Introductive de Chimie – Curs & Laborator

Obiectivele de Învățare

Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți fi capabili să:

• Obține ecuații chimice de descrieri de reacții chimice.
• scrieți și echilibrați ecuațiile chimice în formate ionice moleculare, totale și nete.

Figura 1. Reacția dintre metan și oxigen pentru a produce dioxid de carbon în apă (prezentată în partea de jos) poate fi reprezentată de o ecuație chimică folosind formule (top).,acest exemplu ilustrează aspectele fundamentale ale oricărei ecuații chimice:

1. substanțele supuse reacției se numesc reactanți, iar formulele lor sunt plasate în partea stângă a ecuației.
2. substanțele generate de reacție se numesc produse, iar formulele lor sunt plasate în vederea corectă a ecuației.
3. plus semne ( + ) separat reactant individuale și produs formule, și o săgeată (\rightarrow) separă reactant și produs (stânga și dreapta) părți ale ecuației.,
4. numerele relative ale speciilor de reactant și de produs sunt reprezentate de coeficienți (numere plasate imediat în stânga fiecărei formule). Un coeficient de 1 este de obicei omis.este o practică obișnuită utilizarea celor mai mici coeficienți de număr întreg posibil într-o ecuație chimică, așa cum se face în acest exemplu. Realizați, totuși, că acești coeficienți reprezintă numărul relativ de reactanți și produse și, prin urmare, pot fi interpretați corect ca raporturi. Metanul și oxigenul reacționează pentru a produce dioxid de carbon și apă într-un raport 1:2:1:2., Acest raport este îndeplinită în cazul în care numerele de aceste molecule sunt, respectiv, 1-2-1-2, sau 2-4-2-4, sau 3-6-3-6, și așa mai departe (Figura 2). De asemenea, acești coeficienți pot fi interpretate cu privire la orice suma (numărul) de unitate, și deci această ecuație poate fi citit corect în mai multe moduri, inclusiv:
   • O molecula de metan și două molecule de oxigen reacționează la randament o molecula de dioxid de carbon și două molecule de apă.
   • o duzină de molecule de metan și două duzini de molecule de oxigen reacționează pentru a produce o duzină de molecule de dioxid de carbon și două duzini de molecule de apă.,
   • un mol de molecule de metan și 2 moli de molecule de oxigen reacționează pentru a produce 1 mol de molecule de dioxid de carbon și 2 moli de molecule de apă.
   

   Figura 2. Indiferent de numărul absolut de molecule implicate, raporturile dintre numerele de molecule sunt aceleași cu cele date în ecuația chimică.

   ecuații de echilibrare

   o ecuație chimică echilibrată are un număr egal de atomi pentru fiecare element implicat în reacție sunt reprezentate pe părțile reactantului și ale produsului., Aceasta este o cerință pe care ecuația trebuie să o îndeplinească pentru a fi în concordanță cu legea conservării materiei. Aceasta poate fi confirmată prin simpla însumare a numărului de atomi de pe fiecare parte a săgeții și compararea acestor sume pentru a se asigura că sunt egale. Rețineți că numărul de atomi pentru un element dat este calculat prin înmulțirea coeficientului oricărei formule care conține acel element cu indicele elementului din formulă. Dacă un element apare în mai multe formule pe o anumită parte a ecuației, numărul de atomi reprezentați în fiecare trebuie calculat și apoi adăugat împreună., De exemplu, ambele produse de specii în exemplul de reacție CO2 și H2O, conține elementul oxigen, și astfel numărul de atomi de oxigen pe partea de produse ecuația este

   ecuația pentru reacția dintre metan și oxigen la randament de dioxid de carbon și apă este confirmat a fi echilibrat pe această abordare, așa cum se arată aici:

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

   Element	Reactanților	Produse	Echilibrat?,
   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., Luați în considerare ca exemplu descompunerea apei pentru a produce hidrogen molecular și oxigen. Acest proces este reprezentată calitativ de către un dezechilibrat ecuație chimică:

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

   Compararea numărului de Ore și O atomii de pe ambele părți ale acestei ecuații își confirmă dezechilibru:

   Element	Reactanților	Produse	Echilibrat?,
   H	1 × 2 = 2	1 × 2 = 2	2 = 2, da
   O	1 × 1 = 1	1 × 2 = 2	1 ≠ 2, nu

   numărul de atomi de H pe reactant și produs părți ale ecuației sunt egale, dar numere de atomi nu sunt. Pentru a atinge echilibrul, coeficienții ecuației pot fi modificați după cum este necesar., Rețineți, desigur, că indicatoarele formularelor definesc, în parte, identitatea substanței și astfel acestea nu pot fi schimbate fără a modifica sensul calitativ al ecuației. De exemplu, schimbarea formulei reactantului de la H2O la H2O2 ar produce echilibru în numărul de atomi, dar acest lucru schimbă și identitatea reactantului (acum este peroxid de hidrogen și nu apă). Balanța atomului O poate fi obținută prin modificarea coeficientului pentru H2O la 2.,

   \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, nu
   O	2 × 1 = 2	1 × 2 = 2	2 = 2, da

   H atom de echilibru a fost supărat de această schimbare, dar este ușor de restabilit prin modificarea coeficientului de H2 produs la 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, da
   O	2 × 1 = 2	1 × 2 = 2	2 = 2, da

   Acești coeficienți de randament număr egal de ambele Sec și O atomi pe reactant și produs părți, și echilibrat ecuație este, prin urmare:

   2{\text{H}}_{2}\text{O}\rightarrow 2{\text{H}}_{2}+{\text{O}}_{2}

   uneori este convenabil de a folosi fracțiuni în loc de numere întregi ca intermediar coeficienți în procesul de echilibrare-o ecuație chimică., Când se realizează echilibrul, toți coeficienții ecuației pot fi apoi înmulțiți cu un număr întreg pentru a converti coeficienții fracționari în numere întregi fără a supăra echilibrul atomului., \displaystyle\frac{7}{2} , este folosit în loc să cedeze o provizorii echilibrat ecuația:

   {\text{C}}_{2}{\text{H}}_{6}+\frac{7}{2}{\text{O}}_{2}\rightarrow 3{\text{H}}_{2}\text{O}+2{\text{CO}}_{2}

   convenționale echilibrat ecuația cu valori întregi coeficienții se obține prin înmulțirea fiecărui coeficient de 2:

   2{\text{C}}_{2}{\text{Sec}}_{6}+7{\text{O}}_{2}\rightarrow 6{\text{H}}_{2}\text{O}+4{\text{CO}}_{2}

   în cele din Urmă cu privire la echilibrată ecuații, reamintim că, convenția dictează utilizarea mai mic întreg-numărul de coeficienți., Deși ecuația reacției dintre molecular de azot și hidrogen molecular pentru a produce amoniac este, într-adevăr, echilibrat,

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

   coeficienții nu sunt cele mai mici posibile de numere întregi reprezentând în cifre relative de reactant și de produs molecule., Împărțind fiecare coeficientul de cel mai mare factor comun, 3, dă preferat ecuația:

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

   Informatii Suplimentare în Ecuații Chimice

   fizice membre ale reactanților și a produselor în ecuații chimice de foarte multe ori sunt indicate cu o paranteză abrevierea următoarele formule. Abrevierile comune includ s pentru solide, l pentru lichide, g pentru gaze și aq pentru substanțele dizolvate în apă (soluții apoase, astfel cum sunt introduse în capitolul precedent)., Aceste notații sunt ilustrate în exemplul de ecuația:

   2\text{Na(}s\text{)}+2{\text{H}}_{2}\text{O(}l\text{)}\rightarrow 2\text{NaOH(}aq\text{)}+{\text{H}}_{2}\text{(}g\text{)}

   Această ecuație reprezintă reacția care are loc atunci când sodiu metalic este plasat în apă. Sodiul solid reacționează cu apa lichidă pentru a produce hidrogen molecular gazos și compusul ionic hidroxid de sodiu (un solid în formă pură, dar ușor dizolvat în apă).,

   condițiile speciale necesare pentru o reacție sunt uneori desemnate prin scrierea unui cuvânt sau a unui simbol deasupra sau sub săgeata ecuației. De exemplu, o reacție efectuată prin încălzire poate fi indicată prin litera greacă Delta (Δ) cu majuscule peste săgeată.

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

   Alte exemple de aceste condiții speciale vor fi întâlnite în detaliu în capitolele următoare.,

   ecuații pentru reacții Ionice

   având în vedere abundența apei de pe pământ, este evident că multe reacții chimice au loc în medii apoase. Când ionii sunt implicați în aceste reacții, ecuațiile chimice pot fi scrise cu diferite niveluri de detaliu adecvate utilizării lor preconizate. Pentru a ilustra acest lucru, luați în considerare o reacție între compușii ionici care are loc într-o soluție apoasă., Când soluțiile apoase de CaCl2 și AgNO3 sunt amestecate, are loc o reacție care produce Ca apos(NO3)2 și AgCl solid:

   această ecuație echilibrată, derivată în mod obișnuit, se numește ecuație moleculară, deoarece nu reprezintă în mod explicit speciile ionice prezente în soluție. Când compușii ionici se dizolvă în apă, ei se pot disocia în ionii lor constituenți, care sunt ulterior dispersați omogen în întreaga soluție rezultată (o discuție aprofundată a acestui proces important este prevăzută în capitolul privind soluțiile)., Compuși ionici dizolvate în apă sunt, prin urmare, mai realist reprezentat ca disociate în ioni, în acest caz:

   spre Deosebire de aceste trei compuși ionici, AgCl, nu se dizolvă în apă într-o măsură semnificativă, ca semnificat prin starea sa fizică notație, s. a.

   în mod Explicit reprezentând toate ioni dizolvați rezultatele într-un complet ecuație ionic., În acest caz, formulele pentru dizolvă compuși ionici sunt înlocuite cu formule pentru disociate în ioni:

   Analizând această ecuație arată că două specii chimice sunt prezente în formă identică pe ambele părți de săgeată, Ca2+(aq) și {\text{NU}}_{3}{}^{-}\text{(}aq\text{)}., nici chimic, nici fizic s-a schimbat de proces, și astfel încât acestea pot fi eliminate din ecuație pentru a obține o mai succint reprezentare numit un net ionic ecuația:

   în Urma convenției de a folosi cât mai mici numere întregi ca coeficienților, această ecuație este apoi scris:

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

   Acest net ionic ecuație indică faptul că solide clorura de argint poate fi produs de dizolvat și clorură de argint(I) ioni, indiferent de sursa acestor ioni., Aceste ecuații ionice moleculare și complete oferă informații suplimentare, și anume compușii ionici utilizați ca surse de Cl– și Ag+.

   concepte cheie și rezumat

   ecuațiile chimice sunt reprezentări simbolice ale schimbărilor chimice și fizice. Formulele pentru substanțele supuse schimbării (reactanții) și substanțele generate de schimbare (produsele) sunt separate printr-o săgeată și precedate de coeficienți întregi care indică numerele lor relative., Ecuațiile echilibrate sunt cele ale căror coeficienți au ca rezultat un număr egal de atomi pentru fiecare element din reactanți și produse. Reacțiile chimice în soluție apoasă care implică reactanți ionici sau produse pot fi reprezentate mai realist prin ecuații ionice complete și, mai succint, prin ecuații ionice nete.,

   net ionic ecuația: ecuație chimică, în care numai cei dizolvate ionic reactanților și a produselor care sunt supuse unei schimbarea chimice sau fizice sunt reprezentate (exclude spectator ioni)

   produs: substanțe formate prin schimbarea chimice sau fizice; afișate pe dreapta partea de săgeată într-o ecuație chimică

   reactant: substanță trece printr-o schimbarea chimice sau fizice; afișate pe partea stângă a săgeții într-o ecuație chimică

   spectator ion: ion că nu suferă de o substanță chimică sau fizică a schimba timpul de reacție, dar prezența sa este necesară pentru a menține taxa de neutralitate

   ---