bevezető kémia-előadás & Lab

az előző fejezet elemszimbólumok használatát vezette be az egyes atomok ábrázolására., Amikor az atomok nyerünk vagy vesztünk elektronok hozam ionok, vagy kombinálva más atomok alkotják molekulák, a szimbólumok módosított vagy kombinált generálni kémiai képletek, hogy megfelelően képviselje ezek a fajok. Kiterjesztve ezt a szimbolizmus, hogy képviselje mind a személyazonosság, illetve a relatív mennyisége anyagok átesett egy kémiai (vagy fizikai) változás magában foglalja az írás, kiegyensúlyozó kémiai egyenlet. Példaként tekintsünk egy metánmolekula (CH4) és két diatomi oxigénmolekula (O2) közötti reakcióra, hogy egy szén-dioxid molekulát (CO2) és két vízmolekulát (H2O) állítsunk elő., Az ezt a folyamatot reprezentáló kémiai egyenlet az 1. ábra felső felében található, az ábra alsó felében látható térfeltöltő molekuláris modellekkel.

Ez a példa bármely kémiai egyenlet alapvető aspektusait szemlélteti:

1. a reakcióban részt vevő anyagokat reaktánsoknak nevezzük, képleteiket az egyenlet bal oldalára helyezzük.
2. a reakció által generált anyagokat termékeknek nevezzük, képleteiket pedig az egyenlet jobb látószögére helyezzük.
3. plusz jelek ( + ) külön egyedi reagens és Termék képletek, és egy nyíl (\rightarrow) elválasztja a reagens és a termék (bal és jobb) oldalán az egyenlet.,
4. a reagensek és a termékfajok relatív számát együtthatók képviselik (az egyes képletekből közvetlenül balra helyezett számok). Az 1-es együtthatót általában kihagyják.

általános gyakorlat a kémiai egyenletben a lehető legkisebb Egészszám-együtthatókat használni, amint ez a példában történik. Vegyük észre azonban, hogy ezek az együtthatók a reagensek és a termékek relatív számát képviselik, ezért helyesen értelmezhetők arányként. A metán és az oxigén 1:2:1:2 arányban reagál a szén-dioxid és a víz kibocsátására., Ez az arány akkor teljesül,ha ezeknek a molekuláknak a száma 1-2-1-2, vagy 2-4-2-4, vagy 3-6-3-6 stb. (2. ábra). Hasonlóképpen, ezek az együtthatók bármilyen mennyiségű (szám) egység tekintetében értelmezhetők, így ez az egyenlet számos módon helyesen olvasható, többek között:

• egy metánmolekula és két oxigénmolekula reagál egy szén-dioxid molekula és két vízmolekula előállítására.
• egy tucat metánmolekulák és két tucat oxigénmolekulák reagálnak, hogy így egy tucat szén-dioxid molekulák és két tucat vízmolekulák.,
• egy mól metánmolekulák és 2 mól oxigénmolekulák reagálnak 1 mól szén-dioxid molekulára és 2 mól vízmolekulára.

kiegyenlítő egyenletek

a kiegyensúlyozott kémiai egyenlet egyenlő számú atomot tartalmaz minden egyes, a reakcióban részt vevő elem esetében a reaktáns és a termék oldalán., Ez egy olyan követelmény, amelyet az egyenletnek meg kell felelnie az anyagmegőrzési törvénynek való megfelelés érdekében. Ezt úgy lehet megerősíteni, hogy egyszerűen összegezzük az atomok számát A nyíl mindkét oldalán, és összehasonlítjuk ezeket az összegeket annak biztosítása érdekében, hogy egyenlőek legyenek. Vegye figyelembe, hogy egy adott elem atomjainak számát úgy számítják ki, hogy megszorozzák az adott elemet tartalmazó képlet együtthatóját az elem alindexével a képletben. Ha egy elem egynél több képletben jelenik meg az egyenlet egy adott oldalán, akkor az egyesekben ábrázolt atomok számát ki kell számítani, majd össze kell adni., Például mindkét termék faj a példa reakció, CO2-H2O, tartalmazzák az elem az oxigén, így a szám az oxigén atomok a termék oldalán, az egyenlet

Az egyenlet a reakció között metán oxigén hozam szén-dioxid, víz megerősítette, hogy kiegyensúlyozott per ez a megközelítés, mint ahogy itt látható:

{\text{CH}}_{4}+2{\text{O}}_{2}\rightarrow{\text{CO}}_{2}+2{\text{H}}_{2}\text{O}

Elem	Fehérjék	Termékek	Kiegyensúlyozott?,
C	1 × 1 = 1	1 × 1 = 1	1 = 1, yes
H	4 × 1 = 4	2 × 2 = 4	4 = 4, yes
O	2 × 2 = 4	(1 × 2) + (2 × 1) = 4	4 = 4, yes

A balanced chemical equation often may be derived from a qualitative description of some chemical reaction by a fairly simple approach known as balancing by inspection., Vegyük példaként a víz bomlását, hogy molekuláris hidrogént és oxigént termeljünk. Ez a folyamat képviselt minőségileg egy kiegyensúlyozatlan kémiai egyenlet:

{\text{H}}_{2}\text{O}\rightarrow{\text{H}}_{2}+{\text{O}}_{2}\text{(unbalanced)}

Összehasonlítva a száma, H O atomok mindkét oldalán ez az egyenlet megerősíti egyensúly:

Elem	Fehérjék	Termékek	Kiegyensúlyozott?,
H	1 × 2 = 2	1 × 2 = 2	2 = 2, igen
O	1 × 1 = 1	1 × 2 = 2	1 ≠ 2, nem

a számok A H atomok a reagenshez kovalens kötéssel kapcsolódnak a termék oldalán, az egyenlet megegyezik, de a számok az O atomok nem. Az egyensúly elérése érdekében az egyenlet együtthatói szükség szerint megváltoztathatók., Ne feledje természetesen, hogy a képlet-alkönyvtárak részben meghatározzák az anyag identitását, így ezeket nem lehet megváltoztatni az egyenlet minőségi jelentésének megváltoztatása nélkül. Például, változik a reaktív képlet a H2O, hogy H2O2 volna hozam egyensúly száma atomok, de így is változik, a reaktív személyazonosságát (ez most hidrogén-peroxid, nem a víz). Az O atomegyensúlyt úgy lehet elérni, hogy a H2O együtthatóját 2-re változtatjuk.,

\mathbf{2}\text{H}_{2}\text{O}\rightarrow{\text{H}}_{2}+{\text{O}}_{2}\text{(unbalanced)}

Element	Reactants	Products	Balanced?,
H	2 × 2 = 4	1 × 2 = 2	4 ≠ 2, nem
O	2 × 1 = 2	1 × 2 = 2	2 = 2, igen

A H atom egyensúly elégedetlen volt ez a változás, de könnyen újra által változik a hányados a H2 terméket 2.,

2{\text{H}}_{2}\text{O}\rightarrow\mathbf{2}{\text{H}}_{2}+{\text{O}}_{2}\text{(balanced)}

Element	Reactants	Products	Balanced?,r>	H	2 × 2 = 4	2 × 2 = 2	4 = 4, igen
O	2 × 1 = 2	1 × 2 = 2	2 = 2, igen

Ezek az együtthatók hozam egyenlő számok, mind a H O atomok a reagenshez kovalens kötéssel kapcsolódnak a termék oldalán, valamint a kiegyensúlyozott egyenlet tehát:

2{\text{H}}_{2}\text{O}\működik a legjobban, 2{\text{H}}_{2}+{\text{O}}_{2}

néha kényelmes a használata frakciók ahelyett, egész számok, mint köztes együtthatók a folyamat kiegyensúlyozó kémiai egyenlet., Az egyenleg elérésekor az egyenlet összes együtthatóját meg lehet szorozni egy egész számmal, hogy a frakcionált együtthatókat egész számokká alakítsák anélkül, hogy felborítanák az atomegyensúlyt., \displaystyle\frac{7}{2} , használt, ahelyett, hogy a hozam egy ideiglenes kiegyensúlyozott egyenlet:

{\text{C}}_{2}{\text{H}}_{6}+\frac{7}{2}{\text{O}}_{2}\működik a legjobban, 3{\text{H}}_{2}\text{O}+2{\text{CO}}_{2}

A hagyományos kiegyensúlyozott egyenlet egész-csak együtthatók származik megszorozzák minden együttható 2:

2{\text{C}}_{2}{\text{H}}_{6}+7{\szöveges{O}}_{2}\működik a legjobban, 6{\text{H}}_{2}\text{O}+4{\text{CO}}_{2}

Végre tekintetében kiegyensúlyozott egyenletek, emlékezzünk vissza, hogy a hagyományok mégis azt diktálják, használja a legkisebb egész számot együtthatók., Bár a molekuláris nitrogén és a molekuláris hidrogén ammónia előállítására való reakciójának egyenlete valóban kiegyensúlyozott,

3 {\text {N}}_{2}+9{\text{H}} _ {2} \ rightarrow 6 {\text {NH}} _ {3}

az együtthatók nem a lehető legkisebb egészek, amelyek a reagensek és termékmolekulák relatív számát reprezentálják., Elosztjuk minden együttható által a legnagyobb közös faktor, 3 adja meg a kívánt egyenlet:

{\text{N}}_{2}+3{\szöveges{H}}_{2}\működik a legjobban, 2{\text{NH}}_{3}

További Információ Kémiai Egyenletek

A fizikai államok reagensek termékek kémiai egyenletek nagyon gyakran jelzi zárójelben rövidítése a következő képletek. A gyakori rövidítések közé tartozik a szilárd anyagokra vonatkozó s, a folyadékokra vonatkozó l, a gázokra vonatkozó g, a vízben oldott anyagokra vonatkozó aq (az előző fejezetben ismertetett vizes oldatok)., Ezeket a jelöléseket mutatja a példa egyenlet itt:

2\text{Na(}s\text{)}+2{\text{H}}_{2}\text{O(}l\text{)}\működik a legjobban, 2\text{NaOH(}aq\text{)}+{\text{H}}_{2}\text{(}g\text{)}

Ez az egyenlet képviseli a reakció, amely akkor kerül sor, amikor nátrium kerül a víz. A szilárd nátrium folyékony vízzel reakcióba lép a molekuláris hidrogéngáz és az ionos vegyület, a nátrium-hidroxid (tiszta formában szilárd, de vízben könnyen oldható) előállításával.,

a reakcióhoz szükséges speciális feltételeket néha egy szó vagy szimbólum írásával jelölik ki az egyenlet nyílja felett vagy alatt. Például a fűtéssel végzett reakciót a nyíl fölött lévő nagybetűs görög delta (Δ) betű jelezheti.

{\text{CaCO}}_{3}\text{(}s\text{)}\stackrel{\Delta}{\rightarrow}\text{CaO(}s\text{)}+{\text{CO}}_{2}\text{(}g\text{)}

ezeknek a különleges feltételeknek más példái a későbbi fejezetekben mélyebben fognak találkozni.,

egyenletek Ionos reakciók

tekintettel a rengeteg víz a földön, ez áll az oka, hogy sok kémiai reakciók zajlanak vizes közegben. Amikor az ionok részt vesznek ezekben a reakciókban, a kémiai egyenletek különböző részletességgel írhatók, amelyek megfelelnek a rendeltetésüknek. Ennek illusztrálására fontolja meg a vizes oldatban zajló ionos vegyületek közötti reakciót., Amikor a CaCl2 és AgNO3 vizes oldatait összekeverjük, a reakció vizes Ca(NO3)2-t és szilárd AgCl:

ezt a szokásos módon levezetett kiegyensúlyozott egyenletet molekuláris egyenletnek nevezzük, mivel nem kifejezetten képviseli az oldatban jelen lévő Ionos fajokat. Amikor az ionos vegyületek vízben oldódnak, disszociálhatnak az alkotó ionokba,amelyeket később homogénen diszpergálnak a kapott oldat egészében (ennek a fontos folyamatnak a részletes megvitatása az oldatokról szóló fejezetben található)., A vízben oldott ionos vegyületek tehát reálisabban disszociált ionokként jelennek meg, ebben az esetben:

e három Ionos vegyülettel ellentétben az AgCl nem oldódik vízben jelentős mértékben, amint azt a fizikai állapot jelölése jelzi, S.

az összes oldott Ion kifejezett ábrázolása teljes Ionos egyenletet eredményez., Ebben az esetben az oldott ionos vegyületek képleteit disszociált ionjaik képletei váltják fel:

Az egyenlet vizsgálata azt mutatja, hogy két kémiai faj azonos formában van jelen a nyíl mindkét oldalán, Ca2+(aq) és {\text{NO}}_{3}{}^{-}\szöveg {(} AQ \ text {)}., sem kémiai, sem fizikailag megváltozott a folyamat, így lehet szüntetni az egyenlet hozam egy tömörebb képviselet úgynevezett nettó ionos egyenlet:

a Következő egyezmény segítségével a legkisebb egész szám, mint együtthatók, ez az egyenlet akkor írta:

{\text{Cl}}^{\text{-}}\text{(}aq\text{)}+{\text{Ag}}^{+}\text{(}aq\text{)}\rightarrow\text{AgCl(}s\text{)}

Ez a nettó ionos egyenlet azt mutatja, hogy tömör ezüst-klorid lehet előállított oldott ezüst-klorid, (I) ionok, függetlenül attól, hogy a forrás, ezek az ionok., Ezek a molekuláris és teljes Ionos egyenletek további információkat szolgáltatnak, nevezetesen a Cl– és Ag + forrásaként használt ionos vegyületeket.

---