Zapisz równanie reakcji chemicznej. Jak umieszczać współczynniki w równaniach chemicznych

Porozmawiajmy o tym, jak utworzyć równanie chemiczne, ponieważ są to główne elementy tej dyscypliny. Dzięki głębokiemu zrozumieniu wszystkich wzorców interakcji i substancji możesz je kontrolować i stosować w różnych obszarach działalności.

Cechy teoretyczne

Układanie równań chemicznych to ważny i odpowiedzialny etap, rozważany w ósmej klasie szkoły średniej. Co powinno poprzedzać ten etap? Zanim nauczyciel powie swoim uczniom, jak utworzyć równanie chemiczne, ważne jest, aby wprowadzić uczniów w pojęcie „wartościowość” i nauczyć ich określania tej wartości dla metali i niemetali za pomocą układu okresowego pierwiastków.

Kompilacja formuł binarnych według wartościowości

Aby zrozumieć, jak utworzyć równanie chemiczne na podstawie wartościowości, musisz najpierw nauczyć się tworzyć wzory na związki składające się z dwóch pierwiastków za pomocą wartościowości. Proponujemy algorytm, który pomoże poradzić sobie z zadaniem. Na przykład musisz utworzyć wzór na tlenek sodu.

Po pierwsze, należy wziąć pod uwagę, że pierwiastek chemiczny wymieniony jako ostatni w nazwie powinien znajdować się na pierwszym miejscu we wzorze. W naszym przypadku we wzorze jako pierwszy zostanie zapisany sód, a jako drugi tlen. Przypomnijmy, że tlenki to związki binarne, w których ostatnim (drugim) pierwiastkiem musi być tlen o stopniu utlenienia -2 (wartościowość 2). Następnie, korzystając z układu okresowego, należy określić wartościowość każdego z dwóch pierwiastków. W tym celu stosujemy pewne zasady.

Ponieważ sód jest metalem znajdującym się w głównej podgrupie grupy 1, jego wartościowość jest wartością stałą, równą I.

Tlen jest niemetalem, ponieważ jest ostatnim w tlenku; aby określić jego wartościowość, od ośmiu (liczby grup) (grupy, w której znajduje się tlen) odejmujemy 6, otrzymujemy, że wartościowość tlenu jest II.

Pomiędzy pewnymi wartościowościami znajdujemy najmniejszą wspólną wielokrotność, a następnie dzielimy ją przez wartościowość każdego z elementów, aby otrzymać ich wskaźniki. Zapisujemy gotowy wzór Na 2 O.

Instrukcje tworzenia równania

Porozmawiajmy teraz bardziej szczegółowo o tym, jak napisać równanie chemiczne. Najpierw przyjrzyjmy się aspektom teoretycznym, a następnie przejdźmy do konkretnych przykładów. Zatem układanie równań chemicznych zakłada pewną procedurę.

1. etap. Po zapoznaniu się z proponowanym zadaniem należy określić, które substancje chemiczne powinny znajdować się po lewej stronie równania. Pomiędzy oryginalnymi elementami znajduje się znak „+”.
Drugi etap. Po znaku równości należy utworzyć wzór na produkt reakcji. Podczas wykonywania takich czynności będziesz potrzebować algorytmu tworzenia formuł dla związków binarnych, który omówiliśmy powyżej.
Trzeci etap. Sprawdzamy liczbę atomów każdego pierwiastka przed i po oddziaływaniu chemicznym, w razie potrzeby przed wzorami umieszczamy dodatkowe współczynniki.

Przykład reakcji spalania

Spróbujmy wymyślić, jak utworzyć równanie chemiczne spalania magnezu za pomocą algorytmu. Po lewej stronie równania zapisujemy sumę magnezu i tlenu. Nie zapominaj, że tlen jest cząsteczką dwuatomową, dlatego należy mu nadać indeks 2. Po znaku równości układamy wzór na produkt otrzymany po reakcji. Będzie to oznaczać, że magnez zostanie zapisany jako pierwszy, a tlen jako drugi we wzorze. Następnie, korzystając z tabeli pierwiastków chemicznych, określamy wartościowości. Magnez, który należy do grupy 2 (podgrupa główna), ma stałą wartościowość II, dla tlenu, odejmując 8 - 6, otrzymujemy również wartościowość II.

Zapis procesu będzie wyglądał następująco: Mg+O 2 = MgO.

Aby równanie było zgodne z prawem zachowania masy substancji, należy uporządkować współczynniki. W pierwszej kolejności sprawdzamy ilość tlenu przed reakcją, po zakończeniu procesu. Ponieważ były 2 atomy tlenu, ale powstał tylko jeden, przed wzorem na tlenek magnezu po prawej stronie należy dodać współczynnik 2. Następnie liczymy liczbę atomów magnezu przed i po procesie. W wyniku interakcji otrzymano 2 magnez, dlatego po lewej stronie przed prostą substancją magnez wymagany jest również współczynnik 2.

Ostateczny typ reakcji: 2Mg+O 2 = 2MgO.

Przykład reakcji podstawienia

Każde podsumowanie chemii zawiera opis różnych typów interakcji.

W przeciwieństwie do związku, w przypadku podstawienia po lewej i prawej stronie równania będą dwie substancje. Powiedzmy, że musimy napisać reakcję interakcji pomiędzy cynkiem a. Używamy standardowego algorytmu zapisu. Najpierw po lewej stronie zapisujemy sumę cynku i kwasu solnego, a po prawej stronie piszemy wzory na powstałe produkty reakcji. Ponieważ cynk znajduje się przed wodorem w elektrochemicznym szeregu napięć metali, w tym procesie wypiera wodór cząsteczkowy z kwasu i tworzy chlorek cynku. W rezultacie otrzymujemy następujący zapis: Zn+HCL=ZnCl 2 + H 2.

Teraz przechodzimy do wyrównywania liczby atomów każdego pierwiastka. Ponieważ po lewej stronie chloru znajdował się jeden atom, a po interakcji były dwa, przed wzorem kwasu solnego należy postawić współczynnik 2.

W rezultacie otrzymujemy gotowe równanie reakcji odpowiadające prawu zachowania masy substancji: Zn+2HCL=ZnCl 2 +H 2 .

Wniosek

Typowa notatka chemiczna koniecznie zawiera kilka przemian chemicznych. Żaden dział tej nauki nie ogranicza się do prostego słownego opisu przemian, procesów rozpuszczania, parowania, wszystko koniecznie musi być potwierdzone równaniami. Specyfika chemii polega na tym, że wszystkie procesy zachodzące pomiędzy różnymi substancjami nieorganicznymi lub organicznymi można opisać za pomocą współczynników i wskaźników.

Czym jeszcze chemia różni się od innych nauk? Równania chemiczne pozwalają nie tylko opisać zachodzące przemiany, ale także przeprowadzić na ich podstawie obliczenia ilościowe, dzięki którym możliwe jest prowadzenie laboratoryjnej i przemysłowej produkcji różnych substancji.

Podczas reakcji chemicznych jedna substancja zamienia się w drugą (nie mylić z reakcjami jądrowymi, podczas których jeden pierwiastek chemiczny przekształca się w inny).

Każdą reakcję chemiczną opisuje równanie chemiczne:

Reagenty → Produkty reakcji

Strzałka wskazuje kierunek reakcji.

Na przykład:

W tej reakcji metan (CH 4) reaguje z tlenem (O 2), w wyniku czego powstaje dwutlenek węgla (CO 2) i woda (H 2 O), a dokładniej para wodna. Dokładnie taka jest reakcja w Twojej kuchni, gdy zapalisz palnik gazowy. Równanie należy czytać w następujący sposób: Jedna cząsteczka metanu reaguje z dwiema cząsteczkami gazowego tlenu, tworząc jedną cząsteczkę dwutlenku węgla i dwie cząsteczki wody (pary wodnej).

Liczby umieszczone przed składnikami reakcji chemicznej nazywane są współczynniki reakcji.

Zachodzą reakcje chemiczne endotermiczny(z absorpcją energii) i egzotermiczny(z uwolnieniem energii). Spalanie metanu jest typowym przykładem reakcji egzotermicznej.

Istnieje kilka rodzajów reakcji chemicznych. Najpopularniejszy:

reakcje połączeń;
reakcje rozkładu;
reakcje pojedynczej wymiany;
reakcje podwójnego przemieszczenia;
reakcje utleniania;
reakcje redoks.

Reakcje złożone

W reakcjach złożonych co najmniej dwa pierwiastki tworzą jeden produkt:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- powstawanie soli kuchennej.

Należy zwrócić uwagę na istotny niuans reakcji złożonych: w zależności od warunków reakcji lub proporcji odczynników wchodzących do reakcji, jej wynikiem mogą być różne produkty. Na przykład w normalnych warunkach spalania węgla powstaje dwutlenek węgla:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Jeśli ilość tlenu jest niewystarczająca, powstaje śmiercionośny tlenek węgla:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Reakcje rozkładu

Reakcje te są w pewnym sensie zasadniczo odwrotne do reakcji związku. W wyniku reakcji rozkładu substancja rozkłada się na dwa (3, 4...) prostsze pierwiastki (związki):

2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- rozkład wody
2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- rozkład nadtlenku wodoru

Reakcje pojedynczego przemieszczenia

W wyniku reakcji pojedynczego podstawienia bardziej aktywny pierwiastek zastępuje w związku mniej aktywny:

Zn (s) + CuSO 4 (roztwór) → ZnSO 4 (roztwór) + Cu (s)

Cynk w roztworze siarczanu miedzi wypiera mniej aktywną miedź, w wyniku czego powstaje roztwór siarczanu cynku.

Stopień aktywności metali według rosnącej aktywności:

Najbardziej aktywne są metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych

Równanie jonowe powyższej reakcji będzie wyglądało następująco:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

Wiązanie jonowe CuSO 4 po rozpuszczeniu w wodzie rozpada się na kation miedzi (ładunek 2+) i anion siarczanowy (ładunek 2-). W wyniku reakcji podstawienia powstaje kation cynku (który ma taki sam ładunek jak kation miedzi: 2-). Należy pamiętać, że anion siarczanowy występuje po obu stronach równania, czyli zgodnie ze wszystkimi zasadami matematyki można go zredukować. Rezultatem jest równanie jonowo-molekularne:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Reakcje podwójnego przemieszczenia

W reakcjach podwójnego podstawienia dwa elektrony są już zastąpione. Takie reakcje są również nazywane reakcje wymiany. Takie reakcje zachodzą w roztworze, tworząc:

nierozpuszczalne ciało stałe (reakcja strącania);
woda (reakcja neutralizacji).

Reakcje strącania

Kiedy roztwór azotanu srebra (soli) miesza się z roztworem chlorku sodu, powstaje chlorek srebra:

Równanie molekularne: KCl (roztwór) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)

Równanie jonowe: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Molekularne równanie jonowe: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Jeśli związek jest rozpuszczalny, będzie obecny w roztworze w postaci jonowej. Jeśli związek jest nierozpuszczalny, wytrąci się, tworząc substancję stałą.

Reakcje neutralizacji

Są to reakcje pomiędzy kwasami i zasadami, w wyniku których powstają cząsteczki wody.

Na przykład reakcja zmieszania roztworu kwasu siarkowego i roztworu wodorotlenku sodu (ługu):

Równanie molekularne: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

Równanie jonowe: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2O (l)

Molekularne równanie jonowe: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) lub H + + OH - → H 2 O (l)

Reakcje utleniania

Są to reakcje oddziaływania substancji z gazowym tlenem zawartym w powietrzu, podczas których z reguły uwalniana jest duża ilość energii w postaci ciepła i światła. Typową reakcją utleniania jest spalanie. Na samym początku tej strony jest reakcja pomiędzy metanem i tlenem:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

Metan należy do węglowodorów (związków węgla i wodoru). Kiedy węglowodór reaguje z tlenem, uwalniana jest duża ilość energii cieplnej.

Reakcje redoks

Są to reakcje, w których dochodzi do wymiany elektronów pomiędzy atomami reagentów. Reakcje omówione powyżej są również reakcjami redoks:

2Na + Cl 2 → 2NaCl - reakcja złożona
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - reakcja utleniania
Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - reakcja pojedynczego podstawienia

Reakcje redoks z dużą liczbą przykładów rozwiązywania równań metodą równowagi elektronowej i metodą półreakcji opisano możliwie szczegółowo w rozdziale

Schemat reakcji chemicznej.

Istnieje kilka sposobów rejestrowania reakcji chemicznych. Zapoznałeś się z „werbalnym” schematem reakcji opisanym w § 13.

Oto kolejny przykład:

siarka + tlen -> dwutlenek siarki.

Łomonosow i Lavoisier odkryli prawo zachowania masy substancji podczas reakcji chemicznej. Jest sformułowane w następujący sposób:

Wyjaśnijmy dlaczego szerokie rzesze popiół i miedź kalcynowana różnią się od mas papieru i miedzi przed jego podgrzaniem.

Tlen zawarty w powietrzu bierze udział w procesie spalania papieru (ryc. 48, a).

Dlatego dwie substancje reagują. Oprócz popiołu tworzy się dwutlenek węgla i woda (w postaci pary), które dostają się do powietrza i rozpraszają.

Ryż. 48. Reakcje papieru (a) i miedzi (b) z tlenem

Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794)

Wybitny francuski chemik, jeden z twórców chemii naukowej. Akademik Paryskiej Akademii Nauk. Wprowadził do chemii ilościowe (precyzyjne) metody badawcze. Ustalił doświadczalnie skład powietrza i udowodnił, że spalanie to reakcja substancji z tlenem, a woda to połączenie wodoru z tlenem (1774-1777).

Opracował pierwszą tabelę prostych substancji (1789), zasadniczo proponując klasyfikację pierwiastków chemicznych. Niezależnie od M.V. Łomonosowa odkrył prawo zachowania masy substancji w reakcjach chemicznych.

Ryż. 49. Eksperyment potwierdzający prawo Łomonosowa-Lavoisiera: a - początek eksperymentu; b - koniec eksperymentu

Ich masa przekracza masę tlenu. Dlatego masa popiołu jest mniejsza niż masa papieru.

Po podgrzaniu miedzi tlen z powietrza „łączy się” z nią (ryc. 48, b). Metal zamienia się w czarną substancję (jego wzór to CuO, a jego nazwa to tlenek miedzi(P)). Oczywiście masa produktu reakcji musi być większa od masy miedzi.

Skomentuj eksperyment pokazany na rycinie 49 i wyciągnij wnioski.

Prawo jako forma wiedzy naukowej.

Odkrycie praw w chemii, fizyce i innych naukach następuje po przeprowadzeniu przez naukowców wielu eksperymentów i analizie uzyskanych wyników.

Prawo jest uogólnieniem obiektywnych, niezależnych od człowieka powiązań między zjawiskami, właściwościami itp.

Prawo zachowania masy substancji podczas reakcji chemicznej jest najważniejszym prawem chemii. Dotyczy wszelkich przemian substancji zachodzących zarówno w laboratorium, jak i w przyrodzie.

Prawa chemiczne umożliwiają przewidywanie właściwości substancji i przebiegu reakcji chemicznych oraz regulowanie procesów w technologii chemicznej.

W celu wyjaśnienia prawa stawia się hipotezy, które sprawdza się za pomocą odpowiednich eksperymentów. Jeśli jedna z hipotez zostanie potwierdzona, na jej podstawie tworzona jest teoria. W szkole średniej zapoznasz się z kilkoma teoriami opracowanymi przez chemików.

Całkowita masa substancji podczas reakcji chemicznej nie zmienia się, ponieważ atomy pierwiastków chemicznych w trakcie reakcji nie pojawiają się ani nie znikają, a jedynie następuje ich przegrupowanie. Innymi słowy,
liczba atomów każdego pierwiastka przed reakcją jest równa liczbie jego atomów po reakcji. Wskazują na to schematy reakcji podane na początku akapitu. Zastąpmy strzałki między lewą i prawą częścią znakami równości:

Takie zapisy nazywane są równaniami chemicznymi.

Równanie chemiczne to zapis reakcji chemicznej za pomocą wzorów reagentów i produktów, co jest zgodne z prawem zachowania masy substancji.

Istnieje wiele schematów reakcji, które nie odpowiadają prawu Łomonosowa-Lavoisiera.

Na przykład schemat reakcji tworzenia wody:

H2 + O2 -> H2O.

Obie części diagramu zawierają tę samą liczbę atomów wodoru, ale inną liczbę atomów tlenu.

Zamieńmy ten diagram w równanie chemiczne.

Aby po prawej stronie znajdowały się 2 atomy tlenu, przed wzorem na wodę stawiamy współczynnik 2:

H2 + O2 -> H2O.

Teraz po prawej stronie znajdują się cztery atomy wodoru. Aby po lewej stronie była taka sama liczba atomów wodoru, przed wzorem na wodór zapisujemy współczynnik 2. Otrzymujemy równanie chemiczne:

2H 2 + O 2 = 2H 2 0.

Zatem, aby przekształcić schemat reakcji w równanie chemiczne, należy wybrać współczynniki dla każdej substancji (jeśli to konieczne), zapisać je przed wzorami chemicznymi i zastąpić strzałkę znakiem równości.

Być może niektórzy z Was ułożą następujące równanie: 4H 2 + 20 2 = 4H 2 0. W nim lewa i prawa strona zawierają taką samą liczbę atomów każdego pierwiastka, ale wszystkie współczynniki można zmniejszyć dzieląc przez 2. To to jest to, co należy zrobić.

To jest interesujące

Równanie chemiczne ma wiele wspólnego z równaniem matematycznym.

Poniżej znajdują się różne sposoby zapisywania omawianej reakcji.

Przekształć diagram reakcji Cu + O 2 -> CuO na równanie chemiczne.

Zróbmy trudniejsze zadanie: zamień schemat reakcji na równanie chemiczne

Po lewej stronie diagramu znajduje się atom glinu I, a po prawej atom glinu 2. Przed wzorem metalu postawmy współczynnik 2:

Po prawej stronie znajduje się trzy razy więcej atomów siarki niż po lewej stronie. Zapiszmy współczynnik 3 po lewej stronie przed wzorem związku siarki:

Teraz po lewej stronie liczba atomów wodoru wynosi 3 2 = 6, a po prawej tylko 2. Aby było ich 6 po prawej stronie, wstawiamy współczynnik 3 (6: 2 = 3) do przed wzorem na wodór:

Porównajmy liczbę atomów tlenu w obu częściach diagramu. Są takie same: 3 4 = 4 * 3. Zamień strzałkę na znak równości:

wnioski

Reakcje chemiczne zapisuje się za pomocą diagramów reakcji i równań chemicznych.

Schemat reakcji zawiera wzory reagentów i produktów, a równanie chemiczne zawiera także współczynniki.

Równanie chemiczne jest zgodne z prawem zachowania masy substancji Łomonosowa-Lavoisiera:

masa substancji, które weszły w reakcję chemiczną, jest równa masie substancji powstałych w wyniku reakcji.

Atomy pierwiastków chemicznych podczas reakcji nie pojawiają się ani nie znikają, a jedynie następuje ich przegrupowanie.

?
105. Czym równanie chemiczne różni się od schematu reakcji?

106. Wpisz brakujące współczynniki do zapisów reakcji:

107. Przekształć poniższe schematy reakcji na równania chemiczne:

108. Ułóż wzory na produkty reakcji i odpowiadające im równania chemiczne:

109. Zamiast kropek zapisz wzory prostych substancji i ułóż równania chemiczne:

Weź pod uwagę, że bor i węgiel składają się z atomów; fluor, chlor, wodór i tlen pochodzą z cząsteczek dwuatomowych, a fosfor (biały) z cząsteczek tetraatomowych.

110. Skomentuj schematy reakcji i zamień je na równania chemiczne:

111. Jaka masa wapna palonego powstała podczas długotrwałej kalcynacji 25 g kredy, jeśli wiadomo, że wydzieliło się 11 g dwutlenku węgla?

Popel P. P., Kryklya L. S., Chemia: Pidruch. dla 7 klasy zagalnosvit. navch. zamknięcie - K.: VC "Akademia", 2008. - 136 s.: il.

Treść lekcji notatki z lekcji i ramki pomocnicze prezentacja lekcji technologie interaktywne akcelerator metody nauczania Ćwiczyć testy, testowanie zadań i ćwiczeń online, prace domowe, warsztaty i szkolenia, pytania do dyskusji na zajęciach Ilustracje materiały wideo i audio fotografie, obrazy, wykresy, tabele, diagramy, komiksy, przypowieści, powiedzenia, krzyżówki, anegdoty, dowcipy, cytaty Dodatki streszczenia ściągawki wskazówki dla ciekawych artykułów (MAN) literatura podstawowy i dodatkowy słownik terminów Udoskonalanie podręczników i lekcji poprawianie błędów w podręczniku, zastąpienie przestarzałej wiedzy nową Tylko dla nauczycieli plany kalendarzowe programy szkoleniowe zalecenia metodyczne

Reakcje chemiczne Są to oddziaływania chemiczne substancji. Nazywa się przedstawianie reakcji za pomocą wzorów chemicznych i symboli matematycznych równanie chemiczne.

Podczas reakcji chemicznych z atomów reagujących substancji powstają nowe substancje, a liczba atomów każdego pierwiastka przed reakcją jest równa liczbie atomów tych pierwiastków po reakcji, tj. po lewej i prawej stronie równania liczba atomów wszystkich pierwiastków musi być taka sama − prawo zachowania masy substancji .

Stwórzmy równanie reakcji rozpuszczania wodorotlenku glinu w nadmiarze kwasu siarkowego. Schemat reakcji:

Aby ułożyć równanie reakcji na schemacie reakcji, należy wybrać współczynniki. Dobór współczynników rozpoczyna się zwykle od wzoru substancji zawierającego największą liczbę atomów pierwiastków, niezależnie od tego, gdzie substancja się znajduje – po prawej czy po lewej stronie znaku równości. Wyrównajmy liczbę atomów glinu:

2 Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.

Wyrównajmy liczbę atomów siarki:

2 Al(OH)3+ 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.

Wyrównajmy liczbę atomów wodoru:

2 Al(OH)3+ 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6 H2O.

Policzmy liczbę atomów tlenu po lewej i prawej stronie równania reakcji (sprawdź poprawność doboru współczynników).

Równanie reakcji etapami zapisano w celu pokazania kolejności doboru współczynników. W praktyce zapisywany jest tylko jeden schemat, który poprzez dobór współczynników przekształca się na równanie reakcji.

Klasyfikacja reakcji chemicznych

Reakcje chemiczne klasyfikuje się według następujących kryteriów:

1. Na podstawie zmian w liczbie i składzie substancji wyjściowych i produktów reakcje dzieli się na następujące typy (lub grupy) reakcji:

− reakcje złożone;

− reakcje rozkładu;

− reakcje podstawienia;

− reakcje wymiany.

2 . Ze względu na odwracalność reakcje dzielimy na:

− reakcje nieodwracalne;

− reakcje odwracalne.

3. Ze względu na efekt termiczny reakcje dzielimy na:

− reakcje egzotermiczne;

− reakcje endotermiczne.

4. zgodnie ze zmianą stopnia utlenienia atomów pierwiastków podczas reakcji chemicznej dzieli się je na:

− reakcje bez zmiany stopnia utlenienia;

− reakcje ze zmianami stopni utlenienia (lub redoks).

Przyjrzyjmy się tego typu reakcjom chemicznym.

1. Klasyfikacja na podstawie zmian liczby i składu substancji wyjściowych i produktów reakcji.

Reakcje złożone– są to reakcje, w wyniku których z dwóch lub więcej substancji powstaje jedna nowa substancja, np.:

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.

Reakcje rozkładu– są to reakcje, w wyniku których z jednej substancji złożonej powstają dwie lub więcej nowych substancji, np.:

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,

4KClO3 3KClO4 + KCl.

Reakcje podstawienia- są to reakcje między substancjami prostymi i złożonymi, w wyniku których atomy substancji prostej zastępują atomy substancji złożonej (przy sporządzaniu równań dla reakcji tego typu muszę pamiętać o zasadach substytucji i skorzystaj z Załącznika B1), na przykład:

Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4,

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2,

Cl 2 + 2KI → I 2 + 2KCl,

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2.

Reakcje wymiany- Są to reakcje pomiędzy dwiema złożonymi substancjami, w wyniku których te dwie substancje wymieniają swoje jony, tworząc dwie nowe substancje. Reakcje wymiany zachodzą, jeśli w wyniku wymiany jonów powstają substancje słabo rozpuszczalne (wytrącające się), substancje gazowe lub substancje rozpuszczalne, słabo dysocjujące (słabe elektrolity), np.:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2NaCl,

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O,

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O,

(Reakcja neutralizacji).

Pisząc równania reakcji wymiany jonowej, słabe elektrolity, substancje trudno rozpuszczalne i gazowe są zapisywane w postaci niezdysocjowanej (w postaci cząsteczek).

2. Klasyfikacja na podstawie odwracalności

Reakcje chemiczne ze względu na odwracalność dzielimy na odwracalne i nieodwracalne.

Odwracalne reakcje chemiczne- są to reakcje chemiczne, które zachodzą jednocześnie w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach, do przodu i do tyłu, np.: 2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3,

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3,

H 2 + I 2 ↔ 2HI.

Nieodwracalne reakcje chemiczne- są to reakcje chemiczne, które przebiegają w jednym kierunku i kończą się całkowitym przekształceniem początkowych substancji reagujących w substancje końcowe (powstające produkty opuszczają sferę reakcji - wytrącają się, uwalniają się w postaci gazu, powstają lekko zdysocjowane związki lub reakcji towarzyszy duże uwolnienie energii), na przykład:

H 2 SO 4 + 2 NaOH → 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. Klasyfikacja ze względu na efekt termiczny reakcji

Ze względu na efekt termiczny (Q lub ∆H; ∆H to zmiana entalpii (efekt cieplny reakcji)) reakcje chemiczne dzielą się na egzotermiczne i endotermiczne.

Egzotermiczne reakcje chemiczne (∆H< 0) – są to reakcje chemiczne zachodzące wraz z wydzieleniem ciepła (energii), zmniejsza się zawartość ciepła w układzie, np.: Fe + S → FeS, ∆Н = − 96 kJ,

C + O 2 → CO 2, ∆H = - 394 kJ.

Endotermiczne reakcje chemiczne (∆H > 0)– są to reakcje chemiczne zachodzące podczas pochłaniania ciepła (energii), wzrasta zawartość ciepła w układzie, np.: 2Hg → 2Hg + O 2, ∆H = + 18 kJ,

CaCO 3 → CaO + CO 3, ∆H = + 1200 kJ.

Wiele reakcji złożonych jest egzotermicznych. Wiele reakcji rozkładu to reakcje endotermiczne.

4. Klasyfikacja na podstawie zmian stopni utlenienia atomów pierwiastków reagujących.

Reakcje chemiczne, polegające na zmianach stopnia utlenienia atomów pierwiastków w cząsteczkach podczas reakcji chemicznej, dzielą się na dwie grupy:

1. reakcje zachodzące bez zmiany stopnia utlenienia atomów pierwiastków, np.: .

2. reakcje zachodzące wraz ze zmianą stopnia utlenienia atomów pierwiastków (reakcje redoks), np.:

Reakcje złożone z udziałem substancji prostych, a reakcje podstawienia to reakcje redoks.

Reakcje rozkładu związki substancji złożonych mogą występować zarówno bez zmiany stopni utlenienia pierwiastków, jak i ze zmianą stopni utlenienia atomów pierwiastków.

Reakcje wymiany zawsze zachodzą bez zmiany stopnia utlenienia (tabela 2).

Tabela 2 - Przykłady różnych typów reakcji zachodzących ze zmianami stopni utlenienia i bez nich

Reakcje	Brak zmiany stopnia utlenienia	Redoks
Znajomości	CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Na 2 O + SO 3 → Na 2 SO 4
Rozkłady	t 0 (CuOH) 2 CO 3 2CuO + CO 2 + H 2 O t 0 Cu(OH) 2 CuO + H 2 O
Zastępstwa	NIE
Giełda	BaCl 2 + Na 2 SO 4 →BaSO 4 ↓ + 2NaCl CuO + 2HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + H 2 O	NIE

Klasyfikacja reakcji chemicznych ma ogromne znaczenie w chemii. Pomaga uogólniać, systematyzować wiedzę o reakcjach i ustalać wzorce ich występowania.

Każdą reakcję chemiczną można scharakteryzować kilkoma cechami, na przykład: reakcja, ∆Н = − 92 kJ

ma następujące cechy:

Jest to reakcja 1) związku;

2) egzotermiczny;

3) odwracalne;

4) redoks.

Pytania i zadania do samokontroli

1) Jaka objętość zajmie: a) 1 g wodoru; b) 32 g tlenu; c) 14 g azotu w normalnych warunkach?

2) Oblicz masę w gramach w normalnych warunkach:

a) 1 litr azotu; b) 8 l CO2; c) 1 m 3 tlenu.

3) Ile miejsca zajmą? 9,03 × 10 23 cząsteczek chloru w normalnych warunkach?

4) Ile jest tam cząsteczek? w 16 g tlenu?

5) Ile moli kwasu siarkowego(H 2 SO 4) jest zawarte w 196 g?

6) Ile moli węglanu sodu(Na 2 CO 3) zawarty w 53 g tego?

7) Ile moli wodorotlenku sodu(NaOH) zawarty w 160 g?

8) Określ stopień utlenienia chloru w następujących związkach:

NaClO, NaClO 2, NaClO 4, CaCl 2, Cl 2 O 7, KClO 3, HCl.

9) Określ stopień utlenienia fosforu w następujących związkach:

H 3 PO 4, PH 3, KH 2 PO 4, K 2 HPO 4, HPO 3, H 4 P 2 O 7.

10) Określ stopień utlenienia manganu w następujących związkach:

MnO, Mn(OH) 4, KMnO 4, K 2 MnO 4, K 2 MnO 3.

11) Jakie znasz rodzaje reakcji chemicznych? Daj przykłady.

12) Jaka reakcja: połączenie, rozkład, podstawienie lub wymiana zachodzi podczas tworzenia wody:

a) w wyniku spalania wodoru w powietrzu;

b) w wyniku oddziaływania wodoru z tlenkiem miedzi (II);

c) w wyniku ogrzewania wodorotlenku żelaza (III);

d) gdy wodorowęglan potasu reaguje z wodorotlenkiem potasu.

DEFINICJA

Reakcja chemiczna nazywane są przemianami substancji, w których następuje zmiana ich składu i (lub) struktury.

Najczęściej reakcje chemiczne rozumiane są jako proces przekształcania substancji wyjściowych (odczynników) w substancje końcowe (produkty).

Reakcje chemiczne zapisuje się za pomocą równań chemicznych zawierających wzory substancji wyjściowych i produktów reakcji. Zgodnie z prawem zachowania masy liczba atomów każdego pierwiastka po lewej i prawej stronie równania chemicznego jest taka sama. Zwykle wzory substancji wyjściowych zapisuje się po lewej stronie równania, a wzory produktów po prawej. Równość liczby atomów każdego pierwiastka po lewej i prawej stronie równania osiąga się poprzez umieszczenie przed wzorami substancji całkowitych współczynników stechiometrycznych.

Równania chemiczne mogą zawierać dodatkowe informacje o charakterystyce reakcji: temperaturze, ciśnieniu, promieniowaniu itp., co jest oznaczone odpowiednim symbolem powyżej (lub „poniżej”) znaku równości.

Wszystkie reakcje chemiczne można podzielić na kilka klas, które mają pewne cechy.

Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na liczbę i skład substancji wyjściowych i powstałych

Zgodnie z tą klasyfikacją reakcje chemiczne dzielą się na reakcje łączenia, rozkładu, podstawienia i wymiany.

W rezultacie reakcje złożone z dwóch lub więcej (złożonych lub prostych) substancji powstaje jedna nowa substancja. Ogólnie równanie takiej reakcji chemicznej będzie wyglądać następująco:

Na przykład:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

2Mg + O2 = 2MgO.

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Reakcje związku są w większości przypadków egzotermiczne, tj. kontynuować uwalnianie ciepła. Jeśli w reakcji biorą udział substancje proste, to najczęściej są to reakcje redoks (ORR), tj. występują wraz ze zmianami stopni utlenienia pierwiastków. Nie da się jednoznacznie stwierdzić, czy reakcja związku pomiędzy substancjami złożonymi będzie klasyfikowana jako ORR.

Reakcje, w wyniku których powstaje kilka innych nowych substancji (złożonych lub prostych) z jednej substancji złożonej, klasyfikuje się jako reakcje rozkładu. Ogólnie równanie reakcji chemicznej rozkładu będzie wyglądać następująco:

Na przykład:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O (4)

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 = 2SO 2 + O 2 (6)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 +4H 2 O (7)

Większość reakcji rozkładu zachodzi po podgrzaniu (1,4,5). Możliwy rozkład pod wpływem prądu elektrycznego (2). Rozkład krystalicznych hydratów, kwasów, zasad i soli kwasów zawierających tlen (1, 3, 4, 5, 7) zachodzi bez zmiany stopni utlenienia pierwiastków, tj. reakcje te nie są związane z ODD. Reakcje rozkładu ORR obejmują rozkład tlenków, kwasów i soli utworzonych przez pierwiastki na wyższych stopniach utlenienia (6).

Reakcje rozkładu występują również w chemii organicznej, ale pod innymi nazwami - kraking (8), odwodornienie (9):

do 18 godz. 38 = do 9 godz. 18 + do 9 godz. 20 (8)

do 4 H. 10 = do 4 H. 6 + 2H 2 (9)

Na reakcje substytucji substancja prosta oddziałuje z substancją złożoną, tworząc nową substancję prostą i nową złożoną. Ogólnie równanie reakcji podstawienia chemicznego będzie wyglądać następująco:

Na przykład:

2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)

2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 (3)

2КlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5 (6)

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)

Większość reakcji podstawienia to reakcje redoks (1 – 4, 7). Przykłady reakcji rozkładu, w których nie następuje zmiana stopnia utlenienia, są nieliczne (5, 6).

Reakcje wymiany to reakcje zachodzące pomiędzy substancjami złożonymi, podczas których wymieniają się swoimi częściami składowymi. Zazwyczaj termin ten stosuje się do reakcji z udziałem jonów w roztworze wodnym. Ogólnie równanie reakcji wymiany chemicznej będzie wyglądać następująco:

AB + CD = AD + CB

Na przykład:

CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O (1)

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl 3 + ZNaON = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)

Reakcje wymiany nie są redoks. Szczególnym przypadkiem tych reakcji wymiany jest reakcja zobojętniania (reakcja kwasów z zasadami) (2). Reakcje wymiany przebiegają w kierunku, w którym co najmniej jedna z substancji zostaje usunięta ze sfery reakcyjnej w postaci substancji gazowej (3), osadu (4, 5) lub słabo dysocjującego związku, najczęściej wody (1, 2) ).

Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na zmiany stopni utlenienia

W zależności od zmiany stopnia utlenienia pierwiastków tworzących odczynniki i produkty reakcji, wszystkie reakcje chemiczne dzielą się na reakcje redoks (1, 2) i te, które zachodzą bez zmiany stopnia utlenienia (3, 4).

2Mg + CO2 = 2MgO + C (1)

Mg 0 – 2e = Mg 2+ (reduktor)

C 4+ + 4e = C 0 (utleniacz)

FeS 2 + 8HNO 3 (stęż.) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)

Fe 2+ -e = Fe 3+ (reduktor)

N 5+ +3e = N 2+ (utleniacz)

AgNO 3 +HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)

Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na efekt termiczny

W zależności od tego, czy podczas reakcji wydziela się, czy pochłania ciepło (energia), wszystkie reakcje chemiczne umownie dzieli się na odpowiednio egzotermiczne (1, 2) i endotermiczne (3). Ilość ciepła (energii) uwolnionego lub pochłoniętego podczas reakcji nazywa się efektem termicznym reakcji. Jeżeli równanie wskazuje ilość ciepła uwolnionego lub pochłoniętego, wówczas takie równania nazywane są termochemicznymi.

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 kJ (1)

2Mg + O2 = 2MgO + 602,5 kJ (2)

N 2 + O 2 = 2NO – 90,4 kJ (3)

Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na kierunek reakcji

Ze względu na kierunek reakcji rozróżnia się procesy odwracalne (procesy chemiczne, których produkty mogą reagować ze sobą w takich samych warunkach, w jakich powstały, tworząc substancje wyjściowe) i nieodwracalne (procesy chemiczne, których produkty nie są zdolne do wzajemnej reakcji, tworząc substancje wyjściowe).

W przypadku reakcji odwracalnych równanie w ogólnej formie zwykle zapisuje się w następujący sposób:

A + B ↔ AB

Na przykład:

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

Przykłady nieodwracalnych reakcji obejmują następujące reakcje:

2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

Dowodem nieodwracalności reakcji może być uwolnienie jako produktów reakcji substancji gazowej, osadu lub słabo dysocjującego związku, najczęściej wody.

Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na obecność katalizatora

Z tego punktu widzenia rozróżnia się reakcje katalityczne i niekatalityczne.

Katalizator to substancja przyspieszająca przebieg reakcji chemicznej. Reakcje zachodzące z udziałem katalizatorów nazywane są katalitycznymi. Niektóre reakcje w ogóle nie mogą zachodzić bez obecności katalizatora:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (katalizator MnO 2)

Często jeden z produktów reakcji służy jako katalizator przyspieszający tę reakcję (reakcje autokatalityczne):

MeO+ 2HF = MeF 2 + H 2 O, gdzie Me oznacza metal.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1