Reakčná rovnica - škola chémie

Reakčná rovnica

V chémii existuje jeden Reakčná rovnica skratka pre chemickú reakciu. Poskytuje východiskové látky (lepšie: reaktanty) a produkty premeny materiálu vo vzorcovom zápise a je medzinárodne jednotné. Pretože však reaktanty a produkty nie sú pri premene látky rovnaké, názov sa často používa z didaktických dôvodov Schéma reakcie použité; termín reakčná schéma podľa DIN 32642 „Symbolický popis chemických reakcií“ z januára 1992 by sa však mal používať iba na kvalitatívny popis chemickej reakcie.

rovnica

Ak sú množstvá stechiometrických koeficientov v rovnici celé a čo najmenšie, potom sa hovorí o a podľa DIN 32642 Kardinálna rovnica. Táto norma nerozdeľuje reaktanty na reaktanty (východiskové materiály) a produkty; definuje tiež pojmy premena premenná, premena vzorca a molárna entalpia reakcie a obsahuje šesť príkladov kvalitatívneho popisu pomocou reakčných schém.

Konštrukcia reakčnej rovnice

Na ľavej strane sú chemické vzorce východiskových látok (východiskové látky) - vpravo chemické vzorce výrobkov. Medzi nimi je napísaná reakčná šípka (napr. $ \ Longrightarrow $), ktorá smeruje k produktom. Pred vzorcami sú tiež umiestnené veľké písmená, ktoré označujú, koľko molekúl príslušnej látky alebo aké množstvo látky (v móloch) je potrebné, spotrebovaných alebo vytvorených. Nazývajú sa stechiometrické koeficienty (podľa normy: stechiometrické čísla) použitých látok. Musia sa zvoliť tak, aby sa molárne pomery reaktantov - ich stechiometrické podmienky - správne reprodukovali: Pre každý chemický prvok musí byť na ľavej strane reakčnej rovnice rovnaký počet atómov ako na pravej strane. Číslo „jedna“ ako stechiometrický koeficient nie je zapísané.

Napríklad spaľovanie plynného metánu (vzorec: CH4) a plynného kyslíka (vzorec: O2) na oxid uhličitý a vodu je dané rovnicou

popísané. V tomto príklade je jeden atóm pre uhlík C (vľavo v CH4 a vpravo v CO2), v prípade vodíka H sú to štyri atómy (vľavo v CH4 a pravý 2 v oboch vodíkoch) a pre kyslík O sú tiež štyri atómy (vľavo dva v oboch O2 a vpravo dva v CO2 a po jednom v oboch H2O).

A Schéma reakcie Naproti tomu neberie do úvahy stechiometrické pomery reaktantov alebo iba čiastočne a iba stavy, ktoré vychovávajú, reagujú na ktoré produkty. Napríklad nasledujúce je Slovná rovnica reakčná schéma:

Možné ďalšie informácie v reakčných rovniciach

Pre objasnenie je za chemickými symbolmi alebo vzorcami v okrúhlych zátvorkách možné určiť úpravy, stavy agregácie alebo stavy roztokov. Podľa DIN 32642 sa na to používajú nasledujúce skratky:

  • g pre plynné
  • l na tekutinu
  • s pre pevnú látku
  • aq pre „vo vodnom roztoku“

Tuhé látky (alebo plyny), ktoré vzniknú, môžu byť podľa normy tiež označené šípkou smerujúcou nadol (alebo nahor).

Reakčné podmienky sú voliteľne napísané nad reakčnou šípkou, ako je napr B. dodávka aktivačnej energie. Výsledná alebo vynaložená reakčná energia sa zapíše na stránku, kde vzniká alebo musí byť vynaložená.

Pre termodynamické výpočty sa často uvádza entalpia reakcie, napríklad v reakčnej rovnici reakcie s kyslíkovým vodíkom

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

Keď sa z plynných H2 a O2 vytvorí jeden mól kvapalnej H20, uvoľní sa 286 kJ energie. Tu je nevyhnutné, aby bola špecifikovaná aj fáza látok zapojených do reakcie, pretože energia sa tiež premieňa počas fázových prechodov. Reakčné teplo ΔH sa zvyčajne dodáva pri 25 ° C. Kladná hodnota ΔH naznačuje endotermické reakcie, záporná hodnota exotermické reakcie.

V reakčných rovniciach sa používajú rôzne šípky s týmto významom:

  • Reakčná šípka (→)
  • niekoľko reakčných šípok (→ →) popisuje reakčnú sekvenciu, to znamená postupnosť niekoľkých jednotlivých reakcií medzi východiskovou látkou a produktom
  • Tam a späť reakcia ($ \ rightleftarrows $), reakcia môže prebiehať jedným alebo druhým smerom v dôsledku zmenených reakčných podmienok.
  • Rovnovážna šípka ($ \ rightleftharpoons $), sa používa, keď sa za daných podmienok vytvorí reakčná rovnováha.
  • Retrosyntetická šípka ($ \ Rightarrow $)
  • na identifikáciu jedného alebo dvoch posunov elektrónov (opis reakčných mechanizmov, ktoré sa často používajú v organickej chémii):
    • Zakrivená šípka s celým bodom ($ \ curvearrowright $) symbolizuje posun elektrónového páru (= dva elektróny).
    • Zakrivená šípka s polovičným bodom symbolizuje posun jedného elektrónu.

Poznámky: Mesomérna šípka (↔) nepopisuje chemickú reakciu, a preto sa nepoužíva v reakčných rovniciach. - Z týchto šípok zodpovedajú norme DIN 32642 iba šípky reakcie a rovnovážné šípky (dve rovnobežné šípky s opačným smerom v polovici špičky); Ak sa má vyjadriť, že rovnovážna konštanta reakcie je veľmi veľká alebo veľmi malá, dá sa to vyjadriť rôznymi dĺžkami šípok rovnovážnych šípok.

Skrátená forma

Namiesto úplného pravopisu s úplnými empirickými vzorcami môžete vynechať nezmenené reaktanty. Takto vytvorené reakčné rovnice sú napr. B.:

$ \ 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 ^ +> $

Používanie reakčných rovníc: Výpočet predaja

Na výpočet metabolizmu reakcie sa používa reakčná rovnica pomocou množstva látky v móloch. Základy tejto výpočtovej metódy možno nájsť v článku stechiometria (špeciálne výpočty v chémii). Ako príklad sa berie vyššie opísaná reakčná rovnica pre spaľovanie plynného metánu. Reakčná schéma je:

Hovorí to kvalitatívne: metán a kyslík reagujú za vzniku oxidu uhličitého a vody.

Hovorí kvantitatívne: 1 mol metánu a 2 móly kyslíka majú za následok 1 mól oxidu uhličitého + 2 móly vody.

Pretože 1 mol C váži 12 g, 1 mol metánu 16 g, 1 mol kyslíka 32 g, 1 mol vody 18 g a 1 mol oxidu uhličitého 44 g, hovorí sa tu tiež:

16 g metánu + 64 g kyslíka vedie k 44 g oxidu uhličitého + 36 g vody. Výsledkom 80 g východiskových materiálov (východiskových materiálov) je 80 g konečných materiálov (výrobkov). Na každých 16 g oxidovaného metánu sa vyprodukuje 44 g oxidu uhličitého.

Pretože 1 mol plynu za normálnych podmienok zaberá 22,4 l priestoru, reakčná schéma tiež hovorí:

22,4 l metánu + 44,8 l kyslíka vedie k 22,4 l oxidu uhličitého + 44,8 l vodnej pary.

Podobné výpočty prepočtu sú možné pre každú inú chemickú reakciu, pre ktorú bola vytvorená reakčná schéma. Týmto spôsobom je možné vypočítať požadované množstvá surovín alebo teoreticky dosiahnuteľné množstvá produktu (so 100% výťažkom) pomocou reakčných schém a molárnych hmotností. Pre vzorovú úlohu Koľko vodíka sa vytvorí, keď 1 g lítia reaguje s vodou? takýto príklad možno nájsť v článku o stechiometrii.