Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.13: Процес створення та розриву хімічних зв'язків- хімічні реакції

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19080

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

    У попередньому розділі обговорювалися хімічні сполуки та два основні види зв'язків - ковалентні зв'язки та іонні зв'язки - які утримують їх разом. Далі обговорюється процес виготовлення і розбору хімічних сполук, хімічні реакції. Хімічна реакція відбувається, коли хімічні зв'язки розриваються і утворюються і атоми обмінюються для отримання хімічно різних видів.

    Спочатку розглянемо дві дуже прості хімічні реакції, в яких беруть участь тільки один елемент, кисень. У дуже тонкому повітрі високо в стратосфері більш ніж на 10 кілометрів над поверхнею Землі (над висотами, де нормально курсують реактивні авіалайнери) високоенергетичне ультрафіолетове випромінювання сонця, представлене символом\(h \nu\), розщеплює молекули елементарного кисню, О 2,

    \[O_{2} + h \nu \rightarrow 2O\]

    виробляти атоми кисню. Як і у більшості одиничних атомів, атоми O є реактивними і поєднуються з молекулами кисню для отримання озону, O 3:

    \[O + O_{2} \rightarrow O_{3}\]

    Обидва ці процеси є хімічними реакціями. У хімічній реакції речовини зліва від стрілки (читається як «врожаї») є реагентами, а ті, що знаходяться праворуч від стрілки, - продукти. Перша з цих реакцій стверджує, що хімічний зв'язок, що утримує молекулу реагенту O 2, розщеплюється високою енергією ультрафіолетового випромінювання для отримання двох продуктів атомів кисню. У другій реакції реагент атома кисню, O, і реактор молекули кисню, O 2, утворюють хімічний зв'язок, щоб отримати продукт озону, O3. Чи важливі для нас ці дуже прості хімічні реакції? Наголошено так. Вони виробляють щит молекул озону в стратосфері, які, в свою чергу, поглинають ультрафіолетове випромінювання, яке в іншому випадку досягне поверхні Землі, руйнуючи життя, викликаючи рак шкіри та інші хвороби, які зробили б наше існування на Землі неможливим. Як обговорювалося в главі 10, використання хлорфторуглеродних холодоагентів (фреонів) серйозно загрожує стратосферному озоновому шару. Це тріумф екологічної хімії, що ця загроза була реалізована вчасно, щоб зробити щось з цим і досягнення зеленої хімії для розробки відносно безпечних замінників озону небезпечних хімічних речовин.

    Багато хімічних реакцій обговорюються в цій книзі. На цьому етапі можна вважати дуже поширеною хімічною реакцією елементарного водню з елементарним киснем для отримання води. Перший підхід до написання цієї реакції

    \[H_{2} + O_{2} \rightarrow H_{2}O\]

    заявивши, що елементарний водень і елементарний кисень реагують разом, утворюючи воду. Це ще не належне хімічне рівняння, оскільки воно не збалансоване. Збалансоване хімічне рівняння має однакову кількість кожного виду атома по обидва боки рівняння. Як показано вище, в одній молекулі Н 2 зліва є 2 атоми Н і 2 атоми Н в єдиному молекульному продукті H 2 O. Це врівноважує водень, але залишає 2 атоми O в молекулі O 2 зліва з лише 1 атомом O в єдиному продукті молекули H 2 O. Але, написавши реакцію

    \[2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O\]

    дає збалансоване хімічне рівняння із загальною кількістю атомів 4 H у молекулах 2 H 2 зліва, 4 атомами H у 2 молекулах H 2 O праворуч та загальною кількістю атомів 2 O у молекулах 2 H 2 O праворуч, що врівноважує атоми 2 O в молекулі O 2 зліва. Таким чином, рівняння, як зараз написано, збалансовано. Збалансоване хімічне рівняння завжди має однакову кількість кожного виду атома по обидва боки рівняння.