5.6: Прогнозування продуктів від хімічних реакцій
- Page ID
- 17927
Частина приманки хімії полягає в тому, що речі не завжди працюють так, як ви очікуєте. Ви плануєте реакцію, передбачаєте продукти і, досить часто, результати вражають вас! Вправа, значить, намагається з'ясувати, що утворилося, чому, і чи призводить ваше спостереження до інших корисних узагальнень. Першим кроком у цьому процесі відкриття є передбачення або прогнозування продуктів, які, ймовірно, утворюються в даній хімічній реакції. Описувані нами тут рекомендації дозволять точно передбачити продукти більшості класів простих хімічних реакцій. У міру зростання вашого досвіду в хімії, однак, ви почнете цінувати несподіване!
У простих реакціях синтезу, що включають реакцію елементів, таких як метал алюмінію, що вступає в реакцію з газом хлору, продукт буде простим з'єднанням, що містить обидва елементи. У цьому випадку найпростіше розглянути загальні заряди, які елементи приймають як іони, і відповідно побудувати свій продукт. Алюміній є елементом групи III і, як правило, утворює іон +3. Хлор, будучи групою VII, прийме один електрон і утворює моноаніон. Збираючи ці прогнози разом, продукт, ймовірно, буде AlCl 3. Насправді, якщо метал алюмінію і хлорний газ дозволяють вступати в реакцію, твердий AlCl 3 є переважаючим продуктом.
2 Ал (и) + 3 Сл 2 (г) → 2 АлСл (3 и)
Реакція синтезу за участю неметалів, газу водню та брому, може бути наближена аналогічно. Виріб буде містити обидва елементи. Водень I групи має один валентний електрон і утворює один ковалентний зв'язок. Бром, група VII, має сім валентних електронів і утворює один ковалентний зв'язок. Таким чином, ймовірним продуктом є HBr, з одним ковалентним зв'язком між воднем і бромом.
Н 2 (г) + Br 2 (г) < → 2 гБр (г)
Для реакції одноразового заміщення нагадаємо, що (в загальному) метали замінять метали, а неметали замінять неметали. Для реакції між хлоридом свинцю (IV) та газом фтору фтор замінить хлор, що призведе до з'єднання між свинцем та фтором та отримання елементарного хлору. Ведучий може розглядатися як «глядач» в реакції, і продукт, швидше за все, буде фторид свинцю (IV). Повне рівняння наведено нижче.
ПБКЛ 4 (и) + 2 Ф 2 (г) → ПБФ 4 (с) + 2 Сл 2 (г)
У реакціях одноразового заміщення, в яких очікується заміна металів (або вуглецю або водень), спочатку слід перевірити ряд активності, щоб побачити, чи передбачається будь-яка реакція. Пам'ятайте, що метали можуть замінювати тільки метали, які менш активні, ніж вони самі (праворуч в таблиці). Якщо прогнозується, що реакція відбудеться, використовуйте ті ж загальні рекомендації, які ми використовували вище. Наприклад, тверде залізо, що вступає в реакцію з водною сірчаною кислотою (H 2 SO 4). У цій реакції виникає питання, чи буде залізо витісняти водень і утворювати водневий газ. Звертаючись до ряду активності, ми бачимо, що водень знаходиться праворуч від заліза, що означає, що реакція, як очікується, відбудеться. Далі ми міркуємо, що залізо замінить водень, приводячи до утворення залізного купоросу, де сульфат є «глядацьким» іоном. Освіта водневого газу вимагає зміни числа окислення у водні від +1 до нуля. Тому два атоми водню повинні бути відновлені (зменшення числа окислення), а два електрони, необхідні для відновлення, повинні надходити із заліза. Таким чином, заряд на залізі, швидше за все, буде +2 (він починається з нуля і дарує два електрони водню). Таким чином, кінцевим продуктом є, швидше за все, сульфат заліза (II). Повне рівняння наведено нижче.
Fe (s) + Н 2 СО 4 (ак) → FeSO 4 (ак) + Н 2 (г)
Реакції розкладання найскладніше передбачити, але є деякі загальні тенденції, які корисні. Наприклад, більшість карбонатів металів будуть розкладатися при нагріванні, щоб отримати оксид металу і вуглекислий газ.
Інко (3) → NiO (и) + СО 2 (г)
Металеві гідрокарбонати також розкладаються при нагріванні, даючи металу карбонат, вуглекислий газ і воду.
2 NaHCO 3 (и) → Na 2 СО 3 (s) + Н 2 О (г) + СО 2 (г)
Нарешті, багато кисневих сполук будуть розкладатися при нагріванні, щоб отримати кисневий газ та «інші сполуки». Визначення цих сполук і побудова розуміння того, чому і як вони утворюються, є однією з проблем хімії. Деякі приклади:
Н 2 О 2 (ак) → О 2 (г) + Н 2 О (л)
2 Го (и) → О 2 (г) + 2 рт.ст. (л)
2 кКЛ 3 (и) → 3 О 2 (г) + 2 кСл (и)
Потенційні продукти в реакціях подвійного заміщення просто передбачити; аніони та катіони просто обмінюються. Пам'ятайте, однак, що один з продуктів повинен випасти в осад, інакше ніякої хімічної реакції не відбулося. Для реакції між нітратом свинцю (II) та йодидом калію прогнозується, що продукти будуть йодидом свинцю (II) та нітратом калію. Відсутність окислювально-відновлювальної дії не відбувається, і продукт, йодид свинцю, випадає в осад з розчину у вигляді яскраво-жовтого твердого речовини. Питання про те, як ви прогнозуєте цей тип тенденції розчинності, розглядається в наступному розділі.
Пб (НІ 3) 2 (ак) + 2 Кі (ак) < → ПБі 2 (и) + 2 КНО 3 (ак)