Як складати рівняння хімічних реакцій

Розглянемо реакцію горіння метану, що відбувається у конфорці газової плити.

Молекула метану (CH_₄) та дві молекули кисню (2O_₂) вступають у реакцію, утворюючи молекулу вуглекислого газу (CO_₂) та дві молекули води (2H₂O). Зв'язки між атомами вуглецю (С) та водню (H) у метані, а також між атомами кисню (O) розриваються, і утворюються нові зв'язки між атомами вуглецю та кисню в молекулі вуглекислого газу (CO)_₂) та між атомами водню та кисню в молекулі води (H₂O).

Картинка дає наочне уявлення у тому, що сталося під час реакції. Але замальовувати складні хімічні процеси такими схемами незручно. Натомість вчені використовують рівняння хімічних реакцій.

Хімічне рівняння - Це умовний запис хімічної реакції за допомогою формул та символів.

Їх записують як схеми, у якій відбито процес перетворення. У лівій частині розташовуються формули реагентів - Речовини, що вступають у реакцію. Завершується рівняння продуктами реакції - Речовиною або речовинами, які вийшли в результаті.

Нові речовини утворюються тому, що змінюються зв'язки між атомами, але самі атоми не виникають з нізвідки і не зникають у нікуди. На малюнку видно, що атом вуглецю зі складу метану перейшов до складу вуглекислого газу, атом водню - до складу води, а атоми кисню розподілилися між молекулами вуглекислого газу та води. Число атомів не змінилося.

Відповідно до закону збереження маси, загальна маса реагентів завжди дорівнює загальній масі продуктів реакції. Саме тому запис хімічної реакції називають рівнянням.

Види хімічних реакцій

Речовини вступають у реакції по-різному, можна виділити чотири найчастіші варіанти.

З'єднання. Два чи кілька реагентів утворюють один продукт. У реакцію можуть вступати як прості речовини, і складні. Наприклад, прості речовини водень і кисень взаємодіють і утворюють складне - воду:

Складна речовина негашене вапно з'єднується з водою, і утворюється нова складна речовина - гашене вапно:

Розкладання. Зворотний процес: одна речовина розпадається на дещо простіших. Наприклад, якщо нагріти вапняк, виходять негашене вапно та вуглекислий газ:

Стрілка нагору означає, що утворився газ. Він випаровується і більше не бере участі в реакції.

Заміщення. У реакції беруть участь дві речовини — просте та складне. Якщо атоми хімічного елемента в простій речовині активніші, вони замінюють атоми одного з менш активних хімічних елементів у складі складної речовини.

У прикладі атоми цинку замінюють атоми водню у складі хлороводню, і утворюється хлорид цинку:

Zn + 2HCl = H₂↑ + ZnCl₂

Обмін. Дві складні речовини обмінюються складовими частинами, в результаті виходять дві нові складні речовини. У такій реакції обов'язково утворюється вода, газ чи осад

Стрілка вниз означає, що речовина випала в осад, оскільки вона нерозчинна.

Коефіцієнти у рівняннях хімічних реакцій

Щоб скласти рівняння хімічної реакції важливо правильно підібрати коефіцієнти перед формулами речовин.

Коефіцієнт у хімічних рівняннях означає кількість молекул (формульних одиниць) речовини, необхідне реакції. Він позначається числом перед формулою (наприклад, 2NaCl в останньому прикладі).

Коефіцієнт не слід плутати з індексом (числом під символом хімічного елемента, наприклад,_₂). Індекс означає кількість атомів цього елемента в молекулі (формульній одиниці).

Щоб дізнатися загальне число атомів елемента у формулі, потрібно помножити його індекс коефіцієнт речовини. У прикладі на картинці (2H_₂O) — чотири атоми водню та два кисні.

Підібрати коефіцієнт - означає визначити, скільки молекул даної речовини має брати участь у реакції, щоб вона сталася. Далі ми розповімо, як це зробити.

Алгоритм складання рівнянь хімічних реакцій

Для початку складемо схему хімічної реакції. Наприклад, утворення оксиду магнію (MgO) у процесі горіння магнію (Mg) у кисні (O_₂). Позначимо реагенти та продукт реакції:

Mg+O₂ → MgO

Щоб схема стала рівнянням, необхідно розставити коефіцієнти. У лівій частині схеми два атоми кисню, а правій — один. Зрівняємо їх, збільшивши число молекул продукту:

Mg+O₂ → 2MgO

Тепер число атомів кисню до реакції і після реакції однакове, а число атомів магнію — ні. Щоб зрівняти їх, додамо ще одну молекулу магнію. Коли кількість атомів кожного з хімічних елементів у складі речовин зрівняно, замість стрілки можна ставити так:

2Mg + O₂ = 2MgO

Рівняння хімічної реакції складено.

Розглянемо реакцію розкладання. Нітрат калію (KNO_₃) розкладається на нітрит калію (KNO_₂) та кисень (Про_₂):

В обох частинах схеми по одному атому калію та азоту, а атомів кисню до реакції 3, а після 4. Необхідно їх зрівняти.

Для початку вдвох коефіцієнт перед реагентом:

Тепер у лівій частині схеми шість атомів кисню, два атоми калію та два атоми азоту. У лівій, як і раніше, по одному атому калію і азоту і чотири атоми кисню.Щоб зрівняти їх, у правій частині схеми необхідно подвоїти коефіцієнт перед нітритом калію:

Знову порахуємо число атомів кожного хімічного елемента у складі речовин до і після реакції: два атоми калію, два атоми азоту та шість атомів кисню. Рівність досягнуто.

Хімічні рівняння не тільки дозволяють передбачити, що відбудеться при взаємодії тих чи інших речовин, але й допомагають розрахувати їхнє кількісне співвідношення, необхідне реакції.

Або напишемо на пошту, якщо не вийде додзвонитися

Сильні електроліти

Речовини, які швидко розпадаються на іони в розплавах або розчинах, називаються сильними електролітами. До них відносяться розчинні солі, сильні кислоти та луги.

Електролітична дисоціація

Щоб розчин або розплав проводив електричний струм, необхідна наявність заряджених частинок – іонів. Розпадаються іони, тобто. зазнають електролітичної дисоціації речовини, що містять полярні молекули. Під дією молекул води чи високої температури руйнуються ковалентні полярні чи іонні зв'язку. В результаті утворюються катіони - позитивно заряджені іони та аніони - негативно заряджені іони.

Реакція електролітичної дисоціації записується за допомогою іонного рівняння:

Швидкість реакції та повнота розкладання речовин залежить від ступеня дисоціації. Ця величина показує, яка частина молекул від загальної кількості молекул речовини розпалася на катіони та аніони. Від ступеня дисоціації залежить, як поведеться речовина у розчині – розчиниться повністю чи частково.

Ступінь дисоціації залежить від деяких зовнішніх чинників. Показник ступеня можна збільшити за допомогою підвищення температури. У окропі електроліт дисоціює швидше, молекули активніше розпадаються на іони.А ось підвищення концентрації речовини зменшує ступінь дисоціації. Чим більша концентрація електроліту, тим менша дія розчинника і, отже, слабша дисоціація.

Ступінь дисоціації найчастіше виражають у відсотках. Для обчислення ступеня дисоціації використовується формула:

• n – кількість молекул, що розпалися на катіони та аніони;
• N – загальна кількість молекул електроліту.

Електроліти, молекули яких швидко та незворотно розпадаються на іони, називаються сильними електролітами.

Сильні електроліти

Ступінь дисоціації сильних електролітів більше 0,3 чи 30 %. Вони дисоціюють майже повністю. Дисоціація у разі необоротна.

Список сильних електролітів:

Визначити, яка сіль відноситься до сильних електролітів, можна за допомогою таблиці розчинності солей. Усі розчинні у воді солі – сильні електроліти, малорозчинні та нерозчинні солі – слабкі електроліти.

Що ми дізналися?

З уроку хімії дізналися, що таке електролітична дисоціація та які електроліти відносяться до сильних. Електролітична дисоціація характеризується ступенем дисоціації. Що ступінь дисоціації, то більше вписувалося розпадається електроліт. У сильних електролітів ступінь дисоціації більше 30%. До них відносяться сильні неорганічні кислоти, розчинні солі та луги. На рівень дисоціації можуть впливати зовнішні чинники – температура, концентрація, тиск.