Hvordan løse kjemiske ligninger trinn for trinn. Hvordan skrive en reaksjonsligning
La oss snakke om hvordan du lager en kjemisk ligning, fordi de er hovedelementene i denne disiplinen. Takket være en dyp forståelse av alle mønstrene for interaksjoner og stoffer, kan du kontrollere dem, bruke dem i ulike felt aktiviteter.
Teoretiske trekk
Å tegne kjemiske ligninger er et viktig og ansvarlig stadium, vurdert i åttende klasse. ungdomsskoler. Hva bør gå foran dette stadiet? Før læreren forteller elevene hvordan de lager en kjemisk ligning, er det viktig å introdusere skolebarn for begrepet "valens" og lære dem å bestemme denne verdien for metaller og ikke-metaller ved å bruke det periodiske systemet for grunnstoffer.
Sammenstilling av binære formler etter valens
For å forstå hvordan du lager en kjemisk ligning etter valens, må du først lære hvordan du lager formler for forbindelser som består av to elementer ved å bruke valens. Vi foreslår en algoritme som vil hjelpe med å takle oppgaven. For eksempel må du lage en formel for natriumoksid.
For det første er det viktig å ta med i betraktningen at det kjemiske elementet som er nevnt sist i navnet skal være på første plass i formelen. I vårt tilfelle vil natrium bli skrevet først i formelen, oksygen dernest. La oss huske at oksider er binære forbindelser der det siste (andre) elementet må være oksygen med en oksidasjonstilstand på -2 (valens 2). Deretter, ved å bruke det periodiske systemet, er det nødvendig å bestemme valensen til hvert av de to elementene. For å gjøre dette bruker vi visse regler.
Siden natrium er et metall som er lokalisert i hovedundergruppen til gruppe 1, er valensen en konstant verdi, den er lik I.
Oksygen er et ikke-metall, siden det er det siste i oksydet; for å bestemme valensen trekker vi 6 fra åtte (antall grupper) (gruppen der oksygen er lokalisert), får vi at valensen til oksygen er II.
Mellom visse valenser finner vi det minste felles multiplum, og deler det deretter med valensen til hvert av elementene for å få deres indekser. Vi skriver ned den ferdige formelen Na 2 O.
Instruksjoner for å lage en ligning
La oss nå snakke mer detaljert om hvordan du skriver en kjemisk ligning. La oss først se på de teoretiske aspektene, og deretter gå videre til spesifikke eksempler. Så det innebærer å komponere kjemiske ligninger viss rekkefølge handlinger.
- 1. trinn. Etter å ha lest den foreslåtte oppgaven, må du bestemme hvilke kjemikalier som skal være til stede på venstre side av ligningen. Et "+"-tegn er plassert mellom de originale komponentene.
- 2. trinn. Etter likhetstegnet må du lage en formel for reaksjonsproduktet. Når du utfører slike handlinger, trenger du algoritmen for å komponere formler for binære forbindelser, som vi diskuterte ovenfor.
- 3. trinn. Vi sjekker antall atomer til hvert element før og etter kjemisk interaksjon, om nødvendig setter vi ytterligere koeffisienter foran formlene.
Eksempel på en forbrenningsreaksjon
La oss prøve å finne ut hvordan du lager en kjemisk ligning for forbrenning av magnesium ved hjelp av en algoritme. På venstre side av ligningen skriver vi summen av magnesium og oksygen. Ikke glem at oksygen er et diatomisk molekyl, så det må gis en indeks på 2. Etter likhetstegnet komponerer vi formelen for produktet oppnådd etter reaksjonen. Det vil være der magnesium er skrevet først, og oksygen er skrevet nummer to i formelen. Deretter bestemmer vi valensene ved å bruke tabellen over kjemiske elementer. Magnesium, som ligger i gruppe 2 (hovedundergruppe), har konstant valens II, for oksygen, ved å trekke fra 8 - 6 får vi også valens II.
Prosessposten vil se slik ut: Mg+O 2 =MgO.
For at ligningen skal være i samsvar med loven om bevaring av massen av stoffer, er det nødvendig å ordne koeffisientene. Først sjekker vi mengden oksygen før reaksjonen, etter at prosessen er fullført. Siden det var 2 oksygenatomer, men kun ett ble dannet, må det legges til en koeffisient på 2 på høyre side før magnesiumoksidformelen. Deretter teller vi antall magnesiumatomer før og etter prosessen. Som et resultat av interaksjonen ble det oppnådd 2 magnesium, derfor kreves det også en koeffisient på 2 på venstre side foran det enkle stoffet magnesium.
Den siste reaksjonstypen: 2Mg+O2 =2MgO.
Eksempel på en substitusjonsreaksjon
Ethvert kjemisammendrag inneholder en beskrivelse av ulike typer interaksjoner.
I motsetning til en forbindelse, vil det i en substitusjon være to stoffer på både venstre og høyre side av ligningen. La oss si at vi må skrive reaksjonen av interaksjon mellom sink og Vi bruker standard skrivealgoritme. Først på venstre side skriver vi sink og saltsyre gjennom summen, og på høyre side skriver vi formlene for de resulterende reaksjonsproduktene. Siden sink befinner seg før hydrogen i den elektrokjemiske spenningsserien av metaller, fortrenger den i denne prosessen molekylært hydrogen fra syren og danner sinkklorid. Som et resultat får vi følgende oppføring: Zn+HCL=ZnCl 2 + H 2.
Nå går vi videre til å utjevne antall atomer til hvert grunnstoff. Siden det var ett atom på venstre side av klor, og etter interaksjonen var det to, er det nødvendig å sette en faktor på 2 foran formelen for saltsyre.
Som et resultat får vi en ferdiglaget reaksjonsligning som tilsvarer loven om bevaring av masse av stoffer: Zn+2HCL=ZnCl 2 +H 2 .
Konklusjon
Et typisk kjeminotat inneholder nødvendigvis flere kjemiske transformasjoner. Ikke en eneste del av denne vitenskapen er begrenset til enkel verbal beskrivelse transformasjoner, oppløsningsprosesser, fordampning, alt bekreftes nødvendigvis av ligninger. Spesifisiteten til kjemi ligger i at alle prosesser som skjer mellom ulike uorganiske eller organiske stoffer kan beskrives ved hjelp av koeffisienter og indekser.
Hvordan skiller kjemi seg fra andre vitenskaper? Kjemiske ligninger hjelper ikke bare med å beskrive transformasjonene som oppstår, men også å utføre kvantitative beregninger basert på dem, takket være at det er mulig å utføre laboratorie- og industriell produksjon av forskjellige stoffer.
Del I
1. Lomonosov-Lavoisier lov - loven om bevaring av massen av stoffer:
2. Ligninger kjemisk reaksjon- Dette konvensjonell notasjon av en kjemisk reaksjon ved bruk av kjemiske formler og matematiske symboler.
3. Den kjemiske ligningen skal samsvare med loven bevaring av massen av stoffer, som oppnås ved å ordne koeffisientene i reaksjonsligningen.
4. Hva viser en kjemisk ligning?
1) Hvilke stoffer reagerer.
2) Hvilke stoffer dannes som et resultat.
3) Kvantitative forhold mellom stoffer i en reaksjon, dvs. mengdene av reagerende og resulterende stoffer i en reaksjon.
4) Type kjemisk reaksjon.
5. Regler for å arrangere koeffisienter i et kjemisk reaksjonsskjema ved å bruke eksempelet på samspillet mellom bariumhydroksid og fosforsyre med dannelsen av bariumfosfat og vann.
a) Skriv ned reaksjonsskjemaet, dvs. formlene for de reagerende og resulterende stoffene:
b) begynn å balansere reaksjonsskjemaet med formelen til saltet (hvis tilgjengelig). Husk at flere komplekse ioner i en base eller salt er indikert med parentes, og antallet er indikert med indekser utenfor parentes:
c) utjevn hydrogen nest sist:
d) utjevne oksygen sist - dette er en indikator på riktig plassering av koeffisienter.
Før formelen til et enkelt stoff er det mulig å skrive en brøkkoeffisient, hvoretter ligningen må skrives om med doble koeffisienter.
Del II
1. Lag reaksjonsligninger, skjemaene som er:
2. Skriv ligningene for kjemiske reaksjoner:
3. Etabler samsvar mellom diagrammet og summen av koeffisientene i den kjemiske reaksjonen.
4. Etabler samsvar mellom utgangsmaterialene og reaksjonsproduktene.
5. Hva viser ligningen for følgende kjemiske reaksjon:
1) Kobberhydroksid og saltsyre;
2) Salt og vann ble dannet som et resultat av reaksjonen;
3) Koeffisienter før start av substans 1 og 2.
6. Bruk følgende diagram og lag en ligning for en kjemisk reaksjon ved å doble brøkkoeffisienten:
7. Kjemisk reaksjonsligning:
4P+5O2=2P2O5
viser stoffmengden til utgangsstoffene og produktene, deres masse eller volum:
1) fosfor - 4 mol eller 124 g;
2) fosforoksid (V) – 2 mol, 284 g;
3) oksygen – 5 mol eller 160 l.
Kjemi er vitenskapen om stoffer, deres egenskaper og transformasjoner
.
Det vil si at hvis det ikke skjer noe med stoffene rundt oss, så gjelder ikke dette kjemien. Men hva betyr "ingenting skjer"? Hvis et tordenvær plutselig fanget oss på feltet, og vi alle var våte, som de sier, "til huden", så er ikke dette en forvandling: tross alt var klærne tørre, men de ble våte.
Hvis du for eksempel tar en jernspiker, filer den og monterer deretter jernspon (Fe) , så er ikke dette også en forvandling: det var en spiker - det ble pulver. Men hvis du da monterer enheten og utfører få oksygen (O 2): varme opp kaliumpermanganat(KMpO 4) og samle oksygen i et reagensrør, og legg deretter disse rødglødende jernspålene i det, så vil de blusse opp med en skarp flamme og etter forbrenning bli til et brunt pulver. Og dette er også en transformasjon. Så hvor er kjemien? Til tross for at formen (jernspiker) og tilstanden til klærne (tørr, våt) endres i disse eksemplene, er dette ikke transformasjoner. Faktum er at selve spikeren var et stoff (jern), og forble slik, til tross for sin forskjellige form, og klærne våre absorberte vannet fra regnet og fordampet det deretter inn i atmosfæren. Vannet i seg selv har ikke endret seg. Så hva er transformasjoner fra et kjemisk synspunkt?
Fra et kjemisk synspunkt er transformasjoner de fenomenene som er ledsaget av en endring i sammensetningen av et stoff. La oss ta den samme spikeren som et eksempel. Det spiller ingen rolle hvilken form den tok etter å ha blitt arkivert, men etter bitene som ble samlet inn fra den jernspon plassert i en oksygenatmosfære - det ble til jernoksid(Fe 2 O 3 ) . Så noe har endret seg tross alt? Ja, det har endret seg. Det var et stoff som ble kalt en spiker, men under påvirkning av oksygen ble det dannet et nytt stoff - element oksid kjertel. Molekylær ligning Denne transformasjonen kan representeres av følgende kjemiske symboler:
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)
For en uinnvidd i kjemi dukker spørsmål umiddelbart opp. Hva er "molekylær ligning", hva er Fe? Hvorfor er tallene "4", "3", "2"? Hva er de små tallene "2" og "3" i formelen Fe 2 O 3? Dette betyr at det er på tide å sortere alt i orden.
Tegn på kjemiske elementer.
Til tross for at kjemi begynner å bli studert i 8. klasse, og noen enda tidligere, kjenner mange den store russiske kjemikeren D.I. Mendeleev. Og selvfølgelig hans berømte "Periodic Table of Chemical Elements". Ellers, enklere, kalles det "Periodical Table".
I denne tabellen er elementene ordnet i riktig rekkefølge. Til dags dato er rundt 120 av dem kjent. Navnene på mange elementer har vært kjent for oss i lang tid. Disse er: jern, aluminium, oksygen, karbon, gull, silisium. Tidligere brukte vi disse ordene uten å tenke, og identifiserte dem med gjenstander: en jernbolt, en aluminiumstråd, oksygen i atmosfæren, Gylden ring etc. etc. Men faktisk består alle disse stoffene (bolt, ledning, ring) av deres tilsvarende elementer. Hele paradokset er at elementet ikke kan røres eller plukkes opp. Hvordan det? De er i det periodiske systemet, men du kan ikke ta dem! Ja nøyaktig. Et kjemisk grunnstoff er et abstrakt (det vil si abstrakt) konsept, og brukes i kjemi, så vel som i andre vitenskaper, for beregninger, tegning av ligninger og løsning av problemer. Hvert element skiller seg fra det andre ved at det har sine egne egenskaper elektronisk konfigurasjon atom. Antall protoner i kjernen til et atom er lik antall elektroner i orbitalene. For eksempel er hydrogen grunnstoff nr. 1. Atomet består av 1 proton og 1 elektron. Helium er element #2. Atomet består av 2 protoner og 2 elektroner. Litium er element #3. Atomet består av 3 protoner og 3 elektroner. Darmstadtium – grunnstoff nr. 110. Atomet består av 110 protoner og 110 elektroner.
Hvert element er indikert med et spesifikt symbol, med latinske bokstaver, og har en viss lesning oversatt fra latin. For eksempel har hydrogen symbolet "N", lest som "hydrogenium" eller "aske". Silisium har symbolet "Si" lest som "silisium". Merkur har et symbol "Hg" og leses som "hydrargyrum". Og så videre. Alle disse notasjonene kan finnes i hvilken som helst lærebok i kjemi i 8. klasse. Det viktigste for oss nå er å forstå at når du komponerer kjemiske ligninger, er det nødvendig å operere med de angitte symbolene til elementene.
Enkle og komplekse stoffer.
Betegner ulike stoffer med enkeltsymboler for kjemiske elementer (Hg kvikksølv, Fe jern, Cu kobber, Zn sink, Al aluminium) vi betegner i hovedsak enkle stoffer, det vil si stoffer som består av atomer av samme type (som inneholder samme antall protoner og nøytroner i et atom). For eksempel, hvis stoffene jern og svovel interagerer, vil ligningen ha følgende skriveform:
Fe + S = FeS (2)
Enkle stoffer inkluderer metaller (Ba, K, Na, Mg, Ag), så vel som ikke-metaller (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). Dessuten bør man være oppmerksom
spesiell oppmerksomhet til det faktum at alle metaller er betegnet med enkeltsymboler: K, Ba, Ca, Al, V, Mg, etc., og ikke-metaller er enten enkle symboler: C, S, P eller kan ha forskjellige indekser som indikerer deres molekylære struktur: H 2, Cl 2, O 2, J 2, P 4, S 8. I fremtiden vil dette ha en veldig veldig viktig når du skriver ligninger. Det er slett ikke vanskelig å gjette at komplekse stoffer er stoffer dannet av atomer forskjellige typer, For eksempel,
1). Oksider:
aluminiumoksid Al 2 O 3, 
natriumoksid Na2O,
kobberoksid CuO,
sinkoksid ZnO,
titanoksid Ti2O3,
karbonmonoksid eller karbonmonoksid (+2) CO,
svoveloksid (+6) SÅ 3
2). Grunner:
jernhydroksid(+3) Fe(OH) 3,
kobberhydroksid Cu(OH)2,
kaliumhydroksid eller alkalisk kalium KOH,
natriumhydroksid NaOH.
3). Syrer:
saltsyre HCl,
svovelsyrling H2SO3,
Salpetersyre HNO3
4). Salter:
natriumtiosulfat Na2S2O3,
natriumsulfat eller Glaubers salt Na2SO4,
kalsiumkarbonat eller kalkstein CaCO 3,
kobberklorid CuCl2
5). Organisk materiale:
natriumacetat CH 3 COONa,
metan CH 4,
acetylen C 2 H 2,
glukose C6H12O6
Til slutt, etter at vi har funnet ut strukturen til ulike stoffer, kan vi begynne å skrive kjemiske ligninger.
Kjemisk ligning.
Selve ordet "ligning" er avledet fra ordet "utjevne", dvs. dele noe i like deler. I matematikk utgjør ligninger nesten selve essensen av denne vitenskapen. For eksempel kan du gi en enkel ligning der venstre og høyre side vil være lik "2":
40: (9 + 11) = (50 x 2): (80 – 30);
Og i kjemiske ligninger det samme prinsippet: venstre og høyre side av ligningen må tilsvare samme antall atomer og elementer som deltar i dem. Eller, hvis en ionisk ligning er gitt, så i den antall partikler må også oppfylle dette kravet. En kjemisk ligning er en konvensjonell representasjon av en kjemisk reaksjon ved bruk av kjemiske formler og matematiske symboler. En kjemisk ligning reflekterer iboende en eller annen kjemisk reaksjon, det vil si prosessen med interaksjon mellom stoffer, der nye stoffer oppstår. For eksempel er det nødvendig skrive en molekylær ligning reaksjoner de deltar i bariumklorid BaCl2 og svovelsyre H 2 SO 4. Som et resultat av denne reaksjonen dannes et uløselig bunnfall - bariumsulfat BaSO 4 og saltsyre HCl:
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2 HCl (3)
Først av alt er det nødvendig å forstå det stort antall"2" foran stoffet HCl kalles en koeffisient, og de små tallene "2", "4" under formlene BaCl 2, H 2 SO 4, BaSO 4 kalles indekser. Både koeffisienter og indekser i kjemiske ligninger fungerer som multiplikatorer, ikke summeringer. For å skrive en kjemisk ligning riktig, trenger du tilordne koeffisienter i reaksjonsligningen. La oss nå begynne å telle atomene til elementene på venstre og høyre side av ligningen. På venstre side av ligningen: stoffet BaCl 2 inneholder 1 bariumatom (Ba), 2 kloratomer (Cl). I stoffet H 2 SO 4: 2 hydrogenatomer (H), 1 svovelatom (S) og 4 oksygenatomer (O). På høyre side av ligningen: i BaSO 4-stoffet er det 1 bariumatom (Ba), 1 svovelatom (S) og 4 oksygenatomer (O), i HCl-stoffet: 1 hydrogenatom (H) og 1 klor atom (Cl). Det følger at på høyre side av ligningen er antall hydrogen- og kloratomer halvparten så mye som på venstre side. Derfor, før HCl-formelen på høyre side av ligningen, er det nødvendig å sette koeffisienten "2". Hvis vi nå legger sammen antall atomer til elementene som deltar i denne reaksjonen, både til venstre og høyre, får vi følgende balanse:
På begge sider av ligningen er antallet atomer til elementene som deltar i reaksjonen like, derfor er den satt sammen riktig.
Kjemisk ligning og kjemiske reaksjoner
Som vi allerede har funnet ut, er kjemiske ligninger en refleksjon av kjemiske reaksjoner. Kjemiske reaksjoner er de fenomenene der transformasjonen av et stoff til et annet skjer. Blant deres mangfold kan to hovedtyper skilles:
1). Sammensatte reaksjoner
2). Nedbrytningsreaksjoner.
Det overveldende flertallet av kjemiske reaksjoner tilhører addisjonsreaksjoner, siden endringer i sammensetningen sjelden kan forekomme med et enkelt stoff hvis det ikke utsettes for ytre påvirkninger (oppløsning, oppvarming, eksponering for lys). Ingenting karakteriserer et kjemisk fenomen eller reaksjon bedre enn endringene som skjer under samspillet mellom to eller flere stoffer. Slike fenomener kan oppstå spontant og være ledsaget av en økning eller reduksjon i temperatur, lyseffekter, fargeendringer, sedimentdannelse, frigjøring av gassformige produkter og støy.
For klarhetens skyld presenterer vi flere ligninger som gjenspeiler prosessene til sammensatte reaksjoner, der vi oppnår natriumklorid(NaCl), sinkklorid(ZnCl2), sølvkloridutfelling(AgCl), aluminiumklorid(AlCl 3)
Cl 2 + 2 Na = 2 NaCl (4)
CuCl 2 + Zn = ZnCl 2 + Cu (5)
AgNO 3 + KCl = AgCl + 2KNO 3 (6)
3HCl + Al(OH)3 = AlCl3 + 3H2O (7)
Blant reaksjonene til forbindelsen bør spesielt nevnes følgende: : substitusjon (5), Utveksling (6), og hvordan spesielt tilfelle utvekslingsreaksjoner - reaksjon nøytralisering (7).
Substitusjonsreaksjoner inkluderer de der atomer av et enkelt stoff erstatter atomer av et av elementene i et komplekst stoff. I eksempel (5) erstatter sinkatomer kobberatomer fra CuCl 2-løsningen, mens sink går over i det løselige saltet ZnCl 2, og kobber frigjøres fra løsningen i metallisk tilstand.
Utvekslingsreaksjoner inkluderer de reaksjonene der to komplekse stoffer og bytte ut deres komponenter. Når det gjelder reaksjon (6), danner de løselige saltene AgNO 3 og KCl, når begge løsningene er slått sammen, et uløselig bunnfall av AgCl-saltet. Samtidig bytter de ut sine bestanddeler - kationer og anioner. Kaliumkationer K+ tilsettes NO 3-anionene, og sølvkationer Ag+ tilsettes Cl-anionene.
Et spesielt, spesielt tilfelle av utvekslingsreaksjoner er nøytraliseringsreaksjonen. Nøytraliseringsreaksjoner inkluderer de reaksjonene der syrer reagerer med baser, noe som resulterer i dannelse av salt og vann. I eksempel (7) salt sur HCl reagerer med basen Al(OH)3 danner saltet AlCl3 og vann. I dette tilfellet byttes aluminiumkationer Al 3+ fra basen ut med Cl - anioner fra syren. Hva skjer til slutt nøytralisering av saltsyre.
Nedbrytningsreaksjoner inkluderer de der to eller flere nye enkle eller komplekse stoffer, men med en enklere sammensetning, dannes fra ett komplekst stoff. Eksempler på reaksjoner inkluderer de i prosessen hvor 1) dekomponeres. Kaliumnitrat(KNO 3) med dannelse av kaliumnitritt (KNO 2) og oksygen (O 2); 2). Kaliumpermanganat(KMnO 4): kaliummanganat (K 2 MnO 4) dannes, manganoksid(MnO 2) og oksygen (O 2); 3). Kalsiumkarbonat eller marmor; i prosessen dannes karbonholdiggass(CO2) og kalsiumoksid(CaO)
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
CaCO 3 = CaO + CO 2 (10)
I reaksjon (8) dannes ett kompleks og ett enkelt stoff av et komplekst stoff. I reaksjon (9) er det to komplekse og en enkel. I reaksjon (10) er det to komplekse stoffer, men enklere i sammensetning
Alle klasser av komplekse stoffer er gjenstand for nedbrytning:
1). Oksider: sølvoksid 2Ag 2 O = 4 Ag + O 2 (11)
2). Hydroksyder: jernhydroksid 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O (12)
3). Syrer: svovelsyre H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O (13)
4). Salter: kalsiumkarbonat CaCO 3 = CaO + CO 2 (14)
5). Organisk materiale: alkoholisk gjæring av glukose
C 6 H 12 O 6 = 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)
I følge en annen klassifisering kan alle kjemiske reaksjoner deles inn i to typer: reaksjoner som frigjør varme kalles eksotermisk, og reaksjoner som oppstår med absorpsjon av varme - endotermisk. Kriteriet for slike prosesser er termisk effekt av reaksjonen. Eksoterme reaksjoner inkluderer som regel oksidasjonsreaksjoner, dvs. interaksjon med oksygen, for eksempel metanforbrenning:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q (16)
og til endoterme reaksjoner - dekomponeringsreaksjoner som allerede er gitt ovenfor (11) - (15). Q-tegnet på slutten av ligningen indikerer om varme frigjøres (+Q) eller absorberes (-Q) under reaksjonen:
CaCO 3 = CaO+CO 2 - Q (17)
Du kan også vurdere alle kjemiske reaksjoner i henhold til typen endring i graden av oksidasjon av elementene som er involvert i deres transformasjoner. For eksempel, i reaksjon (17), endrer ikke elementene som deltar i den oksidasjonstilstanden:
Ca +2 C +4 O 3 -2 = Ca +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)
Og i reaksjon (16) endrer elementene sine oksidasjonstilstander:
2Mg0 + O20 = 2Mg +20-2
Reaksjoner av denne typen er redoks . De vil bli vurdert separat. For å komponere ligninger for reaksjoner av denne typen, må du bruke halvreaksjonsmetode og søke elektronisk balanseligning.
Etter å ha presentert de ulike typene kjemiske reaksjoner, kan du gå videre til prinsippet om å komponere kjemiske ligninger, eller med andre ord velge koeffisienter på venstre og høyre side.
Mekanismer for å komponere kjemiske ligninger.
Uansett hvilken type en kjemisk reaksjon tilhører, må registreringen (kjemisk ligning) samsvare med betingelsen om at antallet atomer før og etter reaksjonen er likt.
Det er ligninger (17) som ikke krever utjevning, dvs. plassering av koeffisienter. Men i de fleste tilfeller, som i eksemplene (3), (7), (15), er det nødvendig å ta handlinger som tar sikte på å utjevne venstre og høyre side av ligningen. Hvilke prinsipper bør følges i slike tilfeller? Finnes det noe system for å velge odds? Det er, og ikke bare én. Disse systemene inkluderer:
1). Valg av koeffisienter etter gitte formler.
2). Sammenstilling av valenser av reagerende stoffer.
3). Ordning av reagerende stoffer i henhold til oksidasjonstilstander.
I det første tilfellet antas det at vi kjenner formlene til de reagerende stoffene både før og etter reaksjonen. For eksempel gitt følgende ligning:
N 2 + O 2 → N 2 O 3 (19)
Det er generelt akseptert at inntil det er etablert likhet mellom atomene i grunnstoffene før og etter reaksjonen, plasseres ikke likhetstegnet (=) i ligningen, men erstattes av en pil (→). La oss nå komme ned til selve justeringen. På venstre side av ligningen er det 2 nitrogenatomer (N 2) og to oksygenatomer (O 2), og på høyre side er det to nitrogenatomer (N 2) og tre oksygenatomer (O 3). Det er ikke nødvendig å utjevne det når det gjelder antall nitrogenatomer, men når det gjelder oksygen er det nødvendig å oppnå likhet, siden før reaksjonen var det to atomer involvert, og etter reaksjonen var det tre atomer. La oss lage følgende diagram:
før reaksjon etter reaksjon
O 2 O 3
La oss bestemme det minste multiplumet mellom det gitte antallet atomer, det vil være "6".
O 2 O 3
\ 6 /
La oss dele dette tallet på venstre side av oksygenligningen med "2". Vi får tallet "3" og legger det inn i ligningen som skal løses:
N 2 + 3O 2 → N 2 O 3
Vi deler også tallet "6" for høyre side av ligningen med "3". Vi får tallet "2", og legger det også inn i ligningen som skal løses:
N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3
Antallet oksygenatomer på både venstre og høyre side av ligningen ble lik, henholdsvis 6 atomer hver:
Men antall nitrogenatomer på begge sider av ligningen vil ikke tilsvare hverandre:
Den venstre har to atomer, den høyre har fire atomer. Derfor, for å oppnå likhet, er det nødvendig å doble mengden nitrogen på venstre side av ligningen, og sette koeffisienten til "2":
Dermed observeres likhet i nitrogen, og generelt har ligningen formen:
2N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3
Nå i ligningen kan du sette et likhetstegn i stedet for en pil:
2N 2 + 3О 2 = 2N 2 О 3 (20)
La oss gi et annet eksempel. Følgende reaksjonsligning er gitt:
P + Cl 2 → PCl 5
På venstre side av ligningen er det 1 fosforatom (P) og to kloratomer (Cl 2), og på høyre side er det ett fosforatom (P) og fem oksygenatomer (Cl 5). Det er ikke nødvendig å utjevne det når det gjelder antall fosforatomer, men når det gjelder klor er det nødvendig å oppnå likhet, siden før reaksjonen var det to atomer involvert, og etter reaksjonen var det fem atomer. La oss lage følgende diagram:
før reaksjon etter reaksjon
Cl 2 Cl 5
La oss bestemme det minste multiplumet mellom det gitte antallet atomer, det vil være "10".
Cl 2 Cl 5
\ 10 /
Del dette tallet på venstre side av klorligningen med "2". La oss få tallet "5" og sette det inn i ligningen som skal løses:
P + 5Cl 2 → PCl 5
Vi deler også tallet "10" for høyre side av ligningen med "5". Vi får tallet "2", og legger det også inn i ligningen som skal løses:
P + 5Cl 2 → 2РCl 5
Antallet kloratomer på både venstre og høyre side av ligningen ble lik henholdsvis 10 atomer hver:
Men antall fosforatomer på begge sider av ligningen vil ikke tilsvare hverandre:
Derfor, for å oppnå likhet, er det nødvendig å doble mengden fosfor på venstre side av ligningen ved å sette koeffisienten "2":
Dermed observeres likhet i fosfor, og generelt har ligningen formen:
2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)
Når du komponerer ligninger etter valenser må gis valensbestemmelse og angi verdier for de mest kjente elementene. Valens er et av de tidligere brukte konseptene, for tiden i en rekke skoleprogrammer ikke brukt. Men med dens hjelp er det lettere å forklare prinsippene for å lage ligninger for kjemiske reaksjoner. Valence forstås som antall kjemiske bindinger som et atom kan danne med et annet eller andre atomer . Valens har ikke et tegn (+ eller -) og er indikert med romertall, vanligvis over symbolene for kjemiske elementer, for eksempel:
Hvor kommer disse verdiene fra? Hvordan bruke dem når du skriver kjemiske ligninger? De numeriske verdiene av valensene til elementene sammenfaller med deres gruppenummer i det periodiske systemet for kjemiske elementer av D.I. Mendeleev (tabell 1).
For andre elementer valensverdier kan ha andre verdier, men aldri større enn nummeret til gruppen de befinner seg i. Dessuten, for partallsgruppetall (IV og VI), tar elementenes valenser bare partallsverdier, og for odde kan de ha både partalls- og oddetallsverdier (tabell 2).
Selvfølgelig er det unntak fra valensverdiene for noen elementer, men i hvert enkelt tilfelle er disse punktene vanligvis spesifisert. La oss nå vurdere generelt prinsipp kompilere kjemiske ligninger basert på gitte valenser for visse grunnstoffer. Oftere denne metoden akseptabelt i tilfelle av å utarbeide ligninger for kjemiske reaksjoner av en forbindelse enkle stoffer for eksempel ved interaksjon med oksygen ( oksidasjonsreaksjoner). La oss si at du må vise en oksidasjonsreaksjon aluminium. Men la oss huske at metaller er betegnet med enkeltatomer (Al), og ikke-metaller i gassform er betegnet med indeksene "2" - (O 2). Først skal vi skrive generell ordning reaksjoner:
Al + О 2 → AlО
På dette stadiet er det ennå ikke kjent hva riktig stavemåte skal være for aluminiumoksid. Og det er nettopp på dette stadiet at kunnskap om elementenes valenser vil komme oss til hjelp. For aluminium og oksygen, la oss sette dem over den forventede formelen for dette oksydet:
III II
Al O
Etter det, "kryss"-på-kryss for disse elementsymbolene, vil vi sette de tilsvarende indeksene nederst:
III II
Al 2 O 3
Sammensetning av en kjemisk forbindelse Al 2 O 3 bestemt. Det videre diagrammet av reaksjonsligningen vil ha formen:
Al+ O 2 → Al 2 O 3
Alt som gjenstår er å utjevne venstre og høyre del. La oss gå frem på samme måte som når vi komponerer likning (19). La oss utjevne antallet oksygenatomer ved å finne det minste multiplumet:
før reaksjon etter reaksjon
O 2 O 3
\ 6 /
La oss dele dette tallet på venstre side av oksygenligningen med "2". La oss få tallet "3" og sette det inn i ligningen som skal løses. Vi deler også tallet "6" for høyre side av ligningen med "3". Vi får tallet "2", og legger det også inn i ligningen som skal løses:
Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
For å oppnå likhet i aluminium, er det nødvendig å justere mengden på venstre side av ligningen ved å sette koeffisienten til "4":
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Dermed observeres likhet for aluminium og oksygen, og generelt vil ligningen ta sin endelige form:
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 (22)
Ved hjelp av valensmetoden kan du forutsi hvilket stoff som dannes under en kjemisk reaksjon og hvordan formelen vil se ut. La oss anta at forbindelsen reagerte med nitrogen og hydrogen med de tilsvarende valensene III og I. La oss skrive det generelle reaksjonsskjemaet:
N2 + N2 -> NH
For nitrogen og hydrogen, la oss sette valensene over den forventede formelen til denne forbindelsen:
Som før, "kryss"-på-kryss for disse elementsymbolene, la oss sette de tilsvarende indeksene nedenfor:
III I
NH 3
Det videre diagrammet av reaksjonsligningen vil ha formen:
N 2 + N 2 → NH 3
Ringer allerede på kjent måte, gjennom det minste multiplumet for hydrogen lik "6", får vi de nødvendige koeffisientene og ligningen som helhet:
N2 + 3H2 = 2NH3 (23)
Ved sammensetning av ligninger iht oksidasjonstilstander reaktanter, er det nødvendig å huske at oksidasjonstilstanden til et bestemt grunnstoff er antallet elektroner som aksepteres eller gis opp under en kjemisk reaksjon. Oksidasjonstilstand i forbindelser I utgangspunktet faller det numerisk sammen med valensverdiene til elementet. Men de er forskjellige i tegn. For eksempel, for hydrogen, er valensen I, og oksidasjonstilstanden er (+1) eller (-1). For oksygen er valensen II, og oksidasjonstilstanden er -2. For nitrogen er valensene I, II, III, IV, V, og oksidasjonstilstandene er (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) , osv. . Oksydasjonstilstandene til elementene som oftest brukes i ligninger er gitt i tabell 3.
Når det gjelder sammensatte reaksjoner, er prinsippet for å kompilere ligninger etter oksidasjonstilstander det samme som når man kompilerer etter valenser. La oss for eksempel gi ligningen for oksidasjonen av klor med oksygen, der klor danner en forbindelse med en oksidasjonstilstand på +7. La oss skrive ned den forventede ligningen:
Cl 2 + O 2 → ClO
La oss plassere oksidasjonstilstandene til de tilsvarende atomene over den foreslåtte forbindelsen ClO:
Som i tidligere saker fastslår vi at det påkrevde sammensatt formel vil ta formen:
7 -2
Cl 2 O 7
Reaksjonsligningen vil ha følgende form:
Cl 2 + O 2 → Cl 2 O 7
Ved å likestille for oksygen, finne det minste multiplumet mellom to og syv, lik "14", etablerer vi til slutt likheten:
2Cl 2 + 7O 2 = 2Cl 2 O 7 (24)
En litt annen metode må brukes med oksidasjonstilstander når man komponerer utvekslings-, nøytraliserings- og substitusjonsreaksjoner. I noen tilfeller er det vanskelig å finne ut: hvilke forbindelser dannes under samspillet mellom komplekse stoffer?
Hvordan finne ut: hva vil skje i reaksjonsprosessen?
Faktisk, hvordan vet du hvilke reaksjonsprodukter som kan oppstå under en bestemt reaksjon? Hva dannes for eksempel når bariumnitrat og kaliumsulfat reagerer?
Ba(NO 3) 2 + K 2 SO 4 → ?
Kanskje BaK 2 (NO 3) 2 + SO 4? Eller Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Eller noe annet? Under denne reaksjonen dannes selvfølgelig følgende forbindelser: BaSO 4 og KNO 3. Hvordan er dette kjent? Og hvordan skrive formlene til stoffer riktig? La oss starte med det som oftest blir oversett: selve konseptet "utvekslingsreaksjon." Dette betyr at stoffer i disse reaksjonene endrer sine bestanddeler med hverandre. Siden utvekslingsreaksjoner for det meste utføres mellom baser, syrer eller salter, er delene de vil byttes ut med metallkationer (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), H + ioner eller OH -, anioner - syrerester, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). I generelt syn Utvekslingsreaksjonen kan gis i følgende notasjon:
Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)
Hvor Kt1 og Kt2 er metallkationer (1) og (2), og An1 og An2 er deres tilsvarende anioner (1) og (2). I dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til at i forbindelser før og etter reaksjonen er kationer alltid installert på første plass, og anioner er på andre plass. Derfor, hvis reaksjonen oppstår kaliumklorid Og Sølvnitrat, begge i oppløst tilstand
KCl + AgN03 →
deretter dannes stoffene KNO 3 og AgCl i sin prosess, og den tilsvarende ligningen vil ha formen:
KCl + AgNO3 =KNO3 + AgCl (26)
Under nøytraliseringsreaksjoner vil protoner fra syrer (H +) kombineres med hydroksylanioner (OH -) for å danne vann (H 2 O):
HCl + KOH = KCl + H 2 O (27)
Oksydasjonstilstandene til metallkationer og ladningene til anioner av sure rester er angitt i tabellen over løselighet av stoffer (syrer, salter og baser i vann). Den horisontale linjen viser metallkationer, og den vertikale linjen viser anionene til syrerester.
Basert på dette, når man lager en ligning for en utvekslingsreaksjon, er det først nødvendig å etablere på venstre side oksidasjonstilstandene til partiklene som mottar i denne kjemiske prosessen. Du må for eksempel skrive en ligning for interaksjonen mellom kalsiumklorid og natriumkarbonat. La oss lage det første diagrammet for denne reaksjonen:
CaCl + NaC03 →
Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →
Etter å ha utført den allerede kjente "kryss"-på-kryss-handlingen, definerer vi ekte formler utgangsmaterialer:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 →
Basert på prinsippet om utveksling av kationer og anioner (25), vil vi etablere foreløpige formler for stoffene som dannes under reaksjonen:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + NaCl
La oss plassere de tilsvarende ladningene over deres kationer og anioner:
Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -
Stoffformler skrevet korrekt, i samsvar med ladningene til kationer og anioner. La oss lage en komplett ligning, som utligner venstre og høyre side for natrium og klor:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2 NaCl (28)
Som et annet eksempel, her er ligningen for nøytraliseringsreaksjonen mellom bariumhydroksid og fosforsyre:
VaON + NPO 4 →
La oss plassere de tilsvarende ladningene over kationene og anionene:
Ba 2+ OH - + H + PO 4 3- →
La oss bestemme de virkelige formlene for startstoffene:
Ba(OH)2 + H3P04 →
Basert på prinsippet om utveksling av kationer og anioner (25), vil vi etablere foreløpige formler for stoffene som dannes under reaksjonen, under hensyntagen til at under en utvekslingsreaksjon må ett av stoffene nødvendigvis være vann:
Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 2+ PO 4 3- + H 2 O
La oss bestemme riktig notasjon for formelen til saltet som ble dannet under reaksjonen:
Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O
La oss utjevne venstre side av ligningen for barium:
3Ba (OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O
Siden på høyre side av ligningen blir ortofosforsyreresten tatt to ganger, (PO 4) 2, så er det på venstre side også nødvendig å doble mengden:
3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O
Det gjenstår å matche antall hydrogen- og oksygenatomer på høyre side av vannet. Siden til venstre Total hydrogenatomer er 12, så til høyre må det også tilsvare tolv, derfor er det nødvendig før formelen for vann sette koeffisienten"6" (siden vannmolekylet allerede har 2 hydrogenatomer). For oksygen observeres også likhet: til venstre er 14 og til høyre er 14. Så ligningen har korrekt form innganger:
3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O (29)
Mulighet for kjemiske reaksjoner
Verden består av et stort utvalg av stoffer. Antall varianter av kjemiske reaksjoner mellom dem er også uberegnelig. Men kan vi, etter å ha skrevet denne eller den ligningen på papir, si at en kjemisk reaksjon vil svare til den? Finnes feilaktig oppfatning hva om det er riktig sette oddsen i ligningen, så vil det være gjennomførbart i praksis. For eksempel hvis vi tar svovelsyreløsning og legg den i den sink, så kan du observere prosessen med hydrogenutvikling:
Zn+ H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 (30)
Men hvis kobber slippes i den samme løsningen, vil prosessen med gassutvikling ikke bli observert. Reaksjonen er ikke gjennomførbar.
Cu+ H2SO4 ≠
Hvis konsentrert svovelsyre tas, vil den reagere med kobber:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)
I reaksjon (23) mellom gassene nitrogen og hydrogen, observerer vi termodynamisk likevekt, de. hvor mange molekyler ammoniakk NH 3 dannes per tidsenhet, samme mengde av dem vil spaltes tilbake til nitrogen og hydrogen. Kjemisk likevektsskifte kan oppnås ved å øke trykket og senke temperaturen
N2 + 3H2 = 2NH3
Hvis du tar kaliumhydroksidløsning og hell det på ham natriumsulfatløsning, da vil ingen endringer bli observert, reaksjonen vil ikke være gjennomførbar:
KOH + Na2SO4 ≠
Natriumkloridløsning når den interagerer med brom, vil den ikke danne brom, til tross for at denne reaksjonen kan klassifiseres som en substitusjonsreaksjon:
NaCl + Br2 ≠
Hva er årsakene til slike avvik? Poenget er at det ikke er nok bare å bestemme riktig sammensatte formler, det er nødvendig å kjenne spesifikasjonene for interaksjonen mellom metaller og syrer, bruke dyktighetstabellen for løselighet av stoffer og kjenne reglene for substitusjon i aktivitetsserien av metaller og halogener. Denne artikkelen skisserer bare de mest grunnleggende prinsippene for hvordan tilordne koeffisienter i reaksjonsligninger, Hvordan skrive molekylære ligninger, Hvordan bestemme sammensetningen av en kjemisk forbindelse.
Kjemi, som vitenskap, er ekstremt mangfoldig og mangefasettert. Artikkelen ovenfor gjenspeiler bare en liten del av prosessene som skjer i virkelige verden. Typer, termokjemiske ligninger, elektrolyse, prosesser med organisk syntese og mye, mye mer. Men mer om det i fremtidige artikler.
blog.site, når du kopierer materiale helt eller delvis, kreves en lenke til originalkilden.
En kjemisk ligning er en visualisering av en kjemisk reaksjon ved hjelp av matematiske symboler og kjemiske formler. Denne handlingen er en refleksjon av en eller annen reaksjon der nye stoffer dukker opp.
Kjemiske oppgaver: typer
En kjemisk ligning er en sekvens av kjemiske reaksjoner. De er basert på loven om bevaring av masse av ethvert stoff. Det er bare to typer reaksjoner:
- Forbindelser - disse inkluderer (erstatning av atomer av komplekse elementer med atomer av enkle reagenser), utveksling (erstatning av bestanddeler av to komplekse stoffer), nøytralisering (reaksjon av syrer med baser, dannelse av salt og vann).
- Dekomponering er dannelsen av to eller flere komplekse eller enkle stoffer fra ett komplekst stoff, men deres sammensetning er enklere.
Kjemiske reaksjoner kan også deles inn i typer: eksoterme (oppstår ved frigjøring av varme) og endoterme (absorpsjon av varme).
Dette spørsmålet bekymrer mange elever. Vi tilbyr flere enkle tips, som vil fortelle deg hvordan du lærer å løse kjemiske ligninger:
- Ønsket om å forstå og mestre. Du kan ikke avvike fra målet ditt.
- Teoretisk kunnskap. Uten dem er det umulig å komponere selv den elementære formelen til en forbindelse.
- Riktig registrering av et kjemisk problem - selv den minste feil i tilstanden vil ugyldiggjøre all innsats for å løse det.
Det er tilrådelig at selve prosessen med å løse kjemiske ligninger er spennende for deg. Da vil kjemiske ligninger (vi vil se på hvordan du løser dem og hvilke punkter du må huske i denne artikkelen) ikke lenger være problematiske for deg.
Problemer som kan løses ved hjelp av kjemiske reaksjonsligninger
Disse oppgavene inkluderer:
- Finne massen til en komponent fra den gitte massen til en annen reagens.
- Masse-føflekk kombinasjonsøvelser.
- Volum-mol kombinasjonsberegninger.
- Eksempler som bruker begrepet "overskytende".
- Beregninger med reagenser, hvorav en ikke er fri for urenheter.
- Problemer med nedbrytning av reaksjonen og produksjonstap.
- Problemer med formelsøk.
- Problemer der reagenser leveres i form av løsninger.
- Problemer med å inneholde blandinger.
Hver av disse oppgavetypene inkluderer flere undertyper, som vanligvis diskuteres i detalj først skoletimer kjemi.
Kjemiske ligninger: Hvordan løses
Det er en algoritme som hjelper deg med å takle nesten alle oppgaver fra dette vanskelig vitenskap. For å forstå hvordan du løser kjemiske ligninger riktig, må du følge et bestemt mønster:
- Når du skriver reaksjonsligningen, ikke glem å sette koeffisientene.
- Definere en måte å finne ukjente data.
- Riktig bruk av proporsjoner i den valgte formelen eller bruken av konseptet "stoffmengde".
- Vær oppmerksom på måleenhetene.
Til slutt er det viktig å sjekke oppgaven. Under beslutningsprosessen kunne du ha gjort en enkel feil som påvirket utfallet av avgjørelsen.
Grunnleggende regler for å skrive kjemiske ligninger
Hvis du følger den riktige sekvensen, vil spørsmålet om hva kjemiske ligninger er og hvordan du løser dem ikke bekymre deg:
- Formlene for stoffer som reagerer (reagenser) er skrevet på venstre side av ligningen.
- Formlene til stoffene som dannes som følge av reaksjonen er skrevet på høyre side av ligningen.
Å tegne reaksjonsligningen er basert på loven om bevaring av masse av stoffer. Derfor må begge sider av ligningen være like, det vil si med like mange atomer. Dette kan oppnås forutsatt at koeffisientene er riktig plassert foran formlene til stoffer.
Ordne koeffisienter i en kjemisk ligning
Algoritmen for å arrangere koeffisienter er som følger:
- Å telle venstre og høyre side av ligningen for atomene til hvert element.
- Bestemmelse av skiftende antall atomer i et grunnstoff. Du må også finne N.O.K.
- Å oppnå koeffisientene oppnås ved å dele N.O.C. til indekser. Pass på å sette disse tallene foran formlene.
- Det neste trinnet er å beregne antall atomer på nytt. Noen ganger er det behov for å gjenta handlingen.
Utjevning av deler av en kjemisk reaksjon skjer ved hjelp av koeffisienter. Beregningen av indekser utføres gjennom valens.
For å lykkes med å komponere og løse kjemiske ligninger, er det nødvendig å ta hensyn til fysiske egenskaper stoffer som volum, tetthet, masse. Du må også kjenne tilstanden til det reagerende systemet (konsentrasjon, temperatur, trykk), og forstå måleenhetene for disse mengdene.
For å forstå spørsmålet om hva kjemiske ligninger er og hvordan de skal løses, er det nødvendig å bruke de grunnleggende lovene og konseptene til denne vitenskapen. For å lykkes med å beregne slike problemer, må du også huske eller mestre ferdighetene til matematiske operasjoner og kunne utføre operasjoner med tall. Vi håper våre tips vil gjøre det lettere for deg å håndtere kjemiske ligninger.
Å løse ligninger for kjemiske reaksjoner forårsaker vanskeligheter for et betydelig antall elever videregående skole takk i stor grad stor variasjon elementene som er involvert i dem og tvetydigheten i deres interaksjon. Men siden hoveddelen av det generelle kjemikurset på skolen undersøker stoffers interaksjon basert på reaksjonsligningene deres, må elevene nødvendigvis fylle hull på dette området og lære å løse kjemiske ligninger for å unngå problemer med faget i fremtiden.
Ligningen for en kjemisk reaksjon er en symbolsk notasjon som viser de interagerende kjemiske elementene, deres kvantitative forhold og stoffene som er et resultat av interaksjonen. Disse ligningene gjenspeiler essensen av samspillet mellom stoffer fra synspunktet om atom-molekylær eller elektronisk interaksjon.
- Helt i begynnelsen av skolekjemikurset blir de lært å løse ligninger basert på begrepet valens av elementer i det periodiske systemet. Basert på denne forenklingen, la oss vurdere løsningen av en kjemisk ligning ved å bruke eksemplet på oksidasjon av aluminium med oksygen. Aluminium reagerer med oksygen for å danne aluminiumoksid. Etter å ha de spesifiserte startdataene, vil vi tegne et ligningsdiagram.
Al + O2 → AlO
I i dette tilfellet Vi har skrevet ned et omtrentlig diagram av en kjemisk reaksjon, som bare delvis gjenspeiler dens essens. Stoffene som er involvert i reaksjonen er skrevet på venstre side av diagrammet, og resultatet av deres interaksjon er skrevet til høyre. I tillegg er oksygen og andre typiske oksidasjonsmidler vanligvis skrevet til høyre for metaller og andre reduksjonsmidler på begge sider av ligningen. Pilen viser retningen til reaksjonen.
- For at dette kompilerte reaksjonsskjemaet skal skaffe seg en fullstendig form og overholde loven om bevaring av massen av stoffer, er det nødvendig:
- Plasser indekser på høyre side av ligningen for stoffet som er et resultat av interaksjonen.
- Nivå mengden av elementer som deltar i reaksjonen med mengden av det resulterende stoffet i samsvar med loven om bevaring av massen av stoffer.
- Plasser indekser på høyre side av ligningen for stoffet som er et resultat av interaksjonen.
- La oss starte med å suspendere subskriptene i den kjemiske formelen til det ferdige stoffet. Indekser er satt i samsvar med valensen til kjemiske elementer. Valens er evnen til atomer til å danne forbindelser med andre atomer på grunn av kombinasjonen av deres uparrede elektroner, når noen atomer gir fra seg elektronene sine, mens andre legger dem til seg selv på et eksternt energinivå. Det er generelt akseptert at valensen til et kjemisk grunnstoff bestemmes av gruppen (kolonnen) i det periodiske systemet. I praksis er imidlertid samspillet mellom kjemiske elementer mye mer komplekst og variert. For eksempel har oksygenatomet en valens på Ⅱ i alle reaksjoner, til tross for at det er i den sjette gruppen i det periodiske systemet.
- For å hjelpe deg med å navigere i dette mangfoldet tilbyr vi deg følgende lille referanseassistent som vil hjelpe deg å bestemme valensen til et kjemisk element. Velg elementet du er interessert i, og du vil se de mulige verdiene for dets valens. Sjeldne valenser for det valgte elementet er angitt i parentes.
- La oss gå tilbake til vårt eksempel. La oss skrive ned dens valens på høyre side av reaksjonsdiagrammet over hvert element.
For aluminium Al vil valensen være lik Ⅲ, og for oksygenmolekylet O 2 vil valensen være lik Ⅱ. Finn det minste felles multiplum av disse tallene. Det vil være lik seks. Vi deler det minste felles multiplum med valensen til hvert element og får indeksene. For aluminium, del seks med valens for å få en indeks på 2, for oksygen 6/2 = 3. Kjemisk formel Aluminiumoksidet oppnådd som et resultat av reaksjonen vil ha formen Al 2 O 3.
Al + O 2 → Al 2 O 3
- Etter å ha oppnådd riktig formel for det ferdige stoffet, er det nødvendig å kontrollere og i de fleste tilfeller utjevne høyre og venstre del av diagrammet i henhold til loven om bevaring av masse, siden reaksjonsproduktene er dannet av de samme atomene som var opprinnelig en del av utgangsstoffene som deltok i reaksjonen.
- Loven om bevaring av masse sier at antall atomer som kom inn i reaksjonen må være lik antall atomer som er resultatet av interaksjonen. I vårt opplegg involverer interaksjonen ett aluminiumatom og to oksygenatomer. Som et resultat av reaksjonen får vi to aluminiumatomer og tre oksygenatomer. Selvfølgelig må diagrammet utjevnes ved å bruke koeffisienter for elementer og materie for at loven om bevaring av masse skal bli observert.
- Utjevning utføres også ved å finne det minste felles multiplum, som er plassert mellom elementene med de største indeksene. I vårt eksempel vil dette være oksygen med en indeks på høyre side lik 3 og på venstre side lik 2. Minste felles multiplum vil i dette tilfellet også være lik 6. Nå deler vi det minste felles multiplum med verdien av den største indeksen på venstre og høyre side av ligningen og få følgende indekser for oksygen.
Al + 3∙O 2 → 2∙Al 2 O 3
- Nå gjenstår det bare å utjevne aluminiumet på høyre side. For å gjøre dette, sett en koeffisient på 4 på venstre side.
4∙Al + 3∙O 2 = 2∙Al 2 O 3
- Etter å ha ordnet koeffisientene, tilsvarer ligningen for en kjemisk reaksjon loven om bevaring av masse, og et likhetstegn kan plasseres mellom venstre og høyre side. Koeffisientene plassert i ligningen indikerer antall molekyler av stoffer som deltar i reaksjonen og er et resultat av den, eller forholdet mellom disse stoffene i mol.
