Рівняння реакцій - хімічна школа

Рівняння реакції

У хімії є одна Рівняння реакції стенографія хімічної реакції. Він дає вихідні матеріали (краще: реагенти) та продукти перетворення матеріалів у позначеннях формул і є міжнародно рівномірним. Однак, оскільки реагенти та продукти неоднакові при перетворенні речовини, назва часто використовується з дидактичних міркувань Схема реакції використовується; однак термін реакційна схема згідно з DIN 32642 "Символічний опис хімічних реакцій" від січня 1992 р. повинен використовуватися лише для якісного опису хімічної реакції.

Якщо суми стехіометричних коефіцієнтів у рівнянні є цілими числами і якомога меншими, говорять про a згідно з DIN 32642 Кардинальне рівняння. Цей стандарт не розподіляє реагенти на реагенти (вихідні матеріали) та продукти; він також визначає терміни змінної конверсії, формули конверсії та молярної ентальпії реакції та містить шість прикладів для якісного опису з використанням схем реакцій.

Структура рівняння реакції

Зліва - хімічні формули вихідних матеріалів (вихідні матеріали) - праворуч - хімічні формули продуктів. Між ними написана стрілка реакції (наприклад, $ \ longrightarrow $), яка вказує в напрямку продуктів. Перед формулами також ставлять великі цифри, які вказують, скільки молекул відповідної речовини або скільки речовини (у молях) потрібно, споживається чи генерується. Їх називають стехіометричними коефіцієнтами (за стандартом: стехіометричними числами) задіяних речовин. Вони повинні бути підібрані таким чином, щоб молярні співвідношення реагентів - їх стехіометричні умови - були правильно відтворені: Для кожного хімічного елемента в лівій частині рівняння реакції має бути така ж кількість атомів, як і в правій. Число «один» як стехіометричний коефіцієнт не пишеться.

Наприклад, згоряння метанового газу (формула: CH4) та газоподібного кисню (формула: O2) до вуглекислого газу та води визначається рівнянням

описано. У цьому прикладі є один атом для вуглецю С (лівий у СН4 і правий у СО2), для водню Н - чотири атоми кожен (лівий у СН4 і правий 2 в обох Н2О), а для кисню О також чотири атоми (зліва кожен) два в обох O2 і праворуч два в CO2 і по одному в обох H2O).

A Схема реакції На відміну від цього, він не враховує стехіометричні співвідношення реагентів або лише частково і лише визначає, хто виховує, який продукт реагує. Наприклад, таке Рівняння слова схема реакції:

Можлива додаткова інформація в рівняннях реакцій

Щоб зробити речі більш зрозумілими, модифікації, агрегаційні стани або стани розчинів можна вказати після хімічних символів або формул у круглих дужках. Відповідно до DIN 32642 для цього використовуються такі скорочення:

г для газоподібних
л для рідини
s для твердих
aq для `` у водному розчині ''

Тверді речовини (або гази), які виникають, також можуть бути позначені стрілкою, спрямованою вниз (або вгору) відповідно до стандарту.

Умови реакції, такі як, для. Б. постачання активаційної енергії. Отримана або витрачена енергія реакції записується на сторінці, де вона виникає або повинна бути витрачена.

Для термодинамічних розрахунків часто дається ентальпія реакції, наприклад, у рівнянні реакції реакції оксигену

$ \ mathrm + O_ \ longrightarrow 2 \ H_2O_ \, \ Delta H = -286 \ \ frac> $

Коли з газоподібних Н2 та О2 утворюється один моль рідини H2O, виділяється 286 кДж енергії. Тут важливо також вказати фазу речовин, що беруть участь у реакції, оскільки енергія також перетворюється під час фазових переходів. Теплота реакції ΔH зазвичай дається при 25 ° C. Позитивне значення ΔH вказує на ендотермічні реакції, негативне значення - на екзотермічні реакції.

Різні стрілки використовуються в рівняннях реакцій із такими значеннями:

Стрілка реакції (→)
кілька реакційних стрілок (→ →) описують послідовність реакцій, тобто послідовність декількох окремих реакцій між вихідним речовиною та продуктом
Реакція вперед і назад ($ \ rightleftarrows $), реакція може протікати в той чи інший бік через змінені умови реакції.
Стрілка рівноваги ($ \ rightleftharpoons $), використовується, коли рівновага реакції встановлюється за даних умов.
Ретросинтетична стрілка ($ \ Rightarrow $)
для ідентифікації одного або двох зсувів електронів (опис механізмів реакцій, часто використовуваних в органічній хімії):
- Вигнута стрілка з цілою точкою ($ \ curvearrowright $) символізує зсув пари електронів (= два електрони).
- Вигнута стрілка з половинною точкою символізує переміщення одного електрона.

Примітки: Мезомерна стрілка (↔) не описує хімічної реакції і, отже, не використовується в рівняннях реакції. - З цих стрілок лише стрілка реакції та стрілки рівноваги (дві паралельні, протилежно спрямовані стрілки з напівкінцями) відповідають DIN 32642; Якщо потрібно виразити, що константа рівноваги реакції дуже велика або дуже мала, це можна виразити різною довжиною стрілок рівноважних стрілок.

Скорочена форма

Замість повного написання з повними емпіричними формулами ви можете пропустити незмінені реактиви. Рівняння реакцій, створені таким чином, є, наприклад, Б.:

$ \ mathrm $ $ \ mathrm + 2 \ HCl \ longrightarrow CO_2 \ uparrow + 2 \ Cl ^ - + H_2O> $ $ \ mathrm + Pb (NO_3) _2 \ longrightarrow PbS + 2 \ NO_3 ^ -> $ $ \ mathrm + BaCl_2 \ longrightarrow BaSO_4 \ downarrow + 2 \ Cl ^ -> $ $ \ mathrm + H_2SO_4 \ longrightarrow SO_2 + H_2O + SO_4 ^> $ $ \ mathrm + 3 \ K_4 [Fe (CN) _6] (aq) \ longrightarrow Fe_4 [ Fe (CN) _6] _3 + 12 \ K ^ +> $

Використання рівнянь реакцій: Розрахунок продажів

Для розрахунку метаболізму реакції використовують рівняння реакції за допомогою кількості речовини в родимках. Основи цього методу розрахунку можна знайти в статті про стехіометрію (спеціалізовані розрахунки з хімії). Як приклад взято описане вище рівняння реакції згоряння метанового газу. Схема реакції така:

Там сказано якісно: метан і кисень реагують, утворюючи вуглекислий газ і воду.

Кількісно сказано: 1 моль метану і 2 молі кисню дають 1 моль вуглекислого газу + 2 молі води.

Оскільки 1 моль С важить 12 г, 1 моль метану 16 г, 1 моль кисню 32 г, 1 моль води 18 г і 1 моль вуглекислого газу 44 г, це також говорить:

16 г метану + 64 г кисню дає 44 г вуглекислого газу + 36 г води. 80 г вихідних матеріалів (вихідних матеріалів) дають 80 г кінцевих матеріалів (продуктів). На кожні 16 г окисленого метану утворюється 44 г вуглекислого газу.

Оскільки 1 моль газу в нормальних умовах займає 22,4 л простору, схема реакції також говорить:

22,4 л метану + 44,8 л кисню дає 22,4 л вуглекислого газу + 44,8 л водяної пари.

Подібні розрахунки конверсії можливі для будь-якої іншої хімічної реакції, для якої була створена схема реакції. Необхідні кількості сировини або теоретично досяжні кількості продукту (зі 100% виходом) можуть бути розраховані за допомогою реакційних схем та молярних мас. Для зразкового завдання Скільки утворюється водню, коли 1 г літію реагує з водою? такий приклад можна знайти в статті про стехіометрію.