معادله واکنش شیمیایی را بنویسید. نحوه چیدمان ضرایب در معادلات شیمیایی
بیایید در مورد نحوه نوشتن یک معادله شیمیایی صحبت کنیم، زیرا آنها عناصر اصلی این رشته هستند. به لطف آگاهی عمیق از تمام الگوهای فعل و انفعالات و مواد، می توانید آنها را کنترل کنید، آنها را در زمینه های مختلف فعالیت به کار ببرید.
ویژگی های نظری
تدوین معادلات شیمیایی مرحله مهم و حیاتی است که در پایه هشتم متوسطه مورد توجه قرار می گیرد. چه چیزی باید قبل از این مرحله باشد؟ قبل از اینکه معلم به دانش‌آموزانش بگوید که چگونه معادله شیمیایی بنویسند، مهم است که دانش‌آموزان را با اصطلاح "ظرفیت" آشنا کنیم، تا به آنها آموزش دهیم که این مقدار را برای فلزات و غیرفلزات با استفاده از جدول تناوبی عناصر تعیین کنند.
کامپایل فرمول های باینری بر اساس ظرفیت
به منظور درک نحوه نوشتن یک معادله شیمیایی بر حسب ظرفیت، ابتدا باید یاد بگیرید که چگونه ترکیبات متشکل از دو عنصر را با استفاده از ظرفیت فرموله کنید. ما الگوریتمی را پیشنهاد می کنیم که به مقابله با کار کمک می کند. به عنوان مثال، شما باید یک فرمول برای اکسید سدیم بنویسید.
ابتدا باید در نظر داشت که عنصر شیمیایی که در نام آخر ذکر می شود باید در وهله اول فرمول باشد. در مورد ما ابتدا در فرمول سدیم و در مرحله دوم اکسیژن نوشته می شود. به یاد بیاورید که ترکیبات دوتایی اکسید نامیده می شوند که در آنها آخرین عنصر (دوم) باید لزوماً اکسیژن با حالت اکسیداسیون -2 (ظرفیت 2) باشد. علاوه بر این، با توجه به جدول تناوبی، تعیین ظرفیت هر یک از دو عنصر ضروری است. برای این کار از قوانین خاصی استفاده می کنیم.
از آنجایی که سدیم فلزی است که در زیرگروه اصلی گروه 1 قرار دارد، ظرفیت آن یک مقدار ثابت است، برابر با I است.
اکسیژن یک غیر فلز است، از آنجایی که در اکسید آخرین است، برای تعیین ظرفیت آن، 6 را از هشت (تعداد گروه ها) کم می کنیم (گروهی که اکسیژن در آن قرار دارد)، دریافت می کنیم که ظرفیت اکسیژن برابر است. II.
بین ظرفیت های خاص، کمترین مضرب مشترک را پیدا می کنیم، سپس آن را بر ظرفیت هر یک از عناصر تقسیم می کنیم، شاخص های آنها را می گیریم. فرمول نهایی Na 2 O را یادداشت می کنیم.
دستورالعمل تدوین معادله
حالا بیایید در مورد نحوه نوشتن یک معادله شیمیایی بیشتر صحبت کنیم. ابتدا به نکات نظری نگاه می کنیم سپس به سراغ مثال های خاص می رویم. بنابراین، تدوین معادلات شیمیایی شامل رویه خاصی است.
- مرحله 1. پس از خواندن کار پیشنهادی، لازم است مشخص شود که کدام مواد شیمیایی باید در سمت چپ معادله وجود داشته باشد. علامت "+" بین اجزای اصلی قرار می گیرد.
- مرحله 2. پس از علامت مساوی، لازم است فرمولی برای محصول واکنش تهیه شود. هنگام انجام چنین اقداماتی، یک الگوریتم برای کامپایل فرمول برای ترکیبات باینری، که در بالا در مورد آن بحث کردیم، مورد نیاز خواهد بود.
- مرحله 3. تعداد اتم های هر عنصر را قبل و بعد از فعل و انفعالات شیمیایی بررسی می کنیم، در صورت لزوم ضرایب اضافی را جلوی فرمول ها قرار می دهیم.
نمونه واکنش احتراق
بیایید سعی کنیم نحوه ایجاد یک معادله شیمیایی برای احتراق منیزیم با استفاده از یک الگوریتم را دریابیم. در سمت چپ معادله، مجموع منیزیم و اکسیژن را می نویسیم. فراموش نکنید که اکسیژن یک مولکول دو اتمی است، بنابراین باید دارای شاخص 2 باشد. پس از علامت مساوی، یک فرمول برای محصول به دست آمده پس از واکنش ترسیم می کنیم. در آنها منیزیم ابتدا نوشته شده است و ما در فرمول اکسیژن را در درجه دوم قرار می دهیم. علاوه بر این، با توجه به جدول عناصر شیمیایی، ظرفیت ها را تعیین می کنیم. منیزیم که در گروه 2 (زیرگروه اصلی) قرار دارد، دارای ظرفیت II ثابت است، برای اکسیژن با تفریق 8 - 6، ظرفیت II را نیز بدست می آوریم.
رکورد فرآیند به این صورت خواهد بود: Mg+O 2 =MgO.
برای اینکه معادله با قانون بقای جرم مواد مطابقت داشته باشد، باید ضرایب را مرتب کرد. ابتدا مقدار اکسیژن را قبل از واکنش، پس از اتمام فرآیند بررسی می کنیم. از آنجایی که 2 اتم اکسیژن وجود داشت و فقط یک اتم تشکیل شده بود، در سمت راست، قبل از فرمول اکسید منیزیم، باید ضریب 2 را اضافه کنید. در مرحله بعد، تعداد اتم های منیزیم را قبل و بعد از فرآیند می شماریم. در نتیجه فعل و انفعال، 2 منیزیم به دست آمد، بنابراین، در سمت چپ، ضریب 2 در مقابل یک ماده ساده منیزیم نیز لازم است.
شکل نهایی واکنش: 2Mg + O 2 \u003d 2MgO.
نمونه ای از واکنش جایگزینی
هر چکیده ای در شیمی شامل توصیفی از انواع مختلف تعاملات است.
برخلاف یک ترکیب، یک جایگزین دارای دو ماده در سمت چپ و راست معادله خواهد بود. فرض کنید باید واکنش متقابل بین روی و ما را از الگوریتم نوشتن استاندارد بنویسید. ابتدا در سمت چپ روی و اسید کلریدریک را از طریق مجموع می نویسیم، در سمت راست فرمول محصولات واکنش حاصل را ترسیم می کنیم. از آنجایی که در سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلزات، روی قبل از هیدروژن قرار دارد، در این فرآیند هیدروژن مولکولی را از اسید جابجا می کند و کلرید روی را تشکیل می دهد. در نتیجه، ورودی زیر را دریافت می کنیم: Zn+HCL=ZnCl 2 +H 2 .
اکنون به برابر کردن تعداد اتم های هر عنصر می پردازیم. از آنجایی که در سمت چپ کلر یک اتم وجود داشت و پس از برهمکنش دو اتم وجود داشت، باید در مقابل فرمول اسید کلریدریک ضریب 2 قرار داد.
در نتیجه، یک معادله واکنش آماده مطابق با قانون بقای جرم مواد بدست می آوریم: Zn + 2HCL = ZnCl 2 + H 2.
نتیجه
یک چکیده شیمی معمولی لزوماً شامل چندین تبدیل شیمیایی است. هیچ بخش واحدی از این علم به یک توصیف شفاهی ساده از تبدیل ها، فرآیندهای انحلال، تبخیر محدود نمی شود، همه چیز لزوماً توسط معادلات تأیید می شود. ویژگی شیمی در این واقعیت نهفته است که تمام فرآیندهایی که بین مواد معدنی یا آلی مختلف رخ می دهد را می توان با استفاده از ضرایب، شاخص ها توصیف کرد.
شیمی چه تفاوتی با سایر علوم دارد؟ معادلات شیمیایی نه تنها به توصیف تحولات در حال انجام، بلکه به انجام محاسبات کمی بر روی آنها کمک می کند، که به لطف آن می توان تولید آزمایشگاهی و صنعتی مواد مختلف را انجام داد.
در طی واکنش های شیمیایی، مواد دیگری از یک ماده به دست می آیند (با واکنش های هسته ای که در آن یک عنصر شیمیایی به عنصر دیگر تبدیل می شود، اشتباه نشود).
هر واکنش شیمیایی با یک معادله شیمیایی توصیف می شود:
معرف ها → محصولات واکنش
فلش جهت واکنش را نشان می دهد.
مثلا:
در این واکنش، متان (CH 4) با اکسیژن (O 2) واکنش می دهد و در نتیجه دی اکسید کربن (CO 2) و آب (H 2 O) یا بهتر است بگوییم بخار آب تشکیل می شود. این دقیقاً همان واکنشی است که در آشپزخانه شما هنگام روشن کردن یک مشعل گاز رخ می دهد. معادله را باید به صورت زیر خواند: یک مولکول گاز متان با دو مولکول گاز اکسیژن واکنش می دهد و در نتیجه یک مولکول دی اکسید کربن و دو مولکول آب (بخار) ایجاد می شود.
اعداد جلوی اجزای یک واکنش شیمیایی نامیده می شوند ضرایب واکنش.
واکنش های شیمیایی هستند گرماگیر(با جذب انرژی) و گرمازا(با آزادسازی انرژی). احتراق متان یک نمونه معمولی از یک واکنش گرمازا است.
انواع مختلفی از واکنش های شیمیایی وجود دارد. رایج ترین:
- واکنش های ترکیبی؛
- واکنش های تجزیه؛
- واکنش های تک جایگزینی؛
- واکنش های جایگزینی مضاعف؛
- واکنش های اکسیداسیون؛
- واکنش های ردوکس
واکنش های اتصال
در یک واکنش ترکیبی، حداقل دو عنصر یک محصول را تشکیل می دهند:
2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- تشکیل نمک
باید به یک تفاوت اساسی از واکنش های ترکیبی توجه کرد: بسته به شرایط واکنش یا نسبت واکنش دهنده هایی که وارد واکنش می شوند، محصولات مختلفی می توانند نتیجه آن باشند. به عنوان مثال، در شرایط عادی احتراق زغال سنگ، دی اکسید کربن به دست می آید:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)
اگر اکسیژن کافی وجود نداشته باشد، مونوکسید کربن کشنده تشکیل می شود:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)
واکنش های تجزیه
این واکنش ها، همانطور که بود، در اصل مخالف واکنش های ترکیب هستند. در نتیجه واکنش تجزیه، ماده به دو عنصر (3، 4...) ساده تر (ترکیبات) تجزیه می شود:
- 2H 2 O (g) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- تجزیه آب
- 2H 2 O 2 (g) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- تجزیه پراکسید هیدروژن
واکنش های تک جایگزینی
در نتیجه واکنشهای تک جایگزینی، عنصر فعال‌تر جایگزین عنصر کمتر فعال در ترکیب می‌شود:
روی (t) + CuSO 4 (محلول) → ZnSO 4 (محلول) + Cu (t)
روی موجود در محلول سولفات مس، مس کمتر فعال را جابجا می کند و در نتیجه محلول سولفات روی ایجاد می شود.
درجه فعالیت فلزات به ترتیب صعودی فعالیت:
- فعال ترین آنها فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند.
معادله یونی واکنش فوق به صورت زیر خواهد بود:
روی (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)
پیوند یونی CuSO 4، هنگامی که در آب حل می شود، به یک کاتیون مس (شارژ 2+) و یک سولفات آنیون (بار 2-) تجزیه می شود. در نتیجه واکنش جانشینی، یک کاتیون روی تشکیل می شود (که باری مشابه کاتیون مس دارد: 2-). توجه داشته باشید که آنیون سولفات در دو طرف معادله وجود دارد، یعنی با تمام قوانین ریاضی می توان آن را کاهش داد. نتیجه یک معادله یون مولکولی است:
روی (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)
واکنش های تعویض دوگانه
در واکنشهای جانشینی مضاعف، دو الکترون از قبل جایگزین شده‌اند. چنین واکنش هایی نیز نامیده می شود واکنش های مبادله ای. این واکنش ها در محلول انجام می شود و شکل می گیرد:
- جامد نامحلول (واکنش رسوب)؛
- آب (واکنش های خنثی سازی).
واکنش های بارش
هنگام مخلوط کردن محلول نیترات نقره (نمک) با محلول کلرید سدیم، کلرید نقره تشکیل می شود:
معادله مولکولی: KCl (محلول) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)
معادله یونی: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -
معادله مولکولی-یونی: Cl - + Ag + → AgCl (t)
اگر ترکیب محلول باشد، به صورت یونی در محلول خواهد بود. اگر ترکیب نامحلول باشد، رسوب می کند و یک جامد را تشکیل می دهد.
واکنش های خنثی سازی
اینها واکنش های بین اسیدها و بازها هستند که در نتیجه مولکول های آب تشکیل می شوند.
به عنوان مثال، واکنش اختلاط محلول اسید سولفوریک و محلول هیدروکسید سدیم (لوله):
معادله مولکولی: H2SO4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na2SO4 (p-p) + 2H2O (l)
معادله یونی: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)
معادله مولکولی-یونی: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) یا H + + OH - → H 2 O (g)
واکنش های اکسیداسیون
اینها واکنش های متقابل مواد با اکسیژن گازی در هوا هستند که معمولاً مقدار زیادی انرژی به صورت گرما و نور آزاد می شود. یک واکنش اکسیداسیون معمولی احتراق است. در ابتدای این صفحه، واکنش برهمکنش متان با اکسیژن آورده شده است:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
متان به هیدروکربن ها (ترکیبات کربن و هیدروژن) اشاره دارد. هنگامی که یک هیدروکربن با اکسیژن واکنش می دهد، انرژی گرمایی زیادی آزاد می شود.
واکنش های ردوکس
اینها واکنش هایی هستند که در آن الکترون ها بین اتم های واکنش دهنده ها مبادله می شوند. واکنش هایی که در بالا مورد بحث قرار گرفت نیز واکنش های ردوکس هستند:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - واکنش ترکیبی
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - واکنش اکسیداسیون
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - واکنش تک جایگزینی
دقیق ترین واکنش های ردوکس با تعداد زیادی مثال از حل معادلات به روش تعادل الکترونی و روش نیمه واکنش در بخش توضیح داده شده است.
طرح یک واکنش شیمیایی.
روش های مختلفی برای نوشتن واکنش های شیمیایی وجود دارد. شما با طرح واکنش "کلامی" در § 13 آشنا شدید.
این هم یک مثال دیگر:
گوگرد + اکسیژن -> دی اکسید گوگرد.
لومونوسوف و لاووازیه قانون بقای جرم مواد را در یک واکنش شیمیایی کشف کردند. به این صورت فرموله شده است:
بیایید توضیح دهیم که چرا توده هاخاکستر و مس کلسینه شده با جرم کاغذ و مس قبل از گرم شدن متفاوت است.
در فرآیند سوزاندن کاغذ، اکسیژن درگیر است که در هوا موجود است (شکل 48، الف).
بنابراین دو ماده در واکنش دخالت دارند. علاوه بر خاکستر، دی اکسید کربن و آب (به شکل بخار) تشکیل می شود که وارد هوا شده و متلاشی می شود.
برنج. 48. واکنش های کاغذ (الف) و مس (ب) با اکسیژن
آنتوان لوران لاووازیه (1743-1794)
شیمیدان برجسته فرانسوی، یکی از بنیانگذاران شیمی علمی. آکادمی آکادمی علوم پاریس. روش های تحقیق کمی (دقیق) را در شیمی معرفی کرد. او به طور تجربی ترکیب هوا را تعیین کرد و ثابت کرد که احتراق واکنش یک ماده با اکسیژن است و آب ترکیبی از هیدروژن با اکسیژن است (1774-1777).
اولین جدول مواد ساده (1789) را گردآوری کرد و در واقع طبقه بندی عناصر شیمیایی را پیشنهاد کرد. او مستقل از M. V. Lomonosov قانون بقای جرم مواد را در واکنش های شیمیایی کشف کرد.
برنج. 49. تجربه تایید قانون Lomonosov - Lavoisier: الف - شروع آزمایش. ب - پایان آزمایش
جرم آنها از جرم اکسیژن بیشتر است. بنابراین، جرم خاکستر کمتر از جرم کاغذ است.
هنگامی که مس گرم می شود، اکسیژن هوا با آن "ترکیب" می شود (شکل 48، ب). این فلز به یک ماده سیاه تبدیل می شود (فرمول آن CuO و نام آن اکسید مس (P) است). بدیهی است که جرم محصول واکنش باید از جرم مس بیشتر باشد.
در مورد تجربه نشان داده شده در شکل 49 نظر دهید و نتیجه گیری کنید.
قانون به عنوان شکلی از دانش علمی
کشف قوانین در شیمی، فیزیک و سایر علوم پس از انجام آزمایشات بسیاری توسط دانشمندان و تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده اتفاق می افتد.
قانون تعمیم ارتباطات عینی و مستقل از انسان بین پدیده ها، خواص و غیره است.
قانون بقای جرم مواد در یک واکنش شیمیایی مهمترین قانون شیمی است. این امر در مورد تمام دگرگونی های موادی که هم در آزمایشگاه و هم در طبیعت رخ می دهند، اعمال می شود.
قوانین شیمیایی امکان پیش‌بینی خواص مواد و سیر واکنشهای شیمیایی، تنظیم فرآیندهای فناوری شیمیایی را فراهم می‌کند.
برای تبیین قانون، فرضیه هایی مطرح می شود که با کمک آزمایش های مناسب مورد آزمون قرار می گیرند. اگر یکی از فرضیه ها تأیید شود، نظریه ای بر اساس آن ایجاد می شود. در دبیرستان با چندین نظریه که شیمیدانان ارائه کرده اند آشنا می شوید.
جرم کل مواد در طی یک واکنش شیمیایی تغییر نمی کند زیرا اتم های عناصر شیمیایی در طی واکنش ظاهر و ناپدید نمی شوند، بلکه فقط آرایش مجدد آنها اتفاق می افتد. به عبارت دیگر،
تعداد اتم های هر عنصر قبل از واکنش برابر است با تعداد اتم های آن بعد از واکنش. این با طرح های واکنشی که در ابتدای پاراگراف ارائه شده است نشان داده شده است. بیایید فلش های بین سمت چپ و راست را با علائم مساوی جایگزین کنیم:
چنین رکوردهایی معادلات شیمیایی نامیده می شوند.
معادله شیمیایی ثبت یک واکنش شیمیایی با استفاده از فرمول واکنش دهنده ها و محصولات است که با قانون بقای جرم مواد مطابقت دارد.
طرح های واکنش بسیاری وجود دارد که با قانون لومونوسوف-لاووازیه مطابقت ندارد.
به عنوان مثال، طرح واکنش برای تشکیل آب:
H 2 + O 2 -> H 2 O.
هر دو بخش از طرح حاوی تعداد یکسانی اتم هیدروژن، اما تعداد متفاوتی از اتم‌های اکسیژن است.
بیایید این طرح را به یک معادله شیمیایی تبدیل کنیم.
برای اینکه در سمت راست 2 اتم اکسیژن وجود داشته باشد، ضریب 2 را در مقابل فرمول آب قرار می دهیم:
H 2 + O 2 -> H 2 O.
اکنون چهار اتم هیدروژن در سمت راست وجود دارد. برای اینکه همان تعداد اتم هیدروژن در سمت چپ باشد، ضریب 2 را در مقابل فرمول هیدروژن می نویسیم. معادله شیمیایی به دست می آید:
2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 0.
بنابراین، برای تبدیل یک طرح واکنش به یک معادله شیمیایی، باید ضرایب هر ماده را انتخاب کنید (در صورت لزوم)، آنها را در مقابل فرمول های شیمیایی یادداشت کنید و علامت مساوی را جایگزین فلش کنید.
شاید یکی از شما این معادله را بنویسد: 4H 2 + 20 2 \u003d 4H 2 0. در آن، سمت چپ و راست دارای تعداد یکسانی از اتم های هر عنصر هستند، اما همه ضرایب را می توان با تقسیم بر 2 کاهش داد. باید انجام بشه.
جالب است
معادله شیمیایی شباهت زیادی با معادله ریاضی دارد.
در زیر روش های مختلفی برای ثبت واکنش در نظر گرفته شده است.
طرح واکنش Cu + O 2 -> CuO را به یک معادله شیمیایی تبدیل کنید.
بیایید کار دشوارتری را انجام دهیم: طرح واکنش را به یک معادله شیمیایی تبدیل کنیم
در سمت چپ طرح - I اتم آلومینیوم و در سمت راست - 2. ضریب 2 را در مقابل فرمول فلز قرار دهید:
اتم های گوگرد در سمت راست سه برابر بیشتر از سمت چپ هستند. ضریب 3 را در مقابل فرمول ترکیب گوگرد در سمت چپ می نویسیم:
حالا در سمت چپ، تعداد اتم های هیدروژن 3 2 = 6 است و در سمت راست - فقط 2. برای اینکه در سمت راست 6 باشند، ضریب 3 را در مقابل فرمول هیدروژن قرار می دهیم (6). : 2 = 3):
اجازه دهید تعداد اتم های اکسیژن را در هر دو بخش از طرح مقایسه کنیم. آنها یکسان هستند: 3 4 = 4 * 3. بیایید فلش را با علامت مساوی جایگزین کنیم:
نتیجه گیری
واکنش های شیمیایی با استفاده از طرح های واکنش و معادلات شیمیایی نوشته می شوند.
طرح واکنش شامل فرمول واکنش دهنده ها و محصولات است و معادله شیمیایی نیز شامل ضرایب است.
معادله شیمیایی با قانون بقای جرم مواد لومونوسوف-لاووازیه مطابقت دارد:
جرم مواد وارد شده به یک واکنش شیمیایی برابر با جرم مواد تشکیل شده در نتیجه واکنش است.
اتم های عناصر شیمیایی در طی واکنش ها ظاهر یا ناپدید نمی شوند، بلکه فقط بازآرایی آنها اتفاق می افتد.
?
105. تفاوت بین یک معادله شیمیایی و یک طرح واکنش چیست؟
106. ضرایب گمشده را در سوابق واکنش ترتیب دهید:
107. طرح های واکنش زیر را به معادلات شیمیایی تبدیل کنید:
108. فرمول محصولات واکنش و معادلات شیمیایی مربوطه را بسازید:
109- به جای نقطه، فرمول مواد ساده را بنویسید و معادلات شیمیایی بسازید:
به خاطر داشته باشید که بور و کربن از اتم ها تشکیل شده اند. فلوئور، کلر، هیدروژن و اکسیژن - از مولکول های دو اتمی، و فسفر (سفید) - از مولکول های چهار اتمی.
110. طرح های واکنش را توضیح دهید و آنها را به معادلات شیمیایی تبدیل کنید:
111. اگر معلوم شود که 11 گرم دی اکسید کربن در طی کلسینه کردن طولانی مدت 25 گرم گچ، چه توده آهک زنده به وجود آمد؟
Popel P. P.، Kriklya L. S.، شیمی: Pdruch. برای 7 سلول zahalnosvit. navch. زکل. - ک .: مرکز نمایشگاهی "آکادمی"، 2008. - 136 ص: il.
محتوای درس خلاصه درس و پشتیبانی چارچوب ارائه درس فن آوری های تعاملی تسریع روش های تدریس تمرین آزمون ها، تست وظایف و تمرینات آنلاین کارگاه های مشق شب و سوالات آموزشی برای بحث در کلاس تصاویر مطالب ویدیویی و صوتی عکس، تصاویر گرافیکی، جداول، طرح های طنز، تمثیل، ضرب المثل ها، جدول کلمات متقاطع، حکایت ها، جوک ها، نقل قول ها افزونه ها چکیده ورق های تقلب تراشه ها برای مقالات کنجکاو (MAN) ادبیات واژه نامه اصلی و اضافی اصطلاحات بهبود کتب درسی و دروس تصحیح اشتباهات کتاب درسی جایگزین دانش منسوخ شده با موارد جدید فقط برای معلمان برنامه های تقویم برنامه های آموزشی توصیه های روش شناختیواکنش های شیمیاییاینها فعل و انفعالات شیمیایی مواد هستند. نمایش واکنش ها با استفاده از فرمول های شیمیایی و علائم ریاضی نامیده می شود معادله شیمیایی
در واکنشهای شیمیایی، از اتم‌های موادی که وارد واکنش شده‌اند، مواد جدیدی تشکیل می‌شوند و تعداد اتم‌های هر عنصر قبل از واکنش برابر است با تعداد اتم‌های این عناصر پس از واکنش، یعنی. در سمت چپ و راست معادله، تعداد اتم های همه عناصر باید یکسان باشد - قانون بقای جرم .
بیایید معادله ای برای انحلال هیدروکسید آلومینیوم در اسید سولفوریک اضافی بسازیم. طرح واکنش:
برای تدوین معادله واکنش در طرح واکنش، انتخاب ضرایب ضروری است. انتخاب ضرایب معمولاً با فرمول ماده حاوی بیشترین تعداد اتم عنصر شروع می شود، صرف نظر از اینکه ماده در کجا قرار دارد - در سمت راست یا چپ علامت مساوی. تعداد اتم های آلومینیوم را برابر کنید:
2 Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.
تعداد اتم های گوگرد را برابر کنید:
2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.
تعداد اتم های هیدروژن را برابر کنید:
2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6 H2O.
اجازه دهید تعداد اتم های اکسیژن را در قسمت های چپ و راست معادله واکنش محاسبه کنیم (صحت انتخاب ضرایب را بررسی خواهیم کرد).
معادله واکنش برای مراحل به منظور نشان دادن سازگاری در انتخاب ضرایب نوشته شده است. در عمل فقط یک طرح نوشته می شود که با انتخاب ضرایب به معادله واکنش تبدیل می شود.
طبقه بندی واکنش های شیمیایی
واکنش های شیمیایی بر اساس معیارهای زیر طبقه بندی می شوند:
1. با توجه به تغییر در تعداد و ترکیب مواد اولیه و محصولات واکنش، آنها به انواع (یا گروه‌های) واکنشهای زیر تقسیم می‌شوند:
- واکنش های ترکیبی؛
- واکنش های تجزیه؛
- واکنش های جایگزینی؛
- واکنش های مبادله ای
2 . با توجه به برگشت پذیری واکنش به موارد زیر تقسیم می شوند:
- واکنش های برگشت ناپذیر؛
- واکنش های برگشت پذیر
3. با توجه به اثر حرارتی، واکنش ها به موارد زیر تقسیم می شوند:
- واکنش های گرمازا؛
- واکنش های گرماگیر
4. با توجه به تغییر حالت های اکسیداسیون اتم های عناصر در جریان یک واکنش شیمیایی، آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:
- واکنش های بدون تغییر حالت های اکسیداسیون؛
- واکنش هایی با تغییر در درجه اکسیداسیون (یا ردوکس).
این نوع واکنش های شیمیایی را در نظر بگیرید.
1. طبقه بندی بر اساس تغییرات در تعداد و ترکیب مواد اولیه و محصولات واکنش.
واکنش های اتصال- اینها واکنش هایی هستند که در آنها یک ماده جدید از دو یا چند ماده تشکیل می شود، به عنوان مثال:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O،
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4،
2Cu + O 2 2CuO،
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2،
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3 .
واکنش های تجزیه- اینها واکنش هایی هستند که در آنها دو یا چند ماده جدید از یک ماده پیچیده تشکیل می شود، به عنوان مثال:
Ca (HCO 3) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O،
Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O،
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2،
CaCO 3 CaO + CO 2،
2AgNO 3 2Ag + 2NO 2 + O 2،
4KClO 3 3KClO 4 + KCl.
واکنش های جایگزینی- اینها واکنش هایی بین مواد ساده و پیچیده هستند که در نتیجه اتم های یک ماده ساده جایگزین اتم های یک ماده پیچیده می شوند (هنگام تهیه معادلات برای واکنش های این نوع نیاز به یادآوریدر مورد قوانین تعویض و استفاده از ضمیمه B1)، به عنوان مثال:
Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4،
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2،
Cl 2 + 2KI → I 2 + 2KCl،
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2.
واکنش های مبادله ای- اینها واکنشهای بین دو ماده پیچیده است که در نتیجه دو ماده یونهای خود را مبادله می کنند و دو ماده جدید تشکیل می دهند. اگر در نتیجه تبادل یونی، مواد کم محلول (رسوب)، مواد گازی، یا مواد محلول و کمی تفکیک شونده (الکترولیت های ضعیف) تشکیل شوند، واکنش های تبادلی رخ می دهد، به عنوان مثال:
BaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2 NaCl،
CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O،
HCl + NaOH → NaCl + H 2 O،
(واکنش خنثی سازی).
هنگام نوشتن معادلات یونی برای واکنش های مبادله، الکترولیت های ضعیف، مواد کم محلول و گازی به شکل جدا نشده (به شکل مولکول) نوشته می شوند.
2. طبقه بندی بر اساس برگشت پذیری
واکنش های شیمیایی بر اساس برگشت پذیری به برگشت پذیر و غیر قابل برگشت تقسیم می شوند.
واکنش های شیمیایی برگشت پذیر- اینها واکنش های شیمیایی هستند که به طور همزمان در دو جهت متقابل، جلو و معکوس انجام می شوند، به عنوان مثال: 2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3،
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3،
H 2 + I 2 ↔ 2HI.
واکنش های شیمیایی برگشت ناپذیر- اینها واکنش های شیمیایی هستند که در یک جهت پیش می روند و با تبدیل کامل واکنش دهنده های اولیه به مواد نهایی پایان می یابند (محصولات حاصل از کره واکنش خارج می شوند - به شکل رسوب رسوب می کنند و به شکل گاز آزاد می شوند. ترکیبات با تفکیک ضعیف تشکیل می شوند یا واکنش با آزاد شدن زیادی انرژی همراه است، به عنوان مثال:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O،
AgNO 3 + NaBr → AgBr↓ + NaNO 3،
Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
3. طبقه بندی بر اساس گرمای واکنش
با توجه به اثر حرارتی (Q یا ∆Н؛ ∆Н تغییر در آنتالپی (اثر حرارتی واکنش) است) واکنشهای شیمیایی به دو دسته تقسیم می‌شوند. گرمازا و گرمازا.
واکنش های شیمیایی گرمازا (∆N< 0) - اینها واکنش های شیمیایی هستند که با آزاد شدن گرما (انرژی) رخ می دهند، محتوای گرمایی سیستم کاهش می یابد، به عنوان مثال: Fe + S → FeS، ∆Н = - 96 کیلوژول،
C + O 2 → CO 2، ∆H = - 394 kJ.
واکنش های شیمیایی گرماگیر (∆H > 0)- اینها واکنش های شیمیایی هستند که با جذب گرما (انرژی) رخ می دهند، محتوای گرمای سیستم افزایش می یابد، به عنوان مثال: 2Hg → 2Hg + O 2، ∆Н = + 18 kJ،
CaCO 3 → CaO + CO 3، ∆Н = + 1200 کیلوژول.
واکنش های گرمازا واکنش های ترکیبی زیادی هستند. بسیاری از واکنش های تجزیه، واکنش های گرماگیر هستند.
4. طبقه بندی بر اساس تغییرات در حالت های اکسیداسیون اتم های عناصر مواد واکنش دهنده.
واکنش های شیمیایی بر اساس تغییرات در حالت اکسیداسیون اتم های عناصر موجود در مولکول ها در طی یک واکنش شیمیایی به دو گروه تقسیم می شوند:
1. واکنش هایی که بدون تغییر در حالت اکسیداسیون اتم های عناصر انجام می شود، به عنوان مثال: .
2. واکنش هایی که با تغییر در حالت های اکسیداسیون اتم های عناصر رخ می دهد (واکنش های ردوکس)، به عنوان مثال:
واکنش های اتصالبا مشارکت مواد ساده و همچنین واکنش های جایگزینی واکنش های ردوکس هستند.
واکنش های تجزیه،ترکیبات مواد پیچیده می توانند هم بدون تغییر حالت اکسیداسیون عناصر و هم با تغییر در حالت اکسیداسیون اتم های عناصر رخ دهند.
واکنش های مبادله ایهمیشه بدون تغییر حالت اکسیداسیون رخ می دهد (جدول 2).
جدول 2 - نمونه‌هایی از واکنشهای مختلف، که با و بدون تغییر در حالت‌های اکسیداسیون رخ می‌دهند
| واکنش ها | عدم تغییر در حالت اکسیداسیون | ردوکس |
| اتصالات | CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Na 2 O + SO 3 → Na 2 SO 4 | |
| بسط ها | t 0 (CuOH) 2 CO 3 2CuO + CO 2 + H 2 O t 0 Cu (OH) 2 CuO + H 2 O | |
| تعویض ها | خیر | |
| تبادل | BaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2NaCl CuO + 2HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + H 2 O | خیر |
طبقه بندی واکنش های شیمیایی از اهمیت زیادی در شیمی برخوردار است. به تعمیم، نظام‌مند کردن دانش درباره واکنش‌ها و ایجاد الگوهای سیر آنها کمک می‌کند.
هر واکنش شیمیایی را می توان با چندین ویژگی مشخص کرد، به عنوان مثال: واکنش، ∆Н = - 92 کیلوژول
دارای ویژگی های زیر است:
این واکنش 1) ترکیبات است.
2) گرمازا؛
3) برگشت پذیر؛
4) ردوکس
سوالات و وظایف برای خودکنترلی
1) چقدر طول می کشد:الف) 1 گرم هیدروژن؛ ب) 32 گرم اکسیژن؛ ج) 14 گرم نیتروژن در شرایط عادی؟
2) جرم را در شرایط عادی بر حسب گرم محاسبه کنید:
الف) 1 لیتر نیتروژن؛ ب) 8 لیتر CO 2؛ ج) 1 متر مکعب اکسیژن.
3) چقدر می گیرند 9.03 × 10 23 مولکول کلر در شرایط عادی؟
4) چند مولکول وجود دارددر 16 گرم اکسیژن؟
5) چند مول اسید سولفوریک(H 2 SO 4) در 196 گرم از آن موجود است؟
6) چند مول کربنات سدیم(Na 2 CO 3) در 53 گرم آن وجود دارد؟
7) چند مول هیدروکسید سدیم(NaOH) در 160 گرم آن وجود دارد؟
8) حالت اکسیداسیون کلر را در ترکیبات زیر تعیین کنید:
NaClO، NaClO 2، NaClO 4، CaCl 2، Cl 2 O 7، KClO 3، HCl.
9) حالت اکسیداسیون فسفر را در ترکیبات زیر تعیین کنید:
H 3 PO 4، PH 3، KH 2 PO 4، K 2 HPO 4، HPO 3، H 4 P 2 O 7.
10) حالت اکسیداسیون منگنز را در ترکیبات زیر تعیین کنید:
MnO، Mn(OH)4، KMnO4، K2MnO4، K2MnO3.
11) چه نوع واکنش های شیمیایی را می شناسید؟مثال بزن.
12) چه واکنشی: ترکیبات، تجزیه، جایگزینی یا تبادل در هنگام تشکیل آب رخ می دهد:
الف) در نتیجه احتراق هیدروژن در هوا؛
ب) در نتیجه برهمکنش هیدروژن با اکسید مس (II).
ج) در نتیجه گرم کردن هیدروکسید آهن (III).
د) در برهمکنش بی کربنات پتاسیم با هیدروکسید پتاسیم.
تعریف
واکنش شیمیاییتبدیل موادی که در ترکیب و (یا) ساختار آنها تغییر می کند نامیده می شود.
اغلب، واکنش های شیمیایی به عنوان فرآیند تبدیل مواد اولیه (مواد اولیه) به مواد نهایی (محصولات) درک می شود.
واکنش های شیمیایی با استفاده از معادلات شیمیایی حاوی فرمول مواد اولیه و محصولات واکنش نوشته می شوند. طبق قانون بقای جرم، تعداد اتم های هر عنصر در سمت چپ و راست معادله شیمیایی یکسان است. معمولاً فرمول مواد اولیه در سمت چپ معادله و فرمول محصولات در سمت راست نوشته می شود. برابری تعداد اتم های هر عنصر در قسمت چپ و راست معادله با قرار دادن ضرایب استوکیومتری اعداد صحیح در مقابل فرمول مواد حاصل می شود.
معادلات شیمیایی ممکن است حاوی اطلاعات اضافی در مورد ویژگی های واکنش باشد: دما، فشار، تابش و غیره، که با نماد مربوطه در بالا (یا "زیر") علامت تساوی نشان داده می شود.
تمام واکنش های شیمیایی را می توان به چندین کلاس دسته بندی کرد که دارای ویژگی های خاصی هستند.
طبقه بندی واکنش های شیمیایی بر اساس تعداد و ترکیب مواد اولیه و حاصل
بر اساس این طبقه بندی، واکنش های شیمیایی به واکنش های ترکیب، تجزیه، جایگزینی، تبادل تقسیم می شوند.
در نتیجه واکنش های ترکیبیاز دو یا چند ماده (پیچیده یا ساده) یک ماده جدید تشکیل می شود. به طور کلی، معادله چنین واکنش شیمیایی به صورت زیر خواهد بود:
مثلا:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
2Mg + O 2 \u003d 2MgO.
2FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3
واکنش های ترکیبی در بیشتر موارد گرمازا هستند، به عنوان مثال. با آزاد شدن گرما جریان یابد. اگر مواد ساده ای در واکنش دخیل باشند، آنگاه چنین واکنش هایی اغلب ردوکس (ORD) هستند، به عنوان مثال. با تغییر در حالت اکسیداسیون عناصر رخ می دهد. نمی توان به صراحت گفت که آیا واکنش یک ترکیب بین مواد پیچیده را می توان به OVR نسبت داد.
واکنش هایی که در آن چندین ماده جدید دیگر (مختلط یا ساده) از یک ماده پیچیده تشکیل می شوند، به عنوان طبقه بندی می شوند. واکنش های تجزیه. به طور کلی، معادله یک واکنش تجزیه شیمیایی به صورت زیر خواهد بود:
مثلا:
CaCO 3 CaO + CO 2 (1)
2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (2)
CuSO 4 × 5H 2 O \u003d CuSO 4 + 5H 2 O (3)
Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O (4)
H 2 SiO 3 \u003d SiO 2 + H 2 O (5)
2SO 3 \u003d 2SO 2 + O 2 (6)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)
بیشتر واکنش های تجزیه با حرارت دادن انجام می شود (1،4،5). تجزیه توسط جریان الکتریکی امکان پذیر است (2). تجزیه هیدرات‌های کریستالی، اسیدها، بازها و نمک‌های اسیدهای حاوی اکسیژن (1، 3، 4، 5، 7) بدون تغییر حالت‌های اکسیداسیون عناصر، یعنی. این واکنش ها برای OVR اعمال نمی شود. واکنش های تجزیه OVR شامل تجزیه اکسیدها، اسیدها و نمک های تشکیل شده توسط عناصر در حالت های اکسیداسیون بالاتر است (6).
واکنش های تجزیه در شیمی آلی نیز یافت می شود، اما با نام های دیگر - ترک خوردگی (8)، هیدروژن زدایی (9):
C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)
C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2 (9)
در واکنش های جایگزینییک ماده ساده با یک ماده پیچیده تعامل می کند و یک ماده ساده جدید و یک ماده پیچیده جدید را تشکیل می دهد. به طور کلی، معادله یک واکنش جایگزینی شیمیایی به صورت زیر خواهد بود:
مثلا:
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3 (1)
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)
2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2 (3)
2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2 (4)
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2 (5)
Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5 (6)
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl (7)
واکنشهای جایگزینی عمدتاً واکنشهای ردوکس هستند (1 - 4، 7). نمونه‌هایی از واکنشهای تجزیه که در آنها هیچ تغییری در حالت‌های اکسیداسیون وجود ندارد، کم هستند (5، 6).
واکنش های مبادله ایبه واکنش هایی که بین مواد پیچیده رخ می دهد و در آن اجزای سازنده خود را مبادله می کنند می گویند. معمولاً از این اصطلاح برای واکنش هایی استفاده می شود که شامل یون ها در محلول آبی است. به طور کلی، معادله یک واکنش تبادل شیمیایی به صورت زیر خواهد بود:
AB + CD = AD + CB
مثلا:
CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O (2)
NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 (3)
AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)
CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)
واکنش های تبادل ردوکس نیستند. یک مورد خاص از این واکنش های تبادلی، واکنش های خنثی سازی (واکنش های برهمکنش اسیدها با قلیاها) است (2). واکنش های تبادلی به سمتی پیش می رود که حداقل یکی از مواد به شکل یک ماده گازی (3)، یک رسوب (4، 5) یا یک ترکیب با تفکیک کم، اغلب آب (1،) از کره واکنش خارج می شود. 2).
طبقه بندی واکنش های شیمیایی بر اساس تغییرات در حالت های اکسیداسیون
بسته به تغییر حالت های اکسیداسیون عناصر تشکیل دهنده واکنش دهنده ها و محصولات واکنش، همه واکنش های شیمیایی به ردوکس (1، 2) و آنهایی که بدون تغییر حالت اکسیداسیون رخ می دهند، تقسیم می شوند (3، 4).
2Mg + CO 2 \u003d 2MgO + C (1)
Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (کاهنده)
C 4 + + 4e \u003d C 0 (عامل اکسید کننده)
FeS 2 + 8HNO 3 (conc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (کاهنده)
N 5+ + 3e \u003d N 2+ (عامل اکسید کننده)
AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
طبقه بندی واکنش های شیمیایی بر اساس اثر حرارتی
بسته به اینکه آیا گرما (انرژی) در طی واکنش آزاد یا جذب می شود، تمام واکنش های شیمیایی به ترتیب به اگزو - (1، 2) و گرماگیر (3) تقسیم می شوند. مقدار گرمایی (انرژی) آزاد شده یا جذب شده در طی یک واکنش را گرمای واکنش می گویند. اگر معادله مقدار گرمای آزاد شده یا جذب شده را نشان دهد، چنین معادلاتی ترموشیمیایی نامیده می شوند.
N 2 + 3H 2 = 2NH 3 + 46.2 کیلوژول (1)
2Mg + O 2 \u003d 2MgO + 602.5 kJ (2)
N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90.4 کیلوژول (3)
طبقه بندی واکنش های شیمیایی بر اساس جهت واکنش
با توجه به جهت واکنش، برگشت پذیر (فرآیندهای شیمیایی که محصولات آنها قادر به واکنش با یکدیگر در همان شرایطی هستند که در آن به دست می آیند، با تشکیل مواد اولیه) و غیرقابل برگشت (فرآیندهای شیمیایی که محصولات آنها هستند) وجود دارد. قادر به واکنش با یکدیگر با تشکیل مواد اولیه نیستند).
برای واکنش های برگشت پذیر، معادله به صورت کلی معمولاً به صورت زیر نوشته می شود:
A + B ↔ AB
مثلا:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOS 2 H 5 + H 2 O
نمونه هایی از واکنش های برگشت ناپذیر واکنش های زیر هستند:
2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
شواهدی مبنی بر برگشت ناپذیری واکنش می تواند به عنوان محصولات واکنش یک ماده گازی، یک رسوب یا یک ترکیب کم تفکیک، اغلب آب باشد.
طبقه بندی واکنش های شیمیایی با حضور کاتالیزور
از این دیدگاه، واکنشهای کاتالیزوری و غیرکاتالیستی متمایز می‌شوند.
کاتالیزور ماده ای است که یک واکنش شیمیایی را سرعت می بخشد. واکنش‌هایی که شامل کاتالیزور می‌شوند، کاتالیزوری نامیده می‌شوند. برخی از واکنش ها به طور کلی بدون حضور یک کاتالیزور غیرممکن هستند:
2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (کاتالیزور MnO 2)
اغلب، یکی از محصولات واکنش به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند که این واکنش را تسریع می کند (واکنش های خودکاتالیستی):
MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O، جایی که Me یک فلز است.
نمونه هایی از حل مسئله
مثال 1
بارگذاری...