Chemická rovnica chemických reakcií. Bol objavený zákon zachovania hmotnosti hmoty

Poďme sa porozprávať o tom, ako napísať rovnicu chemická reakcia. Práve táto otázka spôsobuje školákom vážne ťažkosti. Niektorí nerozumejú algoritmu na zostavovanie vzorcov produktov, zatiaľ čo iní umiestňujú koeficienty do rovnice nesprávne. Vzhľadom na to, že všetky kvantitatívne výpočty sa vykonávajú presne podľa rovníc, je dôležité pochopiť algoritmus akcií. Skúsme prísť na to, ako napísať rovnice pre chemické reakcie.

Zostavovanie vzorcov pre valenciu

Aby sa správne zaznamenávali procesy prebiehajúce medzi rôzne látky, musíte sa naučiť písať vzorce. Binárne zlúčeniny sú tvorené s prihliadnutím na valencie každého prvku. Napríklad pre kovy hlavných podskupín zodpovedá číslu skupiny. Pri zostavovaní konečného vzorca sa medzi týmito ukazovateľmi určí najmenší násobok a potom sa umiestnia indexy.

Čo je rovnica

Chápe sa ako symbolický záznam, ktorý zobrazuje interagujúce chemické prvky, ich kvantitatívne pomery, ako aj tie látky, ktoré sa získajú ako výsledok procesu. Jedna z úloh ponúkaných žiakom deviateho ročníka na záverečnej atestácii z chémie má nasledovné znenie: „Zostavte rovnice reakcií, ktoré charakterizujú Chemické vlastnosti navrhovaná trieda látok. Aby študenti zvládli úlohu, musia zvládnuť algoritmus akcií.

Akčný algoritmus

Napríklad musíte napísať proces spaľovania vápnika pomocou symbolov, koeficientov, indexov. Povedzme si, ako pomocou postupu napísať rovnicu pre chemickú reakciu. Na ľavej strane rovnice cez „+“ píšeme znamienka látok, ktoré sa podieľajú na tejto interakcii. Keďže k horeniu dochádza za účasti vzdušného kyslíka, ktorý patrí medzi dvojatómové molekuly, píšeme jeho vzorec O2.

Za znamienkom rovnosti tvoríme zloženie reakčného produktu pomocou pravidiel pre usporiadanie valencie:

2Ca + O2 = 2CaO.

V konverzácii o tom, ako napísať rovnicu pre chemickú reakciu, si všimneme, že je potrebné použiť zákon o stálosti zloženia, ako aj o zachovaní zloženia látok. Umožňujú vám vykonať proces úpravy, umiestniť chýbajúce koeficienty do rovnice. Tento proces je jedným z najjednoduchších príkladov interakcií vyskytujúcich sa v anorganickej chémii.

Dôležité aspekty

Aby sme pochopili, ako napísať rovnicu pre chemickú reakciu, všimneme si niektoré teoretické problémy súvisiace s touto témou. Zákon zachovania hmotnosti látok, ktorý sformuloval M. V. Lomonosov, vysvetľuje možnosť usporiadania koeficientov. Pretože počet atómov každého prvku zostáva nezmenený pred a po interakcii, je možné vykonať matematické výpočty.

Pri vyrovnávaní ľavej a pravej časti rovnice sa používa najmenší spoločný násobok, podobne ako je zostavený zložený vzorec, berúc do úvahy valencie každého prvku.

Redoxné interakcie

Po tom, čo si školáci vypracujú algoritmus akcií, budú schopní zostaviť rovnicu reakcií, ktoré charakterizujú chemické vlastnosti jednoduchých látok. Teraz môžeme pristúpiť k analýze zložitejších interakcií, ku ktorým dochádza napríklad pri zmene oxidačných stavov prvkov:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.

Existujú určité pravidlá, podľa ktorých sú oxidačné stavy usporiadané do jednoduchých a komplexné látky Oh. Napríklad v dvojatómových molekulách sa tento ukazovateľ rovná nule, v komplexných zlúčeninách by sa mal súčet všetkých oxidačných stavov rovnať nule. Pri zostavovaní elektronickej váhy sa zisťujú atómy alebo ióny, ktoré darujú elektróny (redukčné činidlo) a prijímajú ich (oxidačné činidlo).

Medzi týmito ukazovateľmi sa určí najmenší násobok, ako aj koeficienty. Poslednou fázou analýzy redoxnej interakcie je usporiadanie koeficientov v schéme.

Iónové rovnice

Jednou z dôležitých otázok, ktoré sa berú do úvahy v priebehu školskej chémie, je interakcia medzi riešeniami. Napríklad vzhľadom na úlohu nasledujúceho obsahu: "Vytvorte rovnicu pre chemickú reakciu iónovej výmeny medzi chloridom bárnatým a síranom sodným." Zahŕňa písanie molekulárnej, plnej, redukovanej iónovej rovnice. Pre zváženie interakcie na iónovej úrovni je potrebné uviesť ju podľa tabuľky rozpustnosti pre každú východiskovú látku, reakčný produkt. Napríklad:

BaCl2 + Na2S04 = 2NaCl + BaS04

Látky, ktoré sa nerozpúšťajú na ióny, sú zapísané v molekulárnej forme. Reakcia iónovej výmeny prebieha úplne v troch prípadoch:

• tvorba sedimentov;
• uvoľňovanie plynu;
• získanie slabo disociovanej látky, ako je voda.

Ak má látka stereochemický koeficient, berie sa do úvahy pri písaní úplnej iónovej rovnice. Po úplnom iónová rovnica vykonajte redukciu tých iónov, ktoré neboli viazané v roztoku. Konečným výsledkom akejkoľvek úlohy zahŕňajúcej zváženie procesu, ktorý sa vyskytuje medzi roztokmi komplexných látok, bude záznam zníženej iónovej reakcie.

Záver

Chemické rovnice umožňujú vysvetliť pomocou symbolov, indexov, koeficientov tie procesy, ktoré sú pozorované medzi látkami. V závislosti od toho, ktorý proces prebieha, existujú určité jemnosti pri písaní rovnice. Všeobecný algoritmus na zostavovanie reakcií, diskutovaný vyššie, je založený na valencii, zákone zachovania hmotnosti látok a stálosti zloženia.

Má dvojmocnosť, ale v niektorých zlúčeninách môže vykazovať vyššiu valenciu. Ak je napísaný nesprávne, nemusí sa vyrovnať.

Po správny pravopis výsledné vzorce usporiadajú koeficienty. Sú pre rovnicu prvkov. Podstatou úpravy je, že počet prvkov pred reakciou sa rovná počtu prvkov po reakcii. S úpravou sa vždy oplatí začať s . Koeficienty usporiadame podľa indexov vo vzorcoch. Ak má reakcia na jednej strane index dva a na druhej nie (nadobudne hodnotu jedna), tak v druhom prípade dáme pred vzorec dvojku.

Akonáhle sa faktor umiestni pred látku, hodnoty všetkých prvkov v nej sa zvýšia o hodnotu faktora. Ak má prvok index, potom sa súčet výsledkov bude rovnať súčinu indexu a koeficientu.

Po vyrovnaní kovov prejdeme k nekovom. Potom ideme na kyslé zvyšky a hydroxylové skupiny. Ďalej vyvážte vodík. Na samom konci skontrolujeme reakciu vo vyrovnanom kyslíku.

Chemické reakcie sú interakcie látok sprevádzané zmenou ich zloženia. Inými slovami, látky, ktoré vstupujú, nezodpovedajú látkam, ktoré sú výsledkom reakcie. Ľudské bytosti čelia takýmto interakciám každú hodinu, každú minútu. Koniec koncov, procesy prebiehajúce v jeho tele (dýchanie, syntéza bielkovín, trávenie atď.) sú tiež chemické reakcie.

Inštrukcia

Zapíšte si teda východiskové látky na ľavej strane reakcie: CH4 + O2.

Vpravo budú produkty reakcie: CO2 + H2O.

Predbežný záznam tejto chemickej reakcie bude nasledujúci: CH4 + O2 = CO2 + H2O.

Vyrovnajte vyššie uvedenú reakciu, to znamená, dosiahnite základné pravidlo: počet atómov každého prvku v ľavej a pravej časti chemickej reakcie musí byť rovnaký.

Môžete vidieť, že počet atómov uhlíka je rovnaký, ale počet atómov kyslíka a vodíka je odlišný. Na ľavej strane sú 4 atómy vodíka a na pravej len 2. Preto pred vzorec vody uveďte faktor 2. Získajte: CH4 + O2 \u003d CO2 + 2H2O.

Atómy uhlíka a vodíka sú vyrovnané, teraz zostáva urobiť to isté s kyslíkom. Na ľavej strane sú 2 atómy kyslíka a na pravej 4. Ak pred molekulu kyslíka umiestnite koeficient 2, dostanete konečný záznam oxidačnej reakcie metánu: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.

Aká neprekvapivá je príroda pre človeka: v zime zahaľuje zem do zasneženej periny, na jar odhaľuje všetko živé ako pukance, v lete zúri hýrením farieb, na jeseň zapaľuje rastliny červeným ohňom ... A iba ak sa nad tým zamyslíte a pozriete sa pozorne, môžete vidieť, čo je za všetkými týmito tak známymi zmenami, sú zložité fyzikálne procesy a CHEMICKÉ REAKCIE. A aby ste mohli preskúmať všetky živé veci, musíte byť schopní vyriešiť chemické rovnice. Hlavnou požiadavkou na vyrovnávanie chemických rovníc je znalosť zákona zachovania množstva hmoty: 1) množstvo hmoty pred reakciou sa rovná množstvu hmoty po reakcii; 2) celkové množstvo látky pred reakciou sa rovná celkovému množstvu látky po reakcii.

Inštrukcia

Na vyrovnanie "príkladu" je potrebné vykonať niekoľko krokov.
horieť rovnica reakcie v všeobecný pohľad. Na tento účel sa predchádzajúce neznáme koeficienty označujú latinskými písmenami (x, y, z, t atď.). Nech je potrebné vyrovnať reakciu zlúčeniny vodíka a v dôsledku toho sa získa voda. Pred molekuly vodíka, kyslíka a vody dajte latinčinu

Reakcie medzi iný druh chemikálie a prvky sú jedným z hlavných predmetov štúdia chémie. Aby ste pochopili, ako zostaviť reakčnú rovnicu a použiť ju na vlastné účely, potrebujete pomerne hlboké pochopenie všetkých vzorcov interakcie látok, ako aj procesov s chemickými reakciami.

Písanie rovníc

Jedným zo spôsobov vyjadrenia chemickej reakcie je − chemická rovnica. Obsahuje vzorec východiskovej látky a produktu, koeficienty, ktoré ukazujú, koľko molekúl má každá látka. Všetky známe chemické reakcie sú rozdelené do štyroch typov: substitúcia, kombinácia, výmena a rozklad. Medzi ne patria: redoxné, exogénne, iónové, reverzibilné, ireverzibilné atď.

Prečítajte si viac o tom, ako písať rovnice pre chemické reakcie:

1. Je potrebné určiť názov látok, ktoré v reakcii vzájomne interagujú. Píšeme ich na ľavú stranu našej rovnice. Ako príklad uveďme chemickú reakciu, ktorá prebehla medzi kyselinou sírovou a hliníkom. Naľavo máme činidlá: H2SO4 + Al. Ďalej napíšte znamienko rovnosti. V chémii môžete vidieť znak šípky, ktorý ukazuje doprava, alebo dve protiľahlé šípky, ktoré znamenajú „reverzibilitu“. Výsledkom interakcie kovu a kyseliny je soľ a vodík. Produkty získané po reakcii napíšte za znamienko „rovná sa“, to znamená vpravo. H2S04+Al= H2+Al2(S04)3. Takže vidíme reakčnú schému.
2. Na zostavenie chemickej rovnice je nevyhnutné nájsť koeficienty. Vráťme sa k predchádzajúcemu diagramu. Pozrime sa na jeho ľavú stranu. Kyselina sírová obsahuje atómy vodíka, kyslíka a síry v približnom pomere 2:4:1. Na pravej strane sú v soli 3 atómy síry a 12 atómov kyslíka. V molekule plynu sú dva atómy vodíka. Na ľavej strane je pomer týchto prvkov 2:3:12
3. Na vyrovnanie počtu atómov kyslíka a síry, ktoré sú v zložení síranu hlinitého, je potrebné dať pred kyselinu v ľavá strana koeficient rovnice 3. Teraz máme na ľavej strane 6 atómov vodíka. Aby ste vyrovnali počet prvkov vodíka, musíte dať 3 pred vodík na pravej strane rovnice.
4. Teraz zostáva len vyrovnať množstvo hliníka. Keďže zloženie soli zahŕňa dva atómy kovu, potom na ľavej strane pred hliníkom nastavíme koeficient 2. Výsledkom bude reakčná rovnica tejto schémy: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2

Pochopenie základných princípov písania reakčnej rovnice chemických látok, v budúcnosti nebude robiť veľké ťažkosti zapísať akúkoľvek, aj tú najexotickejšiu, z hľadiska chémie, reakciu.

V lekcii 13 "" z kurzu " Chémia pre figuríny» zvážte, na čo slúžia chemické rovnice; naučíme sa vyrovnávať chemické reakcie správnym umiestnením koeficientov. Táto lekcia bude vyžadovať, aby ste to vedeli chemické základy z predchádzajúcich lekcií. Nezabudnite si prečítať o elementárnej analýze, kde nájdete podrobný pohľad na empirické vzorce a chemickú analýzu.

V dôsledku spaľovacej reakcie metánu CH 4 v kyslíku O 2 vzniká oxid uhličitý CO 2 a voda H 2 O. Túto reakciu možno opísať chemická rovnica:

• CH 4 + O 2 → CO 2 + H20 (1)

Skúsme z chemickej rovnice vydolovať viac informácií ako len náznak produkty a činidlá reakcie. Chemická rovnica (1) NIE JE úplná, a preto neposkytuje žiadnu informáciu o tom, koľko molekúl O 2 sa spotrebuje na 1 molekulu CH 4 a koľko molekúl CO 2 a H20 sa získa ako výsledok. Ak však pred príslušné molekulové vzorce napíšeme číselné koeficienty, ktoré udávajú, koľko molekúl každého druhu sa zúčastňuje reakcie, dostaneme úplná chemická rovnica reakcie.

Aby ste dokončili zloženie chemickej rovnice (1), musíte si zapamätať jedno jednoduché pravidlo: ľavá a pravá strana rovnice musí obsahovať rovnaký počet atómov každého druhu, pretože v priebehu sa nevytvárajú žiadne nové atómy. chemickej reakcie a žiadne existujúce sa nezničia. Toto pravidlo vychádza zo zákona zachovania hmotnosti, o ktorom sme hovorili na začiatku kapitoly.

Je to potrebné na získanie úplnej rovnice z jednoduchej chemickej rovnice. Prejdime teda k priamej rovnici reakcie (1): pozrime sa znova na chemickú rovnicu, presne na atómy a molekuly na pravej a ľavej strane. Je ľahké vidieť, že na reakcii sa zúčastňujú tri typy atómov: uhlík C, vodík H a kyslík O. Spočítajme a porovnajme počet atómov každého typu na pravej a ľavej strane chemickej rovnice.

Začnime uhlíkom. Na ľavej strane je jeden atóm uhlíka súčasťou molekuly CH4 a na pravej strane je jeden atóm uhlíka súčasťou CO2. Počet atómov uhlíka na ľavej a pravej strane je teda rovnaký, takže to necháme tak. Ale kvôli prehľadnosti uvádzame pred molekuly s uhlíkom koeficient 1, aj keď to nie je potrebné:

• 1CH4 + O2 → 1CO2 + H20 (2)

Potom pristúpime k počítaniu atómov vodíka H. Na ľavej strane sú v zložení molekuly CH 4 4 atómy H (v kvantitatívnom zmysle H 4 = 4H) a na pravej strane sú v molekule CH 4 len 2 atómy H. zloženie molekuly H 2 O, čo je dvakrát menej ako na ľavej strane chemickej rovnice (2). Poďme vyrovnať! Aby sme to dosiahli, umiestnime pred molekulu H 2 O faktor 2. Teraz budeme mať 4 molekuly vodíka H v reagentoch aj produktoch:

• 1CH4+02 → 1CO2 + 2H20 (3)

Upozorňujeme, že koeficient 2, ktorý sme napísali pred molekulu vody H 2 O na vyrovnanie vodíka H, ​​zdvojnásobuje všetky atómy, ktoré tvoria jej zloženie, t.j. 2H 2 O znamená 4H a 2O. Dobre, zdá sa, že je to vyriešené, zostáva vypočítať a porovnať počet atómov kyslíka O v chemickej rovnici (3). Okamžite upúta, že na ľavej strane je atómov O presne 2 krát menej ako na pravej. Teraz už viete, ako vyrovnať chemické rovnice sami, takže okamžite zapíšem konečný výsledok:

• 1CH4 + 202 → 1CO2 + 2H20 alebo CH4 + 202 → CO2 + 2H20 (4)

Ako vidíte, vyrovnávanie chemických reakcií nie je až taká zložitá vec a nie je tu dôležitá chémia, ale matematika. Rovnica (4) sa nazýva úplná rovnica chemická reakcia, pretože sa v nej dodržiava zákon zachovania hmotnosti, t.j. počet atómov každého druhu vstupujúcich do reakcie je presne rovnaký ako počet atómov tohto druhu na konci reakcie. Každá časť tejto úplnej chemickej rovnice obsahuje 1 atóm uhlíka, 4 atómy vodíka a 4 atómy kyslíka. Avšak, stojí za to pochopiť pár dôležité body: chemická reakcia je zložitá sekvencia samostatných medzistupňov, a preto nie je možné interpretovať napríklad rovnicu (4) v tom zmysle, že 1 molekula metánu sa musí súčasne zraziť s 2 molekulami kyslíka. Procesy, ktoré sa vyskytujú počas tvorby reakčných produktov, sú oveľa komplikovanejšie. Druhý bod: úplná rovnica reakcia nám nehovorí nič o jej molekulárnom mechanizme, teda o postupnosti dejov, ktoré sa dejú na molekulárnej úrovni počas jeho priebehu.

Koeficienty v rovniciach chemických reakcií

Ďalší dobrý príklad, ako sa správne zariadiť kurzov v rovniciach chemických reakcií: Trinitrotoluén (TNT) C 7 H 5 N 3 O 6 sa energicky spája s kyslíkom za vzniku H 2 O, CO 2 a N 2. Napíšeme reakčnú rovnicu, ktorú vyrovnáme:

• C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H20 + N2 (5)

Je jednoduchšie napísať úplnú rovnicu založenú na dvoch molekulách TNT, pretože ľavá strana obsahuje nepárny počet atómov vodíka a dusíka a pravá strana obsahuje párne číslo:

• 2C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H20 + N2 (6)

Potom je jasné, že 14 atómov uhlíka, 10 atómov vodíka a 6 atómov dusíka sa musí zmeniť na 14 molekúl oxidu uhličitého, 5 molekúl vody a 3 molekuly dusíka:

• 2C7H5N3O6 + O2 → 14CO2 + 5H20 + 3N2 (7)

Teraz obe časti obsahujú rovnaký počet všetkých atómov okrem kyslíka. Z 33 atómov kyslíka prítomných na pravej strane rovnice je 12 dodávaných pôvodnými dvoma molekulami TNT a zvyšných 21 musí byť dodávaných 10,5 molekulami O2. Úplná chemická rovnica teda bude vyzerať takto:

• 2C7H5N3O6 + 10,502 → 14C02 + 5H20 + 3N2 (8)

Môžete vynásobiť obe strany 2 a zbaviť sa neceločíselného faktora 10,5:

• 4C7H5N3O6 + 2102 → 28CO2 + 10H20 + 6N2 (9)

To sa však nedá, pretože všetky koeficienty rovnice nemusia byť celé čísla. Ešte správnejšie je vytvoriť rovnicu založenú na jednej molekule TNT:

• C7H5N3O6 + 5,2502 -> 7C02 + 2,5H20 + 1,5N2 (10)

Kompletná chemická rovnica (9) nesie veľa informácií. V prvom rade označuje východiskové látky - činidlá, a Produkty reakcie. Okrem toho ukazuje, že v priebehu reakcie sú všetky atómy každého druhu jednotlivo zachované. Ak obe strany rovnice (9) vynásobíme Avogadrovým číslom N A =6,022 10 23, môžeme konštatovať, že 4 móly TNT zreagujú s 21 mólmi O 2 za vzniku 28 mólov CO 2, 10 mólov H 2 O a 6 mólov N2.

Je tu ešte jedna funkcia. Pomocou periodickej tabuľky určíme molekulové hmotnosti všetky tieto látky:

• C7H5N3O6 \u003d 227,13 g/mol
• 02 = 31,999 g/mol
• CO2 = 44,010 g/mol
• H20 = 18,015 g/mol
• N2 = 28,013 g/mol

Teraz rovnica 9 bude tiež naznačovať, že 4 227,13 g \u003d 908,52 g TNT vyžaduje 21 31,999 g \u003d 671,98 g kyslíka na dokončenie reakcie a ako výsledok sa vytvorí 28 44,010 g \u003d 1232,1 g CO 2018 = 1232,1 g CO 180,15 g H20 a 6 28,013 g = 168,08 g N2. Pozrime sa, či je pri tejto reakcii splnený zákon zachovania hmotnosti:

	Činidlá	Produkty
	908,52 g TNT	1232,3 g CO2
	671,98 g CO2	180,15 g H20
		168,08 g N2
Celkom	1580,5 g	1580,5 g

Nie je však potrebné, aby sa jednotlivé molekuly zúčastňovali chemickej reakcie. Napríklad reakcia vápenca CaCO3 a kyseliny chlorovodíkovej HCl za vzniku vodného roztoku chloridu vápenatého CaCl2 a oxidu uhličitého CO2:

• CaC03 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H20 (11)

Chemická rovnica (11) opisuje reakciu uhličitanu vápenatého CaC03 (vápenec) a kyseliny chlorovodíkovej HCl za vzniku vodného roztoku chloridu vápenatého CaCl2 a oxidu uhličitého CO2. Táto rovnica je úplná, pretože počet atómov každého druhu na jej ľavej a pravej strane je rovnaký.

Význam tejto rovnice je makroskopická (molárna) úroveň je nasledovný: 1 mol alebo 100,09 g CaC03 vyžaduje 2 mol alebo 72,92 g HCl na dokončenie reakcie, výsledkom čoho je 1 mol CaCl2 (110,99 g/mol), CO2 (44,01 g/mol) a H2 O (18,02 g/mol). Z týchto číselných údajov je ľahké overiť, či je pri tejto reakcii splnený zákon zachovania hmotnosti.

Interpretácia rovnice (11) na mikroskopickej (molekulárnej) úrovni nie je tak zrejmé, keďže uhličitan vápenatý je soľ, nie molekulárna zlúčenina, a preto nie je možné pochopiť chemickú rovnicu (11) v tom zmysle, že 1 molekula uhličitanu vápenatého CaCO 3 reaguje s 2 molekulami HCl. Okrem toho molekula HCl v roztoku vo všeobecnosti disociuje (rozkladá sa) na ióny H+ a Cl-. Správnejší popis toho, čo sa deje v tejto reakcii na molekulárnej úrovni, teda dáva rovnicu:

• CaC03 (tuhá látka) + 2H + (vod.) → Ca2+ (vod.) + C02 (g.) + H20 (1.) (12)

Tu v zátvorkách je skratka fyzický stav každý druh častíc ( tv.- ťažké, aq.- hydratovaný ión v vodný roztok, G.- plyn, a.- kvapalina).

Rovnica (12) ukazuje, že pevný CaCO 3 reaguje s dvoma hydratovanými iónmi H +, čím vzniká kladný ión Ca 2+, CO 2 a H 2 O. Rovnica (12), podobne ako iné úplné chemické rovnice, neposkytuje predstavu o molekulárnom mechanizme reakcie a je menej vhodná na výpočet množstva látok, avšak dáva najlepší popis deje na mikroskopickej úrovni.

Upevnite svoje vedomosti o formulácii chemických rovníc nezávislou analýzou príkladu s riešením:

Dúfam, že z lekcie 13" Zostavovanie chemických rovníc» naučili ste sa niečo nové pre seba. Ak máte nejaké otázky, napíšte ich do komentárov.