Kemiallinen yhtälö

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 25. joulukuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 26 muokkausta .

Kemiallinen yhtälö (kemiallinen reaktioyhtälö) on ehdollinen tietue kemiallisesta reaktiosta , jossa käytetään kemiallisia kaavoja , numeerisia kertoimia ja matemaattisia symboleja .

Kemiallinen reaktioyhtälö tarjoaa kvalitatiivista ja kvantitatiivista tietoa kemiallisesta reaktiosta, reaktanteista ja reaktiotuotteista; sen kokoaminen perustuu stoikiometrian lakeihin , ensisijaisesti aineiden massan säilymislakiin kemiallisissa reaktioissa. Yhtälöiden lisäksi käytetään täydellisiä ja lyhyitä kemiallisten reaktioiden kaavioita - ehdollisia tietueita, jotka antavat käsityksen reagoivien aineiden ja tuotteiden luonteesta, eli laadullisista tiedoista kemiallisesta reaktiosta.

Historia

Alussa ei ollut kemiallisten yhtälöiden käsitettä, kemiallisia peruslakeja ei vielä tiedetty, mutta jo kemian kehityksen alkemiallisella kaudella kemiallisia alkuaineita alettiin merkitä symboleilla.

Kemian jatkokehityksen myötä käsitykset kemiallisten alkuaineiden symboliikasta , matemaattisista merkinnöistä kemiallisten kaavojen avulla muuttuivat . Jean Beguin ehdotti ensimmäisenä kemiallisten yhtälöiden käyttöä vuonna 1615 yhdessä ensimmäisistä kemian oppikirjoista , Tyrocinium Chymicum ( Kemian periaatteet ) [1] .

1700-luvun loppu - 1800-luvun alku - stoikiometrian lakien muodostuminen . Näiden tutkimusten alunperin oli saksalainen tiedemies I. V. Richter . Opiskeluvuosinaan häneen tekivät suuren vaikutuksen opettajansa, filosofi I. Kantin sanat , että joillakin luonnontieteiden alueilla on yhtä paljon oikeaa tiedettä kuin matematiikkaa. Richter omisti väitöskirjansa matematiikan käytölle kemiassa. Koska Richter ei ole pohjimmiltaan kemisti, hän otti käyttöön ensimmäiset kvantitatiiviset kemiallisten reaktioiden yhtälöt, alkoi käyttää termiä stoikiometria .

Käännössäännöt

Kemiallisten reaktioiden yhtälöiden laatimiseksi on reaktanttien ja reaktiotuotteiden kaavojen tuntemisen lisäksi tarpeen valita oikeat kertoimet. Tämä voidaan tehdä yksinkertaisilla säännöillä [2] . Kirjoita yhtälön vasemmalle puolelle reaktioon osallistuneiden aineiden kaavat (kaavat) yhdistämällä ne plusmerkillä. Kirjoita yhtälön oikealle puolelle muodostuneiden aineiden kaavat (kaavat), jotka on myös yhdistetty plusmerkillä. Laita yhtälön osien väliin yhtäläisyysmerkki tai nuoli. Sitten he löytävät kertoimet - numerot aineiden kaavojen edessä niin, että samojen elementtien atomien lukumäärä yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella on yhtä suuri.

Seuraavia symboleja käytetään osoittamaan erityyppisiä reaktioita [3] :

" " käytetään, kun stoikiometrinen suhde havaitaan . $=$
" " tarkoittaa suoraa reaktiota . $\nuoli oikealle$
" " tarkoittaa reaktiota, joka etenee molempiin suuntiin . $\rightleftarrows$
" " käytetään osoittamaan kemiallista tasapainoa [4] . $\oikealeftharpoons$

Massan säilymislaki sanoo, että kunkin alkuaineen aineen määrä ennen reaktiota on yhtä suuri kuin kunkin alkuaineen aineen määrä reaktion jälkeen. Siten kemiallisen yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella täytyy olla sama määrä atomeja yhtä tai toista alkuainetta. Kemiallisen yhtälön on oltava sähköisesti neutraali, eli yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella olevien varausten summan on oltava nolla.

Symbolit yli =/→/⇄/⇌ jne.

${\xrightarrow {t))$ tarkoittaa, että lämpöä tarvitaan.
$\xrightarrow {\text{elektroninen virta))$ tarkoittaa, että reaktiossa on mukana sähkövirta. Tässä tapauksessa reagenssit voivat olla missä tahansa aggregaatiotilassa. Mutta se tarkoittaa, että sähkövirta kulkee liuoksen läpi $\xrightarrow {\text{elektrolyysi}}$
$\xrightarrow {\text{cat.}}$ tarkoittaa jonkin määrittelemättömän katalyytin käyttöä reaktiossa. Jos on tarpeen ilmoittaa tietty katalyytti, niin "kissa" sijaan. kirjoita sen kemiallinen kaava
$\xrightarrow {p}$ tarkoittaa, että paineita tarvitaan
$\xrightarrow {hv}$ tarkoittaa, että tarvitaan tietty määrä valoa
$\xrightarrow {\text{fusion}}$ osoittaa, että kaikki reagenssit ovat kiinteässä aggregoituneessa tilassa, eikä niiden joukossa ole vettä
Eri merkinnät voidaan luetella pilkuilla erotettuina. Esimerkiksi yhtälössä merkintä tarkoittaa reaktioväliainetta ${\ce {6CO2{}+6H2O->[hv,{\teksti{klorofylli}}]C6H12O6{}+6O2}}$ ${\ce {->[{\text{klorofylli}}]}}$

Merkinnässä +Q tarkoittaa lämmön vapautumista ja merkinnässä -Q lämmön imeytymistä. Tällaisia yhtälöitä kutsutaan termokemiallisiksi yhtälöiksi. Jos +Q on lopussa, tämä tarkoittaa, että reaktio on eksoterminen, ja jos -Q - endoterminen. ${\textrm {N}}_{2}+3{\textrm {H}}_{2}{\stackrel {\textrm {Fe,t,p}}{\rightleftarrows }}2{\textrm {NH}}_{3}+Q$ ${\textrm {N}}_{2}+{\textrm {O}}_{2}{\stackrel {\textrm {t}}{\rightleftarrows }}2{\textrm {NO}}- Q$

Ennätys tarkoittaa, ettei reagointia ole. Vaikka voit kirjoittaa yhtälön oikealle puolelle jättäen silti merkin ≠, esimerkiksi: ${\textrm {FeO}}+{\textrm {H}}_{2}{\textrm {O}}\neq$ ${\textrm {NaCl+KOH}}\neq {\textrm {NaOH+KCl}}$

Kertoimet

Yleensä kemialliset yhtälöt kirjoitetaan pienimmällä kokonaislukukertoimella. Jos ennen kemiallista kaavaa ei ole kerrointa, sen oletetaan olevan yhtä suuri kuin yksi. Materiaalitasapainon eli atomien lukumäärän tarkistaminen vasemmalla ja oikealla puolella voi olla seuraava: monimutkaisimman kemiallisen kaavan eteen asetetaan kerroin 1. Seuraavaksi kertoimet asetetaan kaavojen eteen sellaiseen muotoon. tavalla, että kunkin yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella olevan elementin atomien lukumäärä on yhtä suuri kuin . Jos yksi kertoimista on murto-osa, kaikki kertoimet tulee kertoa murtokertoimen nimittäjässä olevalla luvulla. Jos kerroin on 1 ennen kaavaa, se jätetään pois.

Yksi tapa tasoittaa atomien lukumäärä kemiallisessa yhtälössä on kertoimien valinta.

Kertoimien järjestely metaanin palamisen kemiallisessa reaktiossa:

1CH 4 + O 2CO 2 + H 2 O

\nuoli oikealle

Hiiliatomien lukumäärä vasemmalla ja oikealla puolella on sama. Seuraava tasapainottava alkuaine on vety. Vasemmalla on 4 vetyatomia, oikealla 2 vetyatomien määrän tasaamiseksi, laita kerroin 2 veden eteen, tuloksena:

1CH4 + O2CO2 + 2H20 _ _ _ _

\nuoli oikealle

Kertoimien oikean sijoituksen tarkistaminen missä tahansa kemiallisessa yhtälössä suoritetaan laskemalla happiatomien lukumäärä, jos happiatomien lukumäärä on sama vasemmalla ja oikealla puolella, kertoimet sijoitetaan oikein.

1CH4 + 2O2CO2 + 2H20 _ _ _ _

\nuoli oikealle

Ennen CH4- ja CO2 - molekyylejä kerroin 1 jätetään pois.

CH4 + 2O 2CO 2 + 2H20 _ _

\nuoli oikealle

Monimutkaisemmissa tapauksissa käytetään matemaattista reaktioiden tasausmenetelmää laatimalla lineaaristen algebrallisten yhtälöiden järjestelmä ja Garcia-menetelmä (Gaussin matemaattisen menetelmän analogi).

Redox-reaktiot

Redox -reaktiot ovat vastasuuntaisia kemiallisia reaktioita, jotka tapahtuvat reagoivien aineiden muodostavien atomien hapetustilojen muuttuessa, jotka toteutuvat elektronien uudelleenjakautumisella hapettavan atomin ja pelkistävän atomin välillä. Mikä tahansa redox-reaktio on kahden vastakkaisen muunnoksen - hapettumisen ja pelkistyksen - yksikkö, jotka tapahtuvat samanaikaisesti ja ilman toista eroa.

Redox-reaktion yhtälöä laadittaessa on tarpeen määrittää pelkistävä aine, hapetin sekä annettujen ja vastaanotettujen elektronien lukumäärä. Kertoimet valitaan pääsääntöisesti joko elektronitasapainomenetelmällä tai elektroni-ionitasapainomenetelmällä (joskus jälkimmäistä kutsutaan puolireaktiomenetelmäksi ).

Ioniyhtälöiden kirjoittaminen

Ioniyhtälöt ovat kemiallisia yhtälöitä, joissa elektrolyytit on kirjoitettu dissosioituneiksi ioneiksi. Ioniyhtälöitä käytetään substituutioreaktioiden ja vaihtoreaktioiden kirjoittamiseen vesiliuoksissa. Esimerkki, vaihtoreaktio, kalsiumkloridin ja hopeanitraatin vuorovaikutus hopeakloridisakan muodostumisen kanssa:

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

\nuoli oikealle

täysi ioniyhtälö:

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

\nuoli oikealle

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Crosland, MP Kaavioiden käyttö kemiallisina "yhtälöinä" William Cullenin ja Joseph Blackin luennoissa // Annals of Science : päiväkirja. - 1959. - Voi. 15 , ei. 2 . - s. 75-90 . - doi : 10.1080/00033795900200088 .
↑ Kemialliset yhtälöt / Gabrielyan O.S. Chemistry. 8. luokka. - M. Drofa, 2013. - 288 s. (s. 160)
↑ IUPAC Gold Book -verkkojulkaisu: " kemiallinen reaktioyhtälö ".
↑ Marshall, Hugh. Ehdotetut muutokset tasa-arvomerkin käyttöön kemiallisessa merkinnässä // Proceedings of the Royal Society of Edinburgh : Journal. - 1902. - Voi. 24 . - s. 85-87 . - doi : 10.1017/S0370164600007720 .

Kirjallisuus

Levitsky M. Kemistien kieli // Kemia ja elämä. - 2000. - Nro 1. - S.50-52.
Kudrjavtsev A. A. Kemiallisten yhtälöiden kokoaminen - 4. painos, tarkistettu. ja muita, 1968-359 s.
Berg L. G. Gromakov S. D. Zoroatskaja I. V. Averko-Antonovich I. N. Menetelmät kertoimien valitsemiseksi kemiallisissa yhtälöissä - Kazan: Kazanin yliopiston kustanta, 1959.- 148 s.
Leenson I. A. Parillinen vai pariton - M .: Chemistry, 1987. - 176 s.

Linkit

Sanakirjat ja tietosanakirjat

Bibliografisissa luetteloissa
BNE : XX5158026 BNF : 121441778 GND : 4177120-5 J9U : 987007284923405171 LCCN : sh85022909 NKC : ph561418