Kemisk ekvation

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 25 december 2020; kontroller kräver 26 redigeringar .

En kemisk ekvation (kemisk reaktionekvation) är ett villkorligt register över en kemisk reaktion med kemiska formler , numeriska koefficienter och matematiska symboler .

Den kemiska reaktionsekvationen ger kvalitativ och kvantitativ information om en kemisk reaktion, reaktanter och reaktionsprodukter; dess sammanställning är baserad på stökiometrins lagar , främst lagen om bevarande av massan av ämnen i kemiska reaktioner. Förutom ekvationerna används kompletta och korta scheman för kemiska reaktioner - villkorliga register som ger en uppfattning om arten av reaktanterna och produkterna, det vill säga kvalitativ information om den kemiska reaktionen.

Historik

I början fanns det inget koncept med kemiska ekvationer, de grundläggande kemiska lagarna var ännu inte kända, men redan under den alkemiska perioden av kemins utveckling började de beteckna kemiska grundämnen med symboler.

Med den fortsatta utvecklingen av kemin förändrades idéer om symboliken för kemiska element , matematisk notation, med kemiska formler . Jean Beguin var den första som föreslog användningen av kemiska ekvationer 1615 i en av de första läroböckerna om kemi , Tyrocinium Chymicum ( principer för kemi ) [1] .

Sent 1700-tal - tidigt 1800-tal - bildandet av stökiometrins lagar . I början av dessa studier var den tyske vetenskapsmannen I. V. Richter . Under sina studentår blev han mycket imponerad av orden från sin lärare, filosofen I. Kant , att det inom vissa områden av naturvetenskapen finns lika mycket sann vetenskap som det finns matematik i den. Richter ägnade sin avhandling åt användningen av matematik i kemi. Richter var inte i huvudsak en kemist och introducerade de första kvantitativa ekvationerna av kemiska reaktioner, började använda termen stökiometri .

Kompileringsregler

För att sammanställa ekvationerna för kemiska reaktioner, förutom att känna till formlerna för reaktanterna och reaktionsprodukterna, är det nödvändigt att välja rätt koefficienter. Detta kan göras med enkla regler [2] . På vänster sida av ekvationen, skriv ner formlerna (formeln) för de ämnen som har ingått i reaktionen, förbind dem med ett plustecken. På höger sida av ekvationen skriver du ner formlerna (formeln) för de bildade ämnena, även de förbundna med ett plustecken. Sätt ett likhetstecken eller en pil mellan delarna i ekvationen. Sedan hittar de koefficienterna - talen framför formlerna för ämnen, så att antalet atomer av samma element på vänster och höger sida av ekvationen är lika.

Följande symboler används för att beteckna olika typer av reaktioner [3] :

" " används när det stökiometriska förhållandet observeras . $=$
" " används för att beteckna en direkt reaktion . $\höger pil$
" " används för att indikera en reaktion som fortsätter i båda riktningarna . $\rightleftarrows$
" " används för att indikera kemisk jämvikt [4] . $\rightleftharpoons$

Lagen om bevarande av massa säger att mängden ämne av varje element före reaktionen är lika med mängden ämne av varje element efter reaktionen. Således måste vänster och höger sida av en kemisk ekvation ha samma antal atomer av ett eller annat grundämne. Den kemiska ekvationen måste vara elektriskt neutral, det vill säga summan av laddningarna på vänster och höger sida av ekvationen måste vara noll.

Symboler över =/→/⇄/⇌ etc.

${\xrightarrow {t))$ betyder att värme behövs.
$\xrightarrow {\text{elektronisk ström))$ betyder att en elektrisk ström är inblandad i reaktionen. I detta fall kan reagensen vara i vilket som helst tillstånd av aggregation. Men det betyder att en elektrisk ström passerar genom en lösning $\xrightarrow {\text{elektrolys}}$
$\xrightarrow {\text{cat.}}$ betecknar användningen av någon ospecificerad katalysator i en reaktion. Om det är nödvändigt att ange en specifik katalysator, istället för "katt". skriv ner dess kemiska formel
$\xrightarrow {p}$ betyder att tryck behövs
$\xrightarrow {hv}$ betyder att det behövs ett kvantum av ljus
$\xrightarrow {\text{fusion}}$ indikerar att alla reagenser är i fast aggregationstillstånd, och bland dem finns det inget vatten
Olika poster kan listas separerade med kommatecken. Till exempel, i ekvationen betyder posten reaktionsmediet ${\ce {6CO2{}+6H2O->[hv,{\text{klorofyll}}]C6H12O6{}+6O2}}$ ${\ce {->[{\text{klorofyll}}]}}$

I beteckningen betyder +Q frigöring av värme, och i beteckningen betyder -Q absorption av värme. Sådana ekvationer kallas termokemiska ekvationer. Om +Q är i slutet betyder detta att reaktionen är exoterm och om -Q - endoterm. ${\textrm {N}}_{2}+3{\textrm {H}}_{2}{\stackrel {\textrm {Fe,t,p}}{\rightleftarrows }}2{\textrm {NH}}_{3}+Q$ ${\textrm {N}}_{2}+{\textrm {O}}_{2}{\stackrel {\textrm {t}}{\rightleftarrows }}2{\textrm {NO}}- Q$

Ett rekord betyder att det inte sker någon reaktion. Även om du kan skriva den högra sidan av ekvationen, lämna fortfarande tecknet ≠, till exempel: ${\textrm {FeO}}+{\textrm {H}}_{2}{\textrm {O}}\neq$ ${\textrm {NaCl+KOH}}\neq {\textrm {NaOH+KCl}}$

Odds

Som regel skrivs kemiska ekvationer med de minsta heltalskoefficienterna. Om det inte finns någon koefficient före den kemiska formeln, antas det att den är lika med en. Att kontrollera materialbalansen, det vill säga antalet atomer på vänster och höger sida, kan vara som följer: en koefficient 1 placeras före den mest komplexa kemiska formeln. Därefter placeras koefficienterna framför formlerna i en sådan sätt att antalet atomer i vart och ett av elementen på vänster och höger sida av ekvationen är lika med . Om en av koefficienterna är bråktal, så ska alla koefficienter multipliceras med talet i bråkkoefficientens nämnare. Om koefficienten är 1 före formeln utelämnas den.

Ett av sätten att utjämna antalet atomer i en kemisk ekvation är valet av koefficienter.

Arrangemang av koefficienter i den kemiska reaktionen av metanförbränning:

1CH4 + O2CO2 + H2O _ _ _ _

\höger pil

Antalet kolatomer på vänster och höger sida är detsamma. Nästa grundämne att balansera är väte. Det finns 4 väteatomer till vänster, 2 till höger, för att utjämna antalet väteatomer, sätt en faktor 2 framför vattnet, som ett resultat:

1CH4 + O2CO2 + 2H2O _ _ _ _

\höger pil

Att kontrollera den korrekta placeringen av koefficienterna i valfri kemisk ekvation utförs genom att räkna antalet syreatomer, om antalet syreatomer är lika på vänster och höger sida, så är koefficienterna korrekt placerade.

1CH4 + 2O2CO2 + 2H2O _ _ _ _

\höger pil

Före CH 4 och CO 2 molekylerna utelämnas koefficienten 1.

CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O

\höger pil

För mer komplexa fall används den matematiska metoden att utjämna reaktioner genom att sammanställa ett system av linjära algebraiska ekvationer och Garcia-metoden (en analog till Gauss matematiska metod).

Redoxreaktioner

Redoxreaktioner är motparallella kemiska reaktioner som inträffar med en förändring i oxidationstillstånden för de atomer som utgör reaktanterna, vilka realiseras genom omfördelning av elektroner mellan den oxiderande atomen och den reducerande atomen. Varje redoxreaktion är en enhet av två motsatta transformationer - oxidation och reduktion, som sker samtidigt och utan separation av den ena från den andra.

När man gör upp en ekvation för en redoxreaktion är det nödvändigt att bestämma reduktionsmedlet, oxidationsmedlet och antalet givna och mottagna elektroner. Som regel väljs koefficienterna med antingen elektronbalansmetoden eller elektronjonbalansmetoden (ibland kallas den senare halvreaktionsmetoden ).

Skriva joniska ekvationer

Joniska ekvationer är kemiska ekvationer där elektrolyter skrivs som dissocierade joner. Joniska ekvationer används för att skriva substitutionsreaktioner och utbytesreaktioner i vattenlösningar. Exempel, utbytesreaktion, interaktion av kalciumklorid och silvernitrat med bildning av en fällning av silverklorid:

CaCl2 (l) + 2AgNO3 (l) Ca(NO3 ) 2 ( l) + 2AgCl (tv)

\höger pil

full jonisk ekvation:

Ca 2+ + 2Cl - + 2Ag + + 2NO3 - Ca 2+ + 2NO3 - + 2AgCl (fast)

\höger pil

Se även

Anteckningar

↑ Crosland, MP Användningen av diagram som kemiska "ekvationer" i föreläsningarna av William Cullen och Joseph Black // Annals of Science : journal. - 1959. - Vol. 15 , nr. 2 . - S. 75-90 . - doi : 10.1080/00033795900200088 .
↑ Kemiska ekvationer / Gabrielyan O.S. Chemistry. 8: e klass. - M. Drofa, 2013. - 288 sid. (sid. 160)
↑ IUPAC Gold Book internetupplaga: " kemisk reaktionsekvation ".
↑ Marshall, Hugh. Föreslagna ändringar av tecken på jämlikhet för användning i kemisk notation // Proceedings of the Royal Society of Edinburgh: tidskrift. - 1902. - Vol. 24 . - S. 85-87 . - doi : 10.1017/S0370164600007720 .

Litteratur

Levitsky M. Kemisternas språk // Kemi och liv. - 2000. - Nr 1. - S.50-52.
Kudryavtsev A. A. Sammanställning av kemiska ekvationer - 4:e upplagan, reviderad. och tillägg, 1968-359 sid.
Berg L. G. Gromakov S. D. Zoroatskaya I. V. Averko-Antonovich I. N. Metoder för att välja koefficienter i kemiska ekvationer - Kazan: Publishing House of Kazan University, 1959.- 148 s.
Leenson I. A. Jämnt eller udda - M .: Chemistry, 1987. - 176 sid.

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk

I bibliografiska kataloger
BNE : XX5158026 BNF : 121441778 GND : 4177120-5 J9U : 987007284923405171 LCCN : sh85022909 NKC : ph561418