Хімічні рівняння
- Page ID
- 24756
Навички для розвитку
- Написати та інтерпретувати хімічні рівняння
Хімічні рівняння - це спосіб показати, що відбувається в хімічній реакції. Хімічне рівняння виглядає приблизно так:
\[A \rightarrow B\]
В даному випадку А являє собою реагент або реагент, а В - продукт. Зазвичай один елемент не перетворюється на інший елемент, тому A і B можуть представляти різні молекули, які занадто складні, щоб просто писати формули. Там також може бути кілька реагентів і продуктів, як це:
\[A + B \rightarrow C + D\]
У цьому класі ми будемо в основному вивчати реакції простих молекул, тому будемо використовувати їх формули в рівняннях, ось так:
\[Cl_{2} + Mg \rightarrow MgCl_{2}\]
Часто ми можемо захотіти показати стан реагентів та продуктів, тому ми можемо використовувати (g, l, s або aq), щоб показати, чи це газ, рідина, тверда речовина або у водному розчині (розчини у воді називаються водними розчинами). Для наведеного вище прикладу це стає, припускаючи, що ми робимо реакцію сухою
\[Cl_{2}(g) + Mg(s) \rightarrow MgCl_{2}(s)\]
Зверніть увагу, що числа, що показують, скільки атомів кожного елемента є у формулі, йдуть після елемента, як індекс, як це. Коли ми пишемо хімічні рівняння, зазвичай ми хочемо, щоб вони були збалансованими рівняннями, а це означає, що вони мають однакову кількість кожного виду частинок на кожній стороні рівняння. Ось приклад незбалансованого рівняння:
\[Br_{2}(l) + Na(s) \rightarrow NaBr(s)\]
У цьому прикладі зліва є 2 атома брому, а праворуч - лише 1. Ми завжди повинні збалансувати кількість кожного типу ядер з кожного боку, ось так:
\[Br_{2}(l) + 2Na(s) \rightarrow 2NaBr(s)$$OR like this:$$\frac{1}{2}Br_{2}(l) + Na(s) \rightarrow NaBr(s)\]
Зверніть увагу, що ми поставили кількість атомів натрію, необхідних для реакції перед символом натрію, а не в індексі після символу. Це називається коефіцієнтом, і він відрізняється тим, що він говорить нам, скільки молекули нам потрібно, а не скільки атомів у молекулі, ось так:
\[2H_{2}(g) + O_{2}(g) \rightarrow 2H_{2}O(l)\]
Ми також повинні збалансувати кількість електронів з кожного боку. Найпростіший спосіб зробити це, як правило, щоб переконатися, що заряди з обох сторін складаються в однакову кількість. Наприклад, ось рівняння, яке не збалансоване для електронів, хоча воно збалансоване для ядер:
\[Mg(s) + Ag^{+}(aq) \rightarrow Mg^{2+}(aq) + Ag(s)\]
Щоб збалансувати це рівняння, ми повинні зробити як заряди, так і ядра збалансованими, ось так:
\[Mg(s) + 2Ag^{+}(aq) \rightarrow Mg^{2+}(aq) + 2Ag(s)\]
Рівняння повинні представляти те, що насправді відбувається в реакції
Це означає, що кількість кожного типу частинок повинна бути однаковою з обох сторін рівняння, оскільки частинки (ядра або електрони) не можуть з'являтися або зникати (за винятком особливих обставин, які ми називаємо ядерною хімією, тому не турбуйтеся про це прямо зараз). Ось чому рівняння потрібно врівноважувати.
Друга важлива річ полягає в тому, що формули в рівнянні повинні відповідати дійсним молекулам, які використовуються або виробляються в реакції. Отже, якщо вам дано формули, і ви змінюєте їх замість зміни коефіцієнтів, коли ви збалансуєте рівняння, рівняння та реакція, яку він представляє, змінилися! Ви не можете цього зробити. З іншого боку, якщо ви намагаєтеся написати хімічне рівняння, але ви не впевнені, що формули, ви, безумовно, можете використовувати балансування, щоб допомогти вам вирішити, і в цьому випадку ви можете змінити формули та коефіцієнти, доки формули, які ви використовуєте, відповідають усій інформації, яку ви маєте.
Рівняння балансування, щоб уникнути помилок
Ось приклад того, як рівняння балансування може допомогти вам уникнути помилок, на основі деяких неправильних відповідей, які мої студенти дали на іспиті минулого року. Питання полягало в тому, яка реакція відбувається між іонами кальцію і вуглекислотою в океані (водний розчин)? Щоб відповісти на це, ми повинні перевести його в формули. Іони кальцію: це лужноземельний метал, тому Ca 2+. Вугільна кислота - Н 2 СО 3. Вугільна кислота буде трохи дисоціювати, роблячи деякий іон водню (H +), деякий бікарбонатний іон (HCO 3 -), і деякий карбонатний іон (CO 3 2—). Карбонат кальцію нерозчинний, тому він утворює твердий іонний матеріал. Ви можете написати реакцію так:
\[Ca^{2+}(aq) + H_{2}CO_{3}(aq) \rightarrow CaCO_{3}(s) + 2H^{+}(aq)\]
Це рівняння збалансоване. Що робити, якщо ви написали це так?
\[Ca^{2+}(aq) +H_{2}CO_{3}(aq) \rightarrow CaCO_{3}(s)+ H_{2}(aq)\]
Тепер він не збалансований, тому що заряд з лівого боку дорівнює 2+, а заряд з правого боку дорівнює 0. Це означає, що праворуч на 2 електрони більше, ніж зліва, що є проблемою! Вони не можуть прийти з нізвідки, тому це не повне рівняння: нам не вистачає джерела електронів. Можливо, помилка збила з пантелику 2H + з H 2 (різниця між 2 до Н і 2 після Н важлива!) , або це могло бути заплутаним Ca 2+ з металом Ca. Наприклад, ця реакція є прекрасною:
\[Ca(s) + H_{2}CO_{3}(aq) \rightarrow CaCO_{3}(s)+ H_{2}(aq)\]
Однак у контексті питання було б дуже дивно мати Са (и) в океані, оскільки лужноземельні метали, як і лужні метали, реагують з водою. Отже, ми маємо багато іонів Ca 2+, Mg 2+ та Na + в океані, але атомних Ca, Mg або Na в океані немає.
Зовнішні посилання
- Академія Хана: Балансування хімічних рівнянь (14 хв)
- Хімія аварійного курсу: стехіометрія (13 хв)