Ecuație chimică

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 25 decembrie 2020; verificările necesită 26 de modificări .

O ecuație chimică (ecuația reacției chimice) este o înregistrare condiționată a unei reacții chimice folosind formule chimice , coeficienți numerici și simboluri matematice .

Ecuația reacției chimice oferă informații calitative și cantitative despre o reacție chimică, reactanți și produși de reacție; compilarea sa se bazează pe legile stoichiometriei , în primul rând legea conservării masei substanțelor în reacțiile chimice. Pe lângă ecuații, se folosesc scheme complete și scurte ale reacțiilor chimice  - înregistrări condiționate care oferă o idee despre natura reactanților și a produselor, adică informații calitative despre reacția chimică.

Istorie

La început, nu exista un concept de ecuații chimice, legile chimice de bază nu erau încă cunoscute, dar deja în perioada alchimică a dezvoltării chimiei, au început să desemneze elementele chimice cu simboluri.

Odată cu dezvoltarea în continuare a chimiei, ideile despre simbolismul elementelor chimice , notația matematică, folosind formule chimice , s-au schimbat . Jean Beguin a fost primul care a propus utilizarea ecuațiilor chimice în 1615 într-unul dintre primele manuale de chimie , Tyrocinium Chymicum ( Principii de chimie ) [1] .

Sfârșitul secolului al XVIII-lea - începutul secolului al XIX-lea - formarea legilor stoichiometriei . La originile acestor studii a fost savantul german I. V. Richter . În anii săi de studenție, el a fost foarte impresionat de cuvintele profesorului său, filozoful I. Kant , că în unele domenii ale științelor naturii există atât de multă știință adevărată, cât și matematică. Richter și-a dedicat disertația utilizării matematicii în chimie. Nefiind în esență un chimist, Richter a introdus primele ecuații cantitative ale reacțiilor chimice, a început să folosească termenul de stoichiometrie .

Reguli de compilare

Pentru a compila ecuațiile reacțiilor chimice, pe lângă cunoașterea formulelor reactanților și a produselor de reacție, este necesar să se aleagă coeficienții potriviți. Acest lucru se poate face folosind reguli simple [2] . În partea stângă a ecuației, scrieți formulele (formula) substanțelor care au intrat în reacție, conectându-le cu un semn plus. În partea dreaptă a ecuației, scrieți formulele (formula) substanțelor formate, de asemenea legate printr-un semn plus. Între părțile ecuației puneți un semn egal sau o săgeată. Apoi găsesc coeficienții  - numerele din fața formulelor substanțelor, astfel încât numărul de atomi ai acelorași elemente din partea stângă și dreaptă a ecuației să fie egal.

Următoarele simboluri sunt folosite pentru a desemna diferite tipuri de reacții [3] :

Legea conservării masei spune că cantitatea de substanță a fiecărui element înainte de reacție este egală cu cantitatea de substanță a fiecărui element după reacție. Astfel, părțile stânga și dreaptă ale unei ecuații chimice trebuie să aibă același număr de atomi ai unuia sau altui element. Ecuația chimică trebuie să fie neutră din punct de vedere electric, adică suma sarcinilor din stânga și din dreapta ecuației trebuie să fie zero.

Simboluri peste =/→/⇄/⇌ etc.

În notația +Q înseamnă eliberarea de căldură, iar în notația -Q înseamnă absorbția de căldură. Astfel de ecuații se numesc ecuații termochimice. Dacă +Q este la sfârșit, atunci aceasta înseamnă că reacția este exotermă, iar dacă -Q - endotermă.


O înregistrare înseamnă că nu există nicio reacție. Deși puteți scrie partea dreaptă a ecuației, lăsând totuși semnul ≠, de exemplu:

Cote

De regulă, ecuațiile chimice sunt scrise cu cei mai mici coeficienți întregi. Dacă nu există niciun coeficient înainte de formula chimică, se presupune că este egal cu unu. Verificarea bilanțului materialului, adică a numărului de atomi din partea stângă și dreaptă, poate fi astfel: înaintea celei mai complexe formule chimice se pune un coeficient 1. În continuare, coeficienții sunt plasați în fața formulelor într-un astfel de modul în care numărul de atomi ai fiecăruia dintre elementele din stânga și dreapta ecuației este egal cu . Dacă unul dintre coeficienți este fracționar, atunci toți coeficienții trebuie înmulțiți cu numărul din numitorul coeficientului fracționar. Dacă coeficientul este 1 înaintea formulei, atunci acesta este omis.

Una dintre modalitățile de a egaliza numărul de atomi dintr-o ecuație chimică este selectarea coeficienților.

Aranjarea coeficienților în reacția chimică a arderii metanului:

1CH4 + O2CO2 + H2O _ _ _ _

Numărul de atomi de carbon din partea stângă și cea dreaptă este același. Următorul element de echilibrat este hidrogenul. Sunt 4 atomi de hidrogen în stânga, 2 în dreapta, pentru a egaliza numărul de atomi de hidrogen, pune un factor de 2 în fața apei, ca rezultat:

1CH4 + O2CO2 + 2H2O _ _ _ _

Verificarea poziționării corecte a coeficienților în orice ecuație chimică se realizează prin numărarea numărului de atomi de oxigen, dacă numărul de atomi de oxigen este același pe partea stângă și dreapta, atunci coeficienții sunt plasați corect.

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

Înaintea moleculelor de CH4 și CO2 , coeficientul 1 este omis .

CH4 + 2O2CO2 + 2H2O _ _ _ _

Pentru cazuri mai complexe, metoda matematică de egalizare a reacțiilor este utilizată prin compilarea unui sistem de ecuații algebrice liniare și metoda Garcia (un analog al metodei matematice Gauss).

Reacții redox

Reacțiile redox  sunt reacții chimice contra-paralele care apar cu modificarea stărilor de oxidare ale atomilor care alcătuiesc reactanții, care se realizează prin redistribuirea electronilor între atomul oxidant și atomul reducător. Orice reacție redox este o unitate a două transformări opuse - oxidare și reducere, care au loc simultan și fără separarea uneia de cealaltă.

Când se elaborează o ecuație pentru o reacție redox, este necesar să se determine agentul reducător, agentul de oxidare și numărul de electroni dați și primiți. De regulă, coeficienții sunt selectați fie folosind metoda echilibrului electronic, fie metoda echilibrului electron -ion (uneori aceasta din urmă este numită metoda semireacției ).

Scrierea ecuațiilor ionice

Ecuațiile ionice sunt ecuații chimice în care electroliții sunt scriși ca ioni disociați. Ecuațiile ionice sunt folosite pentru a scrie reacții de substituție și reacții de schimb în soluții apoase. Exemplu, reacție de schimb, interacțiunea clorurii de calciu și a azotatului de argint cu formarea unui precipitat de clorură de argint:

CaCl 2 (l) + 2AgNO 3 (l) Ca(NO 3 ) 2 (l) + 2AgCl (tv)

ecuația ionică completă:

Ca 2+ + 2Cl - + 2Ag + + 2NO 3 - Ca 2+ + 2NO 3 - + 2AgCl (solid)

Vezi și

Note

  1. ↑ Crosland, MP Utilizarea diagramelor ca „ecuații” chimice în prelegerile lui William Cullen și Joseph Black  //  Annals of Science : jurnal. - 1959. - Vol. 15 , nr. 2 . - P. 75-90 . - doi : 10.1080/00033795900200088 .
  2. ↑ Ecuații chimice / Gabrielyan O.S. Chemistry. clasa a 8-a. - M. Drofa, 2013. - 288 p. (pag. 160)
  3. ↑ Ediția internet IUPAC Gold Book : „ ecuația reacției chimice ”.
  4. ↑ Marshall, Hugh. Modificări sugerate ale semnului egalității pentru utilizare în notația chimică  //  Proceedings of the Royal Society of Edinburgh : journal. - 1902. - Vol. 24 . - P. 85-87 . - doi : 10.1017/S0370164600007720 .

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii