Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.7: Атоми, ізотопи, іони та молекули - хімічні реакції та молекули

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5005

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Опишіть властивості хімічних реакцій і сполук

    Згідно з правилом октета, елементи найбільш стійкі, коли їх крайня оболонка заповнена електронами. Це тому, що це енергетично сприятливо для атомів, щоб бути в цій конфігурації. Однак, оскільки не всі елементи мають достатньо електронів, щоб заповнити свої зовнішні оболонки, атоми утворюють хімічні зв'язки з іншими атомами, що допомагає їм отримати електрони, необхідні для досягнення стабільної електронної конфігурації. Коли два або більше атомів хімічно зв'язуються один з одним, результуюча хімічна структура являє собою молекулу. Знайома молекула води, H 2 O, складається з двох атомів водню та одного атома кисню, які з'єднуються між собою, утворюючи воду. Атоми можуть утворювати молекули, даруючи, приймаючи або обмінюючись електронами, щоб заповнити свої зовнішні оболонки.

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Атоми зв'язуються, утворюючи молекули: Два або більше атомів можуть зв'язуватися один з одним, утворюючи молекулу. Коли два водню і кисень поділяють електрони через ковалентні зв'язки, утворюється молекула води.

    Хімічні реакції відбуваються, коли два або більше атомів зв'язуються між собою, утворюючи молекули або коли пов'язані атоми розщеплюються. Речовини, що використовуються на початку хімічної реакції, називаються реагентами (зазвичай знаходяться в лівій частині хімічного рівняння), а речовини, знайдені в кінці реакції, відомі як продукти (зазвичай знаходяться на правій стороні хімічного рівняння). Стрілка зазвичай малюється між реагентами та продуктами, щоб вказати напрямок хімічної реакції. Для створення молекули води, показаної вище, хімічне рівняння буде таким:

    \[\ce{2H2+O2→2H2O}\]

    Прикладом простої хімічної реакції є руйнування молекул пероксиду водню, кожна з яких складається з двох атомів водню, пов'язаних з двома атомами кисню (H 2 O 2). Реагент перекис водню розщеплюється на воду (Н 2 О) і кисень, який складається з двох зв'язаних атомів кисню (О 2). У рівнянні нижче реакція включає дві молекули пероксиду водню і дві молекули води. Це приклад збалансованого хімічного рівняння, в якому кількість атомів кожного елемента однакова з кожного боку рівняння. Згідно із законом збереження речовини, кількість атомів до і після хімічної реакції має бути рівним, таким, щоб жоден атом при нормальних обставин не створювався або не руйнувався.

    \[\ce{2H2O2→2H2O+O2}\]

    Незважаючи на те, що всі реагенти і продукти цієї реакції є молекулами (кожен атом залишається зв'язаним принаймні з одним іншим атомом), в цій реакції лише перекис водню і вода є представниками підкласу молекул, відомих як сполуки: вони містять атоми більш ніж одного типу елементів. Молекулярний кисень, з іншого боку, складається з двох подвійно зв'язаних атомів кисню і класифікується не як сполука, а як елемент.

    Незворотні та оборотні реакції

    Деякі хімічні реакції, такі як показана вище, можуть протікати в одному напрямку, поки всі реагенти не будуть вичерпані. Рівняння, що описують ці реакції, містять односпрямовану стрілку і є незворотними. Оборотні реакції - це ті, які можуть йти в будь-якому напрямку. У оборотних реакціях реагенти перетворюються на продукти, але коли концентрація продукту виходить за певний поріг, деякі з цих продуктів будуть перетворені назад в реагенти; в цей момент позначення продуктів і реагентів змінюються. Це вперед і назад триває до тих пір, поки не настане певний відносний баланс між реагентами і продуктами: стан, який називається рівновагою. Ці ситуації оборотних реакцій часто позначаються хімічним рівнянням з подвійною стрілкою, що вказує як на реагенти, так і продукти.

    Наприклад, в крові людини надлишкові іони водню (Н +) зв'язуються з іонами бікарбонату (HCO 3 -), утворюючи рівноважний стан з вугільною кислотою (Н 2 СО 3). Якби в цю систему додавали вугільну кислоту, частина її перетворилася б на бікарбонат і іони водню.

    Однак у біологічних реакціях рівновагу рідко отримують, оскільки концентрації реагентів або продуктів або обох постійно змінюються, часто при цьому продукт однієї реакції є реагентом для іншої. Щоб повернутися до прикладу надлишку іонів водню в крові, основним напрямком реакції буде утворення вугільної кислоти. Однак вугільна кислота також може залишити організм як газ вуглекислого газу (через видих) замість того, щоб перетворюватися назад в бікарбонатний іон, тим самим керуючи реакцією праворуч хімічним законом, відомим як закон масової дії. Ці реакції важливі для підтримки гомеостазу нашої крові.

    Інтерактивний елемент

    Інтерактивний: Що таке хімічна реакція? : Дослідіть реакції, в яких хімічні зв'язки утворюються та розриваються за допомогою цієї моделі. Натисніть запустити, а потім спробуйте нагріти та охолодити атоми, щоб побачити, як температура впливає на баланс між утворенням зв'язків та розривом.

    Ключові моменти

    • Атоми утворюють хімічні зв'язки з іншими атомами, отримуючи тим самим електрони, необхідні для досягнення стабільної електронної конфігурації.
    • Речовини, що використовуються на початку хімічної реакції, називаються реагентами, а речовини, знайдені в кінці реакції, відомі як продукти.
    • Деякі реакції оборотні і досягнуть відносного балансу між реагентами та продуктами: стан, який називається рівновагою.
    • Стрілка зазвичай малюється між реагентами та продуктами, щоб вказати напрямок хімічної реакції.

    Ключові умови

    • реагент: будь-який з учасників, присутніх на початку хімічної реакції.
    • молекула: Найменша частинка конкретної сполуки, яка зберігає хімічні властивості цієї сполуки; два або більше атомів, що утримуються хімічними зв'язками.
    • реакція: перетворення, при якому одна або кілька речовин перетворюються в іншу шляхом комбінації або розкладання