Хімія хімічних рівнянь. Як балансувати хімічні рівняння Які ознаки хімічної реакції

Частина I

1. Закон Ломоносова-Лавуазьє - закон збереження маси речовин:

2. Рівняння хімічної реакції – цеумовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул та математичних знаків.

3. Хімічне рівняння має відповідати законузбереження маси речовин, що досягається розстановкою коефіцієнтів у рівнянні реакції.

4. Що показує хімічне рівняння?
1) Які речовини вступають у реакцію.
2) Які речовини утворюються у результаті.
3) Кількісні відносини речовин у реакції, тобто кількості реагуючих і речовин, що утворюються в реакції.
4) Тип хімічної реакції.

5. Правила розміщення коефіцієнтів у схемі хімічної реакції на прикладі взаємодії гідроксиду барію та фосфорної кислоти з утворенням фосфату барію та води.
а) Запишіть схему реакції, тобто формули речовин, що реагують і утворюються:

б) починайте зрівнювати схему реакції з формули солі (якщо вона є). При цьому пам'ятайте, що кілька складних іонів у складі основи або солі позначаються дужками, а їх число індексами за дужками:

в) водень зрівняйте у передостанню чергу:

г) кисень зрівняйте останнім – це індикатор правильного розташування коефіцієнтів.
Перед формулою простої речовини можливий запис дробового коефіцієнта, після чого рівняння необхідно переписати з подвоєними коефіцієнтами.

Частина II

1. Складіть рівняння реакцій, схеми яких:

2. Напишіть рівняння хімічних реакцій:

3. Встановіть відповідність між схемою та сумою коефіцієнтів у хімічній реакції.

4. Встановіть відповідність між вихідними речовинами та продуктами реакції.

5. Що показує рівняння наступної хімічної реакції:

1) Вступили в реакцію гідроксид міді та соляна кислота;
2) Утворилися в результаті реакції сіль та вода;
3) Коефіцієнти перед вихідними речовинами 1 та 2.

6. За допомогою наступної схеми складіть рівняння хімічної реакції, використовуючи подвоєння дробового коефіцієнта:

7. Рівняння хімічної реакції:
4P+5O2=2P2O5
показує кількість речовини вихідних речовин та продуктів, їх масу або об'єм:
1) фосфору – 4 моль або 124 г;
2) оксиду фосфору (V) – 2 моль, 284 г;
3) кисню – 5 моль чи 160 л.

Поговоримо про те, як скласти хімічне рівняння, адже саме вони є основними елементами цієї дисципліни. Завдяки глибокому усвідомленню всіх закономірностей взаємодій та речовин, можна керувати ними, застосовувати їх у різних сферах діяльності.

Теоретичні особливості

Упорядкування хімічних рівнянь - важливий і відповідальний етап, що у восьмому класі загальноосвітніх шкіл. Що має передувати цьому етапу? Перш ніж педагог розповість своїм вихованцям у тому, як скласти хімічне рівняння, важливо познайомити школярів із терміном «валентність», навчити їх визначати цю величину в металів і неметалів, користуючись таблицею елементів Менделєєва.

Складання бінарних формул з валентності

Щоб зрозуміти, як скласти хімічне рівняння по валентності, спочатку потрібно навчитися складати формули сполук, які з двох елементів, користуючись валентністю. Пропонуємо алгоритм, який допоможе впоратися з поставленим завданням. Наприклад, необхідно скласти формулу оксиду натрію.

Спочатку важливо врахувати, що той хімічний елемент, який у назві згадується останнім, у формулі має розташовуватись на першому місці. У нашому випадку першим записуватиметься у формулі натрій, другим кисень. Нагадаємо, що оксидами називають бінарні сполуки, в яких останнім (другим) елементом обов'язково має бути кисень зі ступенем окиснення -2 (валентністю 2). Далі по таблиці Менделєєва необхідно визначити валентність кожного із двох елементів. І тому використовуємо певні правила.

Так як натрій - метал, який знаходиться в головній підгрупі 1 групи, його валентність є постійною величиною, вона дорівнює I.

Кисень - це неметал, оскільки в оксиді він стоїть останнім, для визначення його валентності ми з восьми (кількість груп) віднімаємо 6 (групу, в якій знаходиться кисень), отримуємо, що валентність кисню дорівнює II.

Між певними валентностями знаходимо найменше загальне кратне, потім ділимо його на валентність кожного з елементів, одержуємо їх індекси. Записуємо готову формулу Na2O.

Інструкція зі складання рівняння

А тепер докладніше поговоримо про те, як скласти хімічне рівняння. Спочатку розглянемо теоретичні моменти, а потім перейдемо до конкретних прикладів. Отже, складання хімічних рівнянь передбачає певний порядок процесів.

• 1-й етап. Прочитавши запропоноване завдання, необхідно визначити, які саме хімічні речовини мають бути присутніми у лівій частині рівняння. Між вихідними компонентами ставиться знак "+".
• 2-й етап. Після знаку рівності слід скласти формулу продукту реакції. За виконання таких дій буде потрібно алгоритм складання формул бінарних сполук, розглянутий нами вище.
• 3-й етап. Перевіряємо кількість атомів кожного елемента до та після хімічної взаємодії, у разі потреби ставимо додаткові коефіцієнти перед формулами.

Приклад реакції горіння

Спробуємо розібратися у тому, як скласти хімічне рівняння горіння магнію, використовуючи алгоритм. У лівій частині рівняння записуємо через суму магній та кисень. Не забуваємо про те, що кисень є двоатомною молекулою, тому в нього необхідно поставити індекс 2. Після знаку рівності складаємо формулу одержуваного після реакції продукту. Їм буде в якому першим записаний магній, а другим у формулі поставимо кисень. Далі за таблицею хімічних елементів визначаємо валентність. Магній, що знаходиться у 2 групі (головній підгрупі), має постійну валентність II, у кисню шляхом віднімання 8 - 6 також отримуємо валентність II.

Запис процесу матиме вигляд: Mg+O 2 =MgO.

Щоб рівняння відповідало закону збереження маси речовин, необхідно розставити коефіцієнти. Спочатку перевіряємо кількість кисню до реакції після завершення процесу. Так як було 2 атоми кисню, а утворився всього один, у правій частині перед формулою оксиду магнію необхідно додати коефіцієнт 2. Далі рахуємо число атомів магнію до і після процесу. В результаті взаємодії вийшло 2 магнію, отже, у лівій частині перед простою речовиною магнієм також необхідний коефіцієнт 2.

Підсумковий вид реакції: 2Mg + O2 = 2MgO.

Приклад реакції заміщення

Будь-який конспект хімії містить опис різних видів взаємодій.

На відміну від з'єднання, в заміщенні і в лівій, і в правій частині рівняння буде дві речовини. Допустимо, необхідно написати реакцію взаємодії між цинком та Алгоритм написання використовуємо стандартний. Спочатку в лівій частині через суму пишемо цинк і соляну кислоту, у правій частині складаємо формули одержуваних продуктів реакції. Так як в електрохімічному ряді напруг металів цинк розташовується до водню, у цьому процесі він витісняє з кислоти молекулярний водень, утворює хлорид цинку. В результаті отримуємо наступний запис: Zn + HCL = ZnCl2 + H2.

Тепер переходимо до вирівнювання кількості атомів кожного елемента. Так як у лівій частині хлору був один атом, а після взаємодії їх стало два перед формулою соляної кислоти необхідно поставити коефіцієнт 2.

Через війну отримуємо готове рівняння реакції, відповідне закону збереження маси речовин: Zn+2HCL=ZnCl 2 +H 2 .

Висновок

Типовий конспект з хімії обов'язково містить кілька хімічних перетворень. Жоден розділ цієї науки не обмежується простим словесним описом перетворень, процесів розчинення, випарювання, обов'язково все підтверджується рівняннями. Специфіка хімії полягає в тому, що всі процеси, що відбуваються між різними неорганічними або органічними речовинами, можна описати за допомогою коефіцієнтів, індексів.

Чим відрізняється від інших наук хімія? Хімічні рівняння допомагають не тільки описувати перетворення, що відбуваються, а й проводити за ними кількісні обчислення, завдяки яким можна здійснювати лабораторне та промислове отримання різних речовин.

Реакції між різного роду хімічними речовинами та елементами є одним із головних предметів вивчення хімії. Щоб зрозуміти, як скласти рівняння реакції та використовувати їх у своїх цілях, необхідно досить глибоке розуміння всіх закономірностей при взаємодії речовин, а також процесів з хімічними реакціями.

Складання рівнянь

Одним із способів вираження хімічної реакції є хімічне рівняння. У ньому записується формула вихідної речовини та продукту, коефіцієнти, які показують, яка кількість молекул має кожну речовину. Усі відомі хімічні реакції поділяються на чотири типи: заміщення, з'єднання, обмін та розкладання. Серед них виділяють: окислювально-відновні, екзогенні, іонні, оборотні, незворотні тощо.

Докладніше про те, як складати рівняння хімічних реакцій:

1. Необхідно визначити назву речовин, що взаємодіють між собою в реакції. Пишемо їх у лівій частині нашого рівняння. Як приклад розглянемо хімічну реакцію, яка утворилася між сірчаною кислотою та алюмінієм. Реагенти маємо зліва: H2SO4+Al. Далі пишемо знак рівно. У хімії ви можете зустріти знак «стрілочка», яка вказує праворуч, або ж спрямовані протилежно дві стрілки, вони означають «оборотність». Результат взаємодії металу та кислоти – сіль та водень. Отримані після реакції продукти запиши після знака "рівно", тобто праворуч. H2SO4 + Al = H2 + Al2 (SO4)3. Отже, у нас видно схему реакції.
2. Для складання хімічного рівняння обов'язково необхідно визначити коефіцієнти. Повернімося до попередньої схеми. Подивимося на її ліву частину. У складі сірчаної кислоти містяться атоми водню, кисню та сірки, у приблизному співвідношенні 2:4:1. У правій частині – 3 атоми сірки та 12 атомів кисню в солі. Два атоми водню міститься у молекулі газу. У лівій частині співвідношення цих елементів становить2:3:12
3. Для зрівнювання кількості атомів кисню та сірки, які у складі сульфату алюмінію (III), необхідно поставити перед кислотою в ліву частину рівняння коефіцієнт 3. Тепер у нас у лівій частині є 6 атомів водню. Для того, щоб зрівняти кількість елементів водню, потрібно поставити 3 перед воднем у правій частині рівняння.
4. Тепер залишилося лише зрівняти кількість алюмінію. Оскільки до складу солі входить два атоми металу, то в лівій частині перед алюмінієм виставляємо коефіцієнт 2. У результаті ми отримаємо рівняння реакції цієї схеми: 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2

Зрозумівши основні принципи як скласти рівняння реакції хімічних речовин, надалі не викличе особливих труднощів записати будь-яку, навіть саму екзотичну, з точки зору хімії, реакцію.

Хімія – це наука про речовини, їх властивості та перетворення .
Тобто, якщо з навколишніми речовинами нічого не відбувається, то це не стосується хімії. Але що означає «нічого не відбувається»? Якщо в полі нас раптом застала гроза, і ми всі промокли, як то кажуть «до нитки», то це чи не перетворення: адже одяг був сухим, а став мокрим.

Якщо, наприклад взяти залізний цвях, обробити його напилком, а потім зібрати залізна тирса (Fe) , то це так само не перетворення: був цвях – став порошок. Але якщо після цього зібрати прилад та провести одержання кисню (Про 2): нагріти перманганат калію(КМПО 4)і зібрати в пробірку кисень, а потім в неї помістити розпечені «до червона» ці залізні тирсу, то вони спалахнуть яскравим полум'ям і після згоряння перетворяться на порошок бурого кольору. І це так само перетворення. То де ж хімія? Незважаючи на те, що в цих прикладах змінюється форма (залізний цвях) та стан одягу (сухий, мокрий) – це не перетворення. Справа в тому, що сам по собі цвях як був речовиною (залізо), так ним і залишився, незважаючи на іншу свою форму, а воду від дощу як увібрала наш одяг, так потім його і випарувала в атмосферу. Сама вода не змінилася. То що таке перетворення з погляду хімії?

Перетвореннями з погляду хімії називаються такі явища, що супроводжуються зміною складу речовини. Візьмемо як приклад той самий цвях. Не важливо, яку форму він набув після обробки напилком, але після того, як зібрані від нього залізна тирсапомістили в атмосферу кисню - він перетворився на оксид заліза(Fe 2 O 3 ) . Значить, щось таки змінилося? Так, змінилося. Була речовина цвях, але під впливом кисню сформувалася нова речовина – оксид елементазаліза. Молекулярне рівнянняцього перетворення можна відобразити такими хімічними символами:

4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)

Для непосвяченої в хімії людини відразу виникають питання. Що таке "молекулярне рівняння", що таке Fe? Чому поставлені цифри "4", "3", "2"? Що таке маленькі цифри «2» та «3» у формулі Fe 2 O 3 ? Це означає, що настав час у всьому розібратися по порядку.

Хімічні елементи знаки.

Незважаючи на те, що хімію починають вивчати у 8-му класі, а деякі навіть раніше, багатьом відомий великий російський хімік Д. І. Менделєєв. І, звичайно ж, його знаменита «Періодична система хімічних елементів». Інакше простіше її називають «Таблиця Менделєєва».

У цій таблиці, у порядку, розташовуються елементи. На цей час їх відомо близько 120. Назви багатьох елементів нам були відомі ще давно. Це залізо, алюміній, кисень, вуглець, золото, кремній. Раніше ми не замислюючись, застосовували ці слова, ототожнюючи їх з предметами: залізний болт, алюмінієвий дріт, кисень в атмосфері, золоте кільце і т.д. і т.д. Але насправді всі ці речовини (болт, дріт, кільце) складаються з відповідних елементів. Весь феномен полягає в тому, що елемент не можна доторкнутися, взяти в руки. Як же так? У таблиці Менделєєва вони є, а взяти їх не можна! Так, саме так. Хімічний елемент – це абстрактне (тобто абстрактне) поняття, і використовують у хімії, втім як та інших науках, для розрахунків, складання рівнянь, під час вирішення завдань. Кожен елемент відрізняється від іншого тим, що для нього характерна своя Електронна конфігурація атома.Кількість протонів в ядрі атома дорівнює кількості електронів у його орбіталях. Наприклад, водень – елемент №1. Його атом складається з 1-го протону та 1-го електрона. Гелій – елемент №2. Його атом складається з 2-х протонів та 2-х електронів. Літій – елемент №3. Його атом складається з 3-х протонів та 3-х електронів. Дармштадтій – елемент №110. Його атом складається з 110 протонів і 110 електронів.

Кожен елемент позначається певним символом, латинськими літерами, і має певне прочитання у перекладі з латинської. Наприклад, водень має символ «Н»читається як «гідрогеніум» або «аш». Кремній має символ Si читається як силіціум. Ртутьмає символ "Нg"і читається як «гідаргірум». І так далі. Всі ці позначення можна знайти у будь-якому підручнику хімії за 8-й клас. Для нас зараз головне усвідомити те, що при складанні хімічних рівнянь необхідно оперувати вказаними символами елементів.

Прості та складні речовини.

Позначаючи одиничними символами хімічних елементів різні речовини (Hg ртуть, Fe залізо, Cu мідь, Zn цинк, Al алюміній) ми по суті позначаємо прості речовини, тобто речовини, що складаються з атомів одного виду (що містять одну й ту саму кількість протонів і нейтронів в атомі). Наприклад, якщо у взаємодію вступають речовини залізо та сірка, то рівняння набуде наступної форми запису:

Fe + S = FeS (2)

До простих речовин відносяться метали (К, Na, Mg, Ag), а так само неметали (S, P, Si, Cl 2 , N 2 , O 2 , H 2). Причому слід звернути
особливу увагу те що, що це метали позначаються одиничними символами: К, Ва, Са, Аl, V, Mg тощо., а неметали – чи простими символами: C,S,P чи можуть мати різні індекси, які вказують на їхня молекулярна будова: H 2 , Сl 2 , О 2 , J 2 , P 4 , S 8 . Надалі це матиме дуже велике значення при складанні рівнянь. Зовсім не важко здогадатися, що складними речовинами є речовини, утворені з атомів різного виду, наприклад,

1). Оксиди:
оксид алюмінію Al 2 O 3 ,

оксид натрію Na 2 O,
оксид міді CuO,
оксид цинку ZnO,
оксид титану Ti 2 O 3 ,
чадний газабо оксид вуглецю (+2) CO,
оксид сірки (+6) SO 3

2). Підстави:
гідроксид заліза(+3) Fe(OH) 3 ,
гідроксид міді Cu(OH) 2 ,
гідроксид калію або луг каліюКOH,
гідроксид натрію NaOH.

3). Кислоти:
соляна кислота HCl,
сірчиста кислота H 2 SO 3 ,
азотна кислота HNO 3

4). Солі:
тіосульфат натрію Na 2 S 2 O 3 ,
сульфат натріюабо глауберова сіль Na 2 SO 4 ,
карбонат кальціюабо вапнякСаCO 3,
хлорид міді CuCl 2

5). Органічні речовини:
ацетат натріюСН 3 СООNa,
метанСН 4 ,
ацетиленЗ 2 Н 2 ,
глюкозаЗ 6 Н 12 Про 6

Нарешті, як ми з'ясували структуру різних речовин, можна розпочинати складання хімічних рівнянь.

Хімічний рівняння.

Саме слово «рівняння» похідне від слова «зрівняти», тобто. розділити щось на рівні частини. У математиці рівняння становлять чи не сутність цієї науки. Наприклад, можна навести таке просте рівняння, в якому ліва і права частини дорівнюватимуть «2»:

40: (9 + 11) = (50 х 2): (80 - 30);

І в хімічних рівняннях той самий принцип: ліва і права частини рівняння повинні відповідати однаковим кількостям атомів, що беруть у них елементи. Або якщо наводиться іонне рівняння, то в ньому число частиноктак само має відповідати цій вимогі. Хімічним рівнянням називається умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул та математичних знаків. Хімічне рівняння за своєю суттю відбиває ту чи іншу хімічну реакцію, тобто процес взаємодії речовин, у яких виникають нові речовини. Наприклад, необхідно написати молекулярне рівнянняреакції, в якій беруть участь хлорид баріюСl 2 і сірчана кислота H 2 SO 4. Внаслідок цієї реакції утворюється нерозчинний осад – сульфат барію SO 4 і соляна кислотаНСl:

Сl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2НСl (3)

Насамперед необхідно усвідомити, що велика цифра «2», що стоїть перед речовиною НСl називається коефіцієнтом, а малі цифри «2», «4» під формулами ВаСl 2 , H 2 SO 4 ,BaSO 4 називаються індексами. І коефіцієнти та індекси в хімічних рівняннях виконують роль множників, а не доданків. Щоб правильно записати хімічне рівняння, необхідно розставити коефіцієнти у рівнянні реакції. Тепер приступимо до підрахунку атомів елементів у лівій та правій частинах рівняння. У лівій частині рівняння: у речовині Сl 2 містяться 1 атом барію (В), 2 атома хлору (Сl). У речовині H 2 SO 4: 2 атоми водню (Н), 1 атом сірки (S) та 4 атоми кисню (О) . У правій частині рівняння: у речовині BaSO 4 1 атом барію (В) 1 атом сірки (S) та 4 атоми кисню (О), у речовині НСl: 1 атом водню (Н) та 1 атом хлору (Сl). Звідки випливає, що у правій частині рівняння кількість атомів водню та хлору вдвічі менша, ніж у лівій частині. Отже, перед формулою НСl у правій частині рівняння необхідно встановити коефіцієнт «2». Якщо тепер скласти кількості атомів елементів, що беруть участь у даній реакції, і ліворуч і праворуч, то отримаємо наступний баланс:

У обох частинах рівняння кількості атомів елементів, що у реакції, рівні, отже воно складено правильно.

Хімічні рівняння та хімічні реакції

Як ми з'ясували, хімічні рівняння є відбитком хімічних реакцій. Хімічними реакціями називаються такі явища, у яких відбувається перетворення одних речовин на інші. Серед їх різноманіття можна виділити два основні типи:

1). Реакції з'єднання
2). Реакції розкладання.

У переважній більшості хімічні реакції належать до реакцій приєднання, оскільки з окремо взятим речовиною рідко можуть відбуватися зміни у його складі, якщо вона піддається впливам ззовні (розчиненню, нагріванню, дії світла). Ніщо так не характеризує хімічне явище або реакцію, як зміни, що відбуваються при взаємодії двох і більше речовин. Такі явища можуть здійснюватися спонтанно і супроводжуватися підвищенням або зниженням температури, світловими ефектами, зміною кольору, утворенням осаду, виділенням газоподібних продуктів, шумом.

Для наочності наведемо кілька рівнянь, що відбивають процеси реакцій сполуки, у яких виходять хлорид натрію(NaCl), хлорид цинку(ZnCl 2), осад хлориду срібла(AgCl), хлорид алюмінію(AlCl 3)

Cl 2 + 2Nа = 2NaCl (4)

СuCl 2 + Zn = ZnCl 2 + Сu (5)

AgNO 3 + КCl = AgCl + 2KNO 3 (6)

3HCl + Al(OH) 3 = AlCl 3 + 3Н 2 Про (7)

Серед реакцій сполуки слід особливо відзначити наступні : заміщення (5), обміну (6), і як окремий випадок реакції обміну – реакцію нейтралізації (7).

До реакцій заміщення відносяться такі, при здійсненні якої атоми простої речовини замінюють атоми одного з елементів у складній речовині. У прикладі (5) атоми цинку заміщають з розчину СuCl 2 атоми міді, при цьому цинк переходить в розчинну сіль ZnCl 2 а мідь виділяється з розчину в металевому стані.

До реакцій обміну відносяться такі реакції, при яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами. У разі реакції (6) розчинні солі AgNO 3 та КCl при зливанні обох розчинів утворюють нерозчинний осад солі AgCl. При цьому вони обмінюються своїми складниками – катіонами та аніонами. Катіони калію К + приєднуються до аніонів NO 3, а катіони срібла Ag + - до аніонів Cl-.

До особливого, окремого випадку, реакцій обміну відноситься реакція нейтралізації. До реакцій нейтралізації відносяться такі реакції, у процесі яких кислоти реагують з основами, у результаті утворюється сіль та вода. У прикладі (7) соляна кислота HCl , реагуючи з основою Al(OH) 3 утворює сіль AlCl 3 та воду. При цьому катіони алюмінію Al 3+ від основи обмінюються з аніонами Сl від кислоти. У результаті відбувається нейтралізація соляної кислоти

До реакцій розкладання відносяться такі, при якому з одного складного утворюються два і нові простих або складних речовин, але більш простого складу. Як реакції можна навести такі, у процесі яких розкладаються 1). Нітрат калію(КNO 3) з утворенням нітриту калію (КNO 2) та кисню (O 2); 2). Перманганат калію(KMnO 4): утворюються манганат калію (До 2 МnO 4), оксид марганцю(MnO 2) та кисень (O 2); 3). Карбонат кальцію або мармур; у процесі утворюються вуглекислийгаз(CO 2) та оксид кальцію(СаО)

2КNO 3 = 2КNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 = До 2 МnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
СаCO 3 = CaO + CO 2 (10)

У реакції (8) зі складної речовини утворюється одна складна та одна проста. У реакції (9) – два складні та одне просте. У реакції (10) – дві складні речовини, але простіших за складом

Розкладаються всі класи складних речовин:

1). Оксиди: оксид срібла 2Ag 2 O = 4Ag + O 2 (11)

2). Гідроксиди: гідроксид заліза 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)

3). Кислоти: сірчана кислота H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O (13)

4). Солі: карбонат кальціюСаCO 3 = СаO + CO 2 (14)

5). Органічні речовини: спиртове бродіння глюкози

З 6 Н 12 О 6 = 2С 2 Н 5 ОH + 2CO 2 (15)

Згідно з іншою класифікацією, всі хімічні реакції можна розділити на два типи: реакції, що йдуть з виділенням теплоти, їх називають екзотермічні, та реакції, що йдуть з поглинанням теплоти – ендотермічні. Критерієм таких процесів є тепловий ефект реакції.Зазвичай, до екзотермічним реакцій ставляться реакції окиснення, тобто. взаємодії з киснем, наприклад згоряння метану:

СН 4 + 2O 2 = СО 2 + 2Н 2 Про + Q (16)

а до ендотермічних реакцій - реакції розкладання, що вже наводяться вище (11) - (15). Знак Q в кінці рівняння вказує на те, чи виділяється теплота в процесі реакції (+Q) або поглинається (-Q):

СаCO 3 = СаO+CO 2 - Q (17)

Можна також розглядати всі хімічні реакції на кшталт зміни ступеня окислення, що у їх перетвореннях елементів. Наприклад, реакції (17) які у ній елементи не змінюють свої ступеня окислення:

Са +2 C +4 O 3 -2 = Са +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)

А в реакції (16) елементи змінюють свої ступені окислення:

2Mg 0 + O 2 0 = 2Mg +2 O -2

Реакції такого типу відносяться до окисно-відновним . Вони розглядатимуться окремо. Для складання рівнянь щодо реакцій такого типу необхідно використовувати метод напівреакційта застосовувати рівняння електронного балансу.

Після приведення різних типів хімічних реакцій можна приступати до принципу складання хімічних рівнянь, інакше, добору коефіцієнтів у лівій та правій їх частинах.

Механізми складання хімічних рівнянь.

До якого типу не належала та чи інша хімічна реакція, її запис (хімічне рівняння) має відповідати умові рівності кількості атомів до реакції і після реакції.

Існують такі рівняння (17), які вимагають зрівнювання, тобто. розміщення коефіцієнтів. Але в більшості випадків, як у прикладах (3), (7), (15), необхідно робити дії, спрямовані на вирівнювання лівої та правої частин рівняння. Якими принципами необхідно керуватися в таких випадках? Чи існує якась система у підборі коефіцієнтів? Існує і не одна. До таких систем належать:

1). Підбір коефіцієнтів за заданими формулами.

2). Складання по валентностях реагуючих речовин.

3). Складання за ступенями окиснення реагуючих речовин.

У першому випадку вважається, що нам відомі формули реагуючих речовин як до реакції, так і після. Наприклад, дано таке рівняння:

N 2 + О 2 →N 2 О 3 (19)

Вважається, що доки не встановлено рівність між атомами елементів до реакції і після, знак рівності (=) у рівнянні не ставиться, а замінюється стрілкою (→). Тепер приступимо до власне зрівнювання. У лівій частині рівняння є 2 атоми азоту (N 2) і два атоми кисню (О 2), а в правій – два атоми азоту (N 2) і три атоми кисню (О 3). За кількістю атомів азоту його зрівнювати не треба, але по кисню необхідно досягти рівності, оскільки до реакції їх брали участь два атоми, а після реакції стали три атоми. Складемо таку схему:

до реакції після реакції
Про 2 Про 3

Визначимо найменше кратне між даними кількостями атомів, це буде «6».

Про 2 Про 3
\ 6 /

Розділимо це число у лівій частині рівняння по кисню на «2». Отримаємо число «3», поставимо його в рівняння, що розв'язується:

N 2 + 3О 2 →N 2 О 3

Також розділимо число «6» для правої частини рівняння на «3». Отримаємо число «2», так само поставимо його в рівняння, що розв'язується:

N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3

Кількості атомів кисню і в лівій і правій частинах рівняння стали рівні, відповідно по 6 атомів:

Але кількість атомів азоту в обох частинах рівняння не відповідатиме один одному:

У лівій – два атоми, у правій – чотири атоми. Отже, щоб досягти рівності, необхідно подвоїти кількість азоту в лівій частині рівняння, поставивши коефіцієнт «2»:

Таким чином, рівність по азоту дотримано і в цілому, рівняння набуде вигляду:

2N 2 + 3О 2 → 2N 2 Про 3

Тепер у рівнянні можна замість стрілки поставити знак рівності:

2N 2 + 3О 2 = 2N 2 О 3 (20)

Наведемо інший приклад. Дано наступне рівняння реакції:

Р + Cl 2 → РCl 5

У лівій частині рівняння є 1 атом фосфору (Р) та два атоми хлору (Cl 2), а в правій – один атом фосфору (Р) та п'ять атомів кисню (Cl 5). За кількістю атомів фосфору його зрівнювати не треба, але по хлору необхідно досягти рівності, оскільки до реакції їх брало участь два атоми, а після реакції стало п'ять атомів. Складемо таку схему:

до реакції після реакції
Cl 2 Cl 5

Визначимо найменше кратне між даними кількостями атомів, це буде «10».

Cl 2 Cl 5
\ 10 /

Розділимо це число у лівій частині рівняння по хлору на «2». Отримаємо число «5», поставимо його в рівняння, що розв'язується:

Р + 5Cl 2 → РCl 5

Також розділимо число «10» для правої частини рівняння на «5». Отримаємо число «2», так само поставимо його в рівняння, що розв'язується:

Р + 5Cl 2 → 2РCl 5

Кількості атомів хлору і в лівій і правій частинах рівняння стали рівні, відповідно по 10 атомів:

Але кількість атомів фосфору в обох частинах рівняння не відповідатиме один одному:

Отже, щоб досягти рівності, необхідно подвоїти кількість фосфору в лівій частині рівняння, поставивши коефіцієнт «2»:

Таким чином, рівність за фосфором дотримано і в цілому, рівняння набуде вигляду:

2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)

При складанні рівнянь за валентностями необхідно дати визначення валентностіта встановити значення для найбільш відомих елементів. Валентність – це одне з раніше застосовуваних понять, нині у низці шкільних програм немає. Але з його допомогою легше пояснити принципи складання рівнянь хімічних реакцій. Під валентністю розуміють число хімічних зв'язків, які той чи інший атом може утворювати з іншим або іншими атомами . Валентність не має знака (+ або -) і позначається римськими цифрами, як правило, над символами хімічних елементів, наприклад:

Звідки беруться ці значення? Як їх застосовувати при складанні хімічних рівнянь? Числові значення валентностей елементів збігаються зі своїми номером групи Періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва (Таблиця 1).

Для інших елементів значення валентностейможуть мати інші значення, але ніколи не більше за номер групи, в якій вони розташовані. Причому для парних номерів груп (IV і VI) валентності елементів приймають лише парні значення, а непарних – можуть мати як парні, і непарні значення (Таблица.2).

Звичайно ж, значення валентностей для деяких елементів мають винятки, але в кожному конкретному випадку ці моменти зазвичай обмовляються. Тепер розглянемо загальний принцип складання хімічних рівнянь по заданим валентностям тих чи інших елементів. Найчастіше цей метод прийнятний у разі складання рівнянь хімічних реакцій сполуки простих речовин, наприклад, при взаємодії з киснем ( реакції окислення). Допустимо, необхідно відобразити реакцію окислення алюмінію. Але нагадаємо, що метали позначаються одиничними атомами (Al), а неметали, що у газоподібному стані – з індексами «2» - (Про 2). Спочатку напишемо загальну схему реакції:

Al + Про 2 →AlО

На даному етапі ще не відомо, яке правильне написання має бути у оксиду алюмінію. І саме на даному етапі нам на допомогу прийде знання валентностей елементів. Для алюмінію та кисню проставимо їх над передбачуваною формулою цього оксиду:

III II
Al Про

Після чого «хрест» на «хрест» у цих символів елементів поставимо внизу відповідні індекси:

III II
Al 2 Про 3

Склад хімічної сполуки Al 2 Про 3 визначено. Подальша схема рівняння реакції набуде вигляду:

Al+ Про 2 →Al 2 Про 3

Залишається лише зрівняти ліву та праву його частини. Вчинимо таким самим способом, як у разі складання рівняння (19). Кількість атомів кисню зрівняємо, вдаючись до знаходження найменшого кратного:

до реакції після реакції

Про 2 Про 3
\ 6 /

Розділимо це число у лівій частині рівняння по кисню на «2». Отримаємо число «3», поставимо його у розв'язуване рівняння. Також розділимо число «6» для правої частини рівняння на «3». Отримаємо число «2», так само поставимо його в рівняння, що розв'язується:

Al + 3О 2 → 2Al 2 Про 3

Щоб досягти рівності по алюмінію, необхідно скоригувати його кількість у лівій частині рівняння, поставивши коефіцієнт «4»:

4Al + 3О 2 → 2Al 2 Про 3

Таким чином, рівність по алюмінію та кисню дотримано і в цілому, рівняння набуде остаточного вигляду:

4Al + 3О 2 = 2Al 2 Про 3 (22)

Застосовуючи метод валентностей, можна прогнозувати, яка речовина утворюється в процесі хімічної реакції, як виглядатиме її формула. Припустимо, в реакцію сполуки вступили азот та водень з відповідними валентностями III та I. Напишемо загальну схему реакції:

N 2 + Н 2 → N

Для азоту та водню проставимо валентності над передбачуваною формулою цієї сполуки:

Як і раніше «хрест» на «хрест» у цих символів елементів поставимо внизу відповідні індекси:

III І
N Н 3

Подальша схема рівняння реакції набуде вигляду:

N 2 + Н 2 → NН 3

Зрівнюючи вже відомим способом, через найменше кратне для водню, що дорівнює «6», отримаємо шукані коефіцієнти, і рівняння в цілому:

N 2 + 3Н 2 = 2NН 3 (23)

При складанні рівнянь по ступеням окисленняреагують речовин необхідно нагадати, що ступенем окиснення того чи іншого елемента називається кількість прийнятих або відданих у процесі хімічної реакції електронів. Ступінь окислення у сполукахв основному чисельно збігається зі значеннями валентностей елемента. Але вирізняються знаком. Наприклад, для водню валентність дорівнює I, а ступінь окиснення (+1) або (-1). Для кисню валентність дорівнює II, а ступінь окиснення (-2). Для азоту валентності рівні I,II,III,IV,V, а ступеня окислення (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) і т.д. . Ступені окислення елементів, що найчастіше застосовуються в рівняннях, наведені в таблиці 3.

У разі реакцій сполуки принцип складання рівнянь за ступенями окислення такий самий, як і при складанні за валентностями. Наприклад, наведемо рівняння реакції окиснення хлору киснем, у якій хлор утворює сполуку зі ступенем окиснення +7. Запишемо передбачуване рівняння:

Cl 2 + Про 2 → ClО

Поставимо над передбачуваною сполукою ClО ступеня окислення відповідних атомів:

Як і в попередніх випадках встановимо, що шукана формула з'єднаннянабуде вигляду:

7 -2
Cl 2 Про 7

Рівняння реакції набуде наступного вигляду:

Cl 2 + Про 2 → Cl 2 Про 7

Зрівнюючи по кисню, знайшовши найменше кратне між двома і семи, що дорівнює «14», встановимо в результаті рівність:

2Cl 2 + 7О 2 = 2Cl 2 Про 7 (24)

Дещо інший спосіб необхідно застосовувати зі ступенями окиснення при складанні реакцій обміну, нейтралізації, заміщення. У ряді випадків надається важко дізнатися: які сполуки утворюються при взаємодії складних речовин?

Як дізнатися: що вийде у процесі реакції?

Справді, як дізнатися: які продукти реакції можуть виникнути під час конкретної реакції? Наприклад, що утворюється при взаємодії нітрату барію та сульфату калію?

(NО 3) 2 + К 2 SO 4 → ?

Можливо К 2 (NО 3) 2 + SO 4 ? Або + NО 3 SO 4 + К 2 ? Чи ще щось? Звичайно ж, у процесі цієї реакції утворюються сполуки: SO 4 і КNО 3 . А де це відомо? Як правильно написати формули речовин? Почнемо з того, що найчастіше не береться до уваги: ​​з самого поняття «реакція обміну». Це означає, що з даних реакціях речовини змінюються друг з одним складовими частинами. Оскільки реакції обміну здебільшого здійснюються між основами, кислотами або солями, то частинами, якими вони будуть змінюватися, є катіони металів (Na + , Mg 2+ ,Al 3+ ,Ca 2+ ,Cr 3+), іонів Н + або ВІН - , аніонів – залишків кислот, (Cl - , NO 3 2- , SO 3 2- , SO 4 2- , CO 3 2- , PO 4 3-). Загалом реакцію обміну можна навести в наступному записі:

Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)

Де Kt1 і Kt2 – катіони металів (1) та (2), а An1 та An2 – відповідні їм аніони (1) та (2). При цьому обов'язково треба враховувати, що в з'єднаннях до реакції та після реакції на першому місці завжди встановлюються катіони, а аніони – на другому. Отже, якщо вступить у реакцію хлорид каліюі нітрат сріблаобидва в розчиненому стані

KCl + AgNO 3 →

то в процесі її утворюються речовини KNO 3 і AgCl і відповідне рівняння набуде вигляду:

KCl + AgNO 3 =KNO 3 + AgCl (26)

При реакціях нейтралізації протони від кислот (Н+) з'єднуватимуться з аніонами гідроксилу (ОН-) з утворенням води (Н2О):

НCl + КОН = КCl + Н 2 O (27)

Ступені окислення катіонів металів та заряди аніонів кислотних залишків зазначені в таблиці розчинності речовин (кислот, солей та основ у воді). По горизонталі наведено катіони металів, а по вертикалі – аніони кислотних залишків.

Виходячи з цього, при складанні рівняння реакції обміну, необхідно спочатку в лівій його частині встановити ступеня окислення частинок, що приймають у цьому хімічному процесі. Наприклад, потрібно написати рівняння взаємодії між хлоридом кальцію і карбонатом натрію. Складемо вихідну схему цієї реакції:

СаCl + NaСО3 →

Са 2+ Cl - + Nа + СО 3 2- →

Здійснивши вже відому дію «хрест»-на-«хрест», визначимо реальні формули вихідних речовин:

СаCl 2 + Nа 2 3 →

Виходячи з принципу обміну катіонами і аніонами (25), встановимо попередні формули речовин, що утворюються в ході реакції:

СаCl 2 + Na 2 СО 3 → СаСО 3 + NaCl

Над їхніми катіонами та аніонами проставимо відповідні заряди:

Са 2+ 3 2 - + Nа + Cl -

Формули речовинзаписані правильно, відповідно до зарядів катіонів та аніонів. Складемо повне рівняння, зрівнявши ліву та праву його частини по натрію та хлору:

СаCl 2 + Nа 2 СО 3 = СаСО 3 + 2NаCl (28)

Як інший приклад наведемо рівняння реакції нейтралізації між гідроксидом барію та ортофосфорною кислотою:

ВАОН + НРО 4 →

Над катіонами та аніонами проставимо відповідні заряди:

2+ ВІН - + Н + РВ 4 3- →

Визначимо реальні формули вихідних речовин:

(ОН) 2 + Н 3 РО 4 →

Виходячи з принципу обміну катіонами і аніонами (25), встановимо попередні формули речовин, що утворюються в ході реакції, враховуючи, що при реакції обміну однією з речовин обов'язково повинна бути вода:

(ОН) 2 + Н 3 РО 4 → 2+ РО 4 3- + Н 2 O

Визначимо правильний запис формули солі, що утворилася у процесі реакції:

(ОН) 2 + Н 3 РО 4 → 3 (РО 4) 2 + Н 2 O

Зрівняємо ліву частину рівняння по барію:

3 (ОН) 2 + Н 3 РО 4 → 3 (РО 4) 2 + Н 2 O

Оскільки в правій частині рівняння залишок ортофосфорної кислоти взятий двічі (РО 4) 2 , то зліва необхідно також подвоїти її кількість:

3 (ОН) 2 + 2Н 3 РО 4 → 3 (РО 4) 2 + Н 2 O

Залишилося привести у відповідність кількість атомів водню та кисню у правій частині води. Так як ліворуч загальна кількість атомів водню дорівнює 12, то праворуч воно так само повинно відповідати дванадцяти, тому перед формулою води необхідно поставити коефіцієнт«6» (оскільки у молекулі води вже є 2 атоми водню). По кисню так само дотримано рівність: зліва 14 і праворуч 14. Отже, рівняння має правильну форму запису:

3 (ОН) 2 + 2Н 3 РО 4 → 3 (РО 4) 2 + 6Н 2 O (29)

Можливість здійснення хімічних реакцій

Світ складається з безлічі речовин. Незліченна так само кількість варіантів хімічних реакцій між ними. Але чи можемо ми, написавши на папері те чи інше рівняння, стверджувати, що йому відповідатиме хімічна реакція? Існує помилкова думка, що якщо правильно розставити коефіцієнтив рівнянні, воно буде здійсненно і на практиці. Наприклад, якщо взяти розчин сірчаної кислотиі опустити в нього цинк, то можна спостерігати процес виділення водню:

Zn+ H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 (30)

Але якщо в цей розчин опустити мідь, то процес виділення газу спостерігатися не буде. Реакція неможлива.

Cu+ H 2 SO 4 ≠

У випадку, якщо буде взята концентрована сірчана кислота, вона реагуватиме з міддю:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2Н 2 O (31)

У реакції (23) між газами азотом та воднем спостерігається термодинамічна рівновага,тобто. скільки молекуламіаку NН 3 утворюється в одиницю часу, стільки ж їх і розпадеться назад на азот та водень. Зміщення хімічної рівновагиможна досягти підвищенням тиску і зниженням температури

N 2 + 3Н 2 = 2NН 3

Якщо взяти розчин гідроксиду каліюі прилити до нього розчин сульфату натрію, то ніяких змін спостерігатися не буде, реакція не здійсниться:

КОН + Na 2 SO 4 ≠

Розчин хлориду натріюпри взаємодії з бромом не утворюватиме бром, незважаючи на те, що дана реакція може бути віднесена до реакції заміщення:

NaCl + Br 2 ≠

У чому причини таких невідповідностей? Справа в тому, що виявляється недостатньо лише правильно визначати формули сполук, необхідно знати специфіку взаємодії металів з кислотами, вміло користуватися таблицею розчинності речовин, знати правила заміщення серед активності металів і галогенів. У цій статті викладаються лише основні принципи як розставити коефіцієнти у рівняннях реакцій, як написати молекулярні рівняння, як визначити склад хімічної сполуки.

Хімія, як наука, надзвичайно різноманітна та багатогранна. У наведеній статті відображена лише мала частина процесів, що відбуваються у реальному світі. Не розглянуті типи , термохімічні рівняння, електроліз,процеси органічного синтезу та багато, багато іншого. Але про це у наступних статтях.

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Для опису хімічних реакцій, що протікають, складаються рівняння хімічних реакцій. У них ліворуч від знака рівності (або стрілки →) записуються формули реагентів (речовин, що вступають у реакцію), а праворуч – продукти реакції (речовини, що вийшли після хімічної реакції). Оскільки йдеться про рівняння, то кількість атомів у лівій частині рівняння має дорівнювати тому, що є в правому. Тому після складання схеми хімічної реакції (записи реагентів та продуктів) виробляють підстановку коефіцієнтів, щоб зрівняти кількість атомів.

Коефіцієнти є числа перед формулами речовин, що вказують на число молекул, які вступають у реакцію.

Наприклад, нехай у хімічній реакції газ водень (H2) реагує з газом киснем (O2). В результаті утворюється вода (H2O). Схема реакціївиглядатиме так:

H 2 + O 2 → H 2 O

Зліва знаходиться по два атоми водню та кисню, а праворуч два атоми водню і лише один кисню. Припустимо, що в результаті реакції на одну молекулу водню та одну кисню утворюється дві молекули води:

H 2 + O 2 → 2H 2 O

Тепер кількість атомів кисню до та після реакції зрівняно. Однак водню до реакції вдвічі менше, ніж після. Слід дійти невтішного висновку, що з утворення двох молекул води треба дві молекули водню і одну кисню. Тоді вийде така схема реакції:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

Тут кількість атомів різних хімічних елементів однаково до реакції. Значить, це не просто схема реакції, а рівняння реакції. У рівняннях реакцій часто стрілку замінюють на знак рівності, щоб наголосити на тому, що число атомів різних хімічних елементів зрівняно:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Розглянемо таку реакцію:

NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O

Після реакції утворився фосфат, який входить три атоми натрію. Зрівняємо кількість натрію до реакції:

3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O

Кількість водню до реакції шість атомів (три в гідроксиді натрію та три у фосфорній кислоті). Після реакції - лише два атоми водню. Розділивши шість на два, отримаємо три. Отже, перед водою треба поставити число три:

3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O

Кількість атомів кисню до реакції і після збігається, отже, подальший розрахунок коефіцієнтів можна не робити.