natrijeva klorida u interakciji s bromom, neće formirati brom, unatoč činjenici da se ova reakcija može pripisati reakciji supstitucije:
NaCl + Br 2 ≠
Koji su razlozi za takva odstupanja? Činjenica je da nije dovoljno samo ispravno definirati spojene formule, potrebno je poznavati specifičnosti međudjelovanja metala s kiselinama, vješto koristiti tablicu topljivosti tvari, poznavati pravila supstitucije u nizu aktivnosti metala i halogena. Ovaj članak opisuje samo najosnovnija načela kako poredati koeficijente u jednadžbama reakcija, Kako napisati molekularne jednadžbe, Kako odrediti sastav kemijskog spoja.
Kemija je kao znanost izuzetno raznolika i višestruka. Ovaj članak odražava samo mali dio procesa koji se odvijaju u stvarni svijet. Vrste, termokemijske jednadžbe, elektroliza, procesi organske sinteze i još mnogo, mnogo više. Ali o tome više u narednim člancima.
blog.site, uz potpuno ili djelomično kopiranje materijala, veza na izvor je obavezna.
Kemijsku jednadžbu možemo nazvati vizualizacijom kemijske reakcije pomoću matematičkih znakova i kemijskih formula. Takvo djelovanje je odraz neke vrste reakcije, tijekom koje se pojavljuju nove tvari.
Kemijski zadaci: vrste
Kemijska jednadžba je niz kemijskih reakcija. Temelje se na zakonu održanja mase bilo koje tvari. Postoje samo dvije vrste reakcija:
- Spojevi - oni uključuju (postoji zamjena atoma složenih elemenata atomima jednostavnih reagensa), izmjena (zamjena komponenata dviju složenih tvari), neutralizacija (reakcija kiselina s bazama, stvaranje soli i vode).
- Razgradnja - nastajanje dviju ili više složenih ili jednostavnih tvari iz jedne složene, ali im je sastav jednostavniji.
Kemijske reakcije se također mogu podijeliti na vrste: egzotermne (događaju se oslobađanjem topline) i endotermne (apsorpcija topline).
Ovo pitanje brine mnoge studente. Nudimo nekoliko jednostavni savjeti, koji će vam reći kako naučiti rješavati kemijske jednadžbe:
- Želja za razumijevanjem i svladavanjem. Ne možete odstupiti od svog cilja.
- Teorijska znanja. Bez njih je nemoguće sastaviti čak ni elementarnu formulu spoja.
- Ispravnost pisanja kemijskog problema - čak i najmanja pogreška u uvjetu poništit će sve vaše napore u njegovom rješavanju.
Poželjno je da vam proces rješavanja kemijskih jednadžbi bude uzbudljiv. Tada vam kemijske jednadžbe (kako ih riješiti i koje točke morate zapamtiti, analizirat ćemo u ovom članku) više neće biti problematične.
Zadaci koji se rješavaju pomoću jednadžbi kemijskih reakcija
Ovi zadaci uključuju:
- Određivanje mase komponente s obzirom na masu drugog reagensa.
- Zadaci za kombinaciju "masa-mol".
- Izračuni za kombinaciju "volumen-mol".
- Primjeri korištenja izraza "višak".
- Izračuni pomoću reagensa, od kojih jedan nije lišen nečistoća.
- Zadaci za raspadanje rezultata reakcije i za proizvodne gubitke.
- Problemi za pronalaženje formule.
- Zadaci u kojima su reagensi dati kao otopine.
- Zadaci koji sadrže smjese.
Svaka od ovih vrsta zadataka uključuje nekoliko podvrsta, o kojima se obično detaljno govori u prvoj školske lekcije kemija.
Kemijske jednadžbe: Kako riješiti
Postoji algoritam koji pomaže nositi se s gotovo svim zadacima iz ovoga teška znanost. Da biste razumjeli kako ispravno riješiti kemijske jednadžbe, morate slijediti određeni obrazac:
- Kada pišete jednadžbu reakcije, ne zaboravite postaviti koeficijente.
- Odredite kako pronaći nepoznate podatke.
- Ispravnost primjene u odabranoj formuli proporcija ili korištenje koncepta "količine tvari".
- Obratite pozornost na mjerne jedinice.
Na kraju je važno provjeriti zadatak. U procesu rješavanja mogli ste napraviti elementarnu pogrešku koja je utjecala na rezultat odluke.
Osnovna pravila za sastavljanje kemijskih jednadžbi
Ako slijedite točan redoslijed, tada vam pitanje što su kemijske jednadžbe, kako ih riješiti, neće smetati:
- Na lijevoj strani jednadžbe ispisane su formule tvari koje reagiraju (reagensi).
- Formule tvari koje nastaju kao rezultat reakcije već su napisane na desnoj strani jednadžbe.
Formulacija jednadžbe reakcije temelji se na zakonu održanja mase tvari. Dakle, obje strane jednadžbe moraju biti jednake, odnosno s istim brojem atoma. To se može postići ako su koeficijenti pravilno postavljeni ispred formula tvari.
Raspored koeficijenata u kemijskoj jednadžbi
Algoritam za postavljanje koeficijenata je sljedeći:
- Izbrojite na lijevoj i desnoj strani jednadžbe atome svakog elementa.
- Određivanje promjenjivog broja atoma u elementu. Također morate pronaći N.O.K.
- Dobivanje koeficijenata postiže se dijeljenjem N.O.K. za indekse. Obavezno stavite ove brojeve ispred formula.
- Sljedeći korak je ponovno izračunavanje broja atoma. Ponekad je potrebno ponoviti radnju.
Izjednačavanje dijelova kemijske reakcije događa se uz pomoć koeficijenata. Izračun indeksa se vrši kroz valentnost.
Za uspješno sastavljanje i rješavanje kemijskih jednadžbi potrebno je uzeti u obzir fizička svojstva tvari kao što su volumen, gustoća, masa. Također morate znati stanje reagirajućeg sustava (koncentracija, temperatura, tlak), razumjeti mjerne jedinice tih veličina.
Da bismo razumjeli pitanje što su kemijske jednadžbe, kako ih riješiti, potrebno je koristiti osnovne zakone i pojmove ove znanosti. Za uspješno izračunavanje takvih zadataka potrebno je također zapamtiti ili ovladati vještinama matematičkih operacija, znati izvoditi akcije s brojevima. Nadamo se da ćete se uz naše savjete lakše snaći u kemijskim jednadžbama.
Rješavanje jednadžbi kemijskih reakcija stvara poteškoće znatnom broju učenika Srednja škola velikim dijelom zahvaljujući velika raznolikost elementi uključeni u njih i višeznačnost njihove interakcije. No budući da glavni dio kolegija opće kemije u školi razmatra međudjelovanje tvari na temelju njihovih reakcijskih jednadžbi, učenici svakako moraju popuniti praznine u ovom području i naučiti rješavati kemijske jednadžbe kako bi izbjegli probleme s predmetom u budućnosti.
Jednadžba kemijske reakcije simbolički je zapis koji prikazuje kemijske elemente koji međusobno djeluju, njihov kvantitativni omjer i tvari koje nastaju interakcijom. Ove jednadžbe odražavaju bit međudjelovanja tvari u smislu atomsko-molekularnog ili elektronskog međudjelovanja.
- Na samom početku školskog tečaja kemije uče se rješavati jednadžbe na temelju pojma valencije elemenata periodnog sustava elemenata. Na temelju ovog pojednostavljenja razmatramo rješenje kemijske jednadžbe na primjeru oksidacije aluminija s kisikom. Aluminij reagira s kisikom i nastaje aluminijev oksid. S navedenim početnim podacima sastavit ćemo shemu jednadžbi.
Al + O 2 → AlO
U ovaj slučaj zapisali smo približnu shemu kemijske reakcije, koja samo djelomično odražava njezinu bit. Na lijevoj strani sheme ispisane su tvari koje stupaju u reakciju, a na desnoj rezultat njihove interakcije. Osim toga, kisik i druga tipična oksidacijska sredstva obično se pišu s desne strane metala i drugih redukcijskih sredstava na obje strane jednadžbe. Strelica pokazuje smjer reakcije.
- Da bi ova sastavljena reakcijska shema dobila gotov oblik i bila u skladu sa zakonom održanja mase tvari, potrebno je:
- Upišite indekse na desnu stranu jednadžbe za tvar koja nastaje međudjelovanjem.
- Izjednačite broj elemenata koji sudjeluju u reakciji s količinom dobivene tvari u skladu sa zakonom održanja mase tvari.
- Upišite indekse na desnu stranu jednadžbe za tvar koja nastaje međudjelovanjem.
- Počnimo suspendiranjem indeksa u kemijskoj formuli gotove tvari. Indeksi su postavljeni u skladu s valencijom kemijskih elemenata. Valencija je sposobnost atoma da tvore spojeve s drugim atomima povezivanjem svojih nesparenih elektrona, kada neki atomi doniraju svoje elektrone, dok ih drugi pričvršćuju na sebe na vanjskoj energetskoj razini. Općenito je prihvaćeno da valencija kemijskog elementa određuje njegovu grupu (stupac) u periodnom sustavu Mendeljejeva. Međutim, u praksi je međudjelovanje kemijskih elemenata mnogo složenije i raznolikije. Na primjer, atom kisika u svim reakcijama ima valenciju Ⅱ, unatoč činjenici da je u šestoj skupini u periodnom sustavu.
- Kako bismo vam pomogli u snalaženju u ovoj raznolikosti, nudimo vam sljedeći mali referentni pomoćnik koji će vam pomoći odrediti valenciju kemijskog elementa. Odaberite element koji vas zanima i vidjet ćete moguće vrijednosti njegove valencije. Rijetke valencije za odabrani element navedene su u zagradama.
- Vratimo se našem primjeru. Na desnoj strani reakcijske sheme, iznad svakog elementa, upisujemo njegovu valenciju.
Za aluminij Al, valencija će biti Ⅲ, a za molekulu kisika O 2, valencija je Ⅱ. Pronađite najmanji zajednički višekratnik ovih brojeva. Bit će jednako šest. Najmanji zajednički višekratnik podijelimo s valencijom svakog elementa i dobijemo indekse. Za aluminij šest podijelimo valencijom, dobijemo indeks 2, za kisik 6/2=3. Kemijska formula aluminijev oksid dobiven kao rezultat reakcije poprimit će oblik Al 2 O 3 .
Al + O 2 → Al 2 O 3
- Nakon dobivanja točne formule gotove tvari, potrebno je provjeriti i u većini slučajeva izjednačiti desni i lijevi dio sheme prema zakonu održanja mase, budući da se produkti reakcije formiraju od istih atoma koji su izvorno bili dio polaznih tvari koje sudjeluju u reakciji.
- Zakon održanja mase kaže da broj atoma uključenih u reakciju mora biti jednak broju atoma koji nastaju u interakciji. U našoj shemi u interakciji sudjeluju jedan atom aluminija i dva atoma kisika. Kao rezultat reakcije dobivamo dva atoma aluminija i tri atoma kisika. Očito je da se shema mora izravnati pomoću koeficijenata za elemente i materiju, tako da se poštuje zakon održanja mase.
- Izjednačenje se također provodi pronalaženjem najmanjeg zajedničkog višekratnika, koji se nalazi između elemenata s najvišim indeksima. U našem primjeru, to će biti kisik s indeksom na desnoj strani jednakim 3, a na lijevoj strani jednakim 2. Najmanji zajednički višekratnik u ovom će slučaju također biti jednak 6. Sada dijelimo najmanji zajednički višekratnik s vrijednost najvećeg indeksa na lijevoj i desnoj strani jednadžbe i dobiti sljedeće indekse za kisik.
Al + 3∙O 2 → 2∙Al 2 O 3
- Sada ostaje izjednačiti samo aluminij na desnoj strani. Da biste to učinili, stavite koeficijent 4 na lijevu stranu.
4∙Al + 3∙O 2 = 2∙Al 2 O 3
- Nakon slaganja koeficijenata, jednadžba kemijske reakcije odgovara zakonu održanja mase, a između njenog lijevog i desnog dijela može se staviti znak jednakosti. Postavljeni koeficijenti u jednadžbi označavaju broj molekula tvari koje sudjeluju u reakciji i iz nje nastaju, odnosno omjer tih tvari u molovima.
