Reakčná rovnica

V chémii existuje jeden Reakčná rovnica - tiež nazývaná reakčná schéma - skratka pre chemickú reakciu. Zobrazuje východiskové a konečné látky pri premene látky vo formulácii vzorca, je medzinárodne jednotná a je zrozumiteľná všetkým chemikom. Pretože východiskový a konečný materiál NIE sú rovnaké, keď sa materiál prevádza, výraz „rovnica“ by sa mal ponechať v matematike, zatiaľ čo v chémii je technicky správnejšie hovoriť o reakčných schémach, ktoré odrážajú chemickú reakciu vo vzorci. Tento článok preto podrobnejšie popisuje tento základný technický pojem chémie a zodpovedajúci formulačný jazyk, zatiaľ čo reakčná schéma v článku popisuje Pravidlá vysvetlené podľa ktorej je takáto reakčná schéma (takáto reakcia alebo chemická rovnica) formálne správna v chemickom vzorci vytvorené sa stáva.

Ďalšie odporúčané odborné znalosti

Správne váženie s laboratórnymi váhami: Sprievodca vážením

8 krokov k čistej váhe - a 5 riešení, ako udržať čistotu

Denná vizuálna kontrola laboratórnych váh

Obsah

Konštrukcia reakčnej rovnice

Štruktúra reakčnej rovnice (reakčná schéma) sa riadi určitými chemickými pravidlami, ktorých použitie je podrobne vysvetlené v článku Reakčná schéma pri jej tvorbe. V súhrne možno povedať:

Vľavo sú chemické vzorce východiskových látok (východiskové látky) - vpravo súhrnné vzorce výrobkov. Medzi ne (napr.) Je napísaná šípka reakcie, ktorá označuje smer, v ktorom reakcia prebieha. Pred vzorce sú tiež umiestnené veľké písmená. Tieto stechiometrické koeficienty použitých látok ukazujú, koľko molekúl príslušnej látky alebo koľko látky (v móloch) je potrebných, spotrebovaných alebo vytvorených. Musia sa zvoliť tak, aby sa správne reprodukovali molárne pomery reaktantov (ich stechiometrické podmienky): Pre každý chemický prvok musí byť na ľavej strane reakčnej rovnice rovnaký počet atómov ako na pravej strane (číslo „jeden“ ako stechiometrický koeficient sa preto javí napríklad ako faktor). Tieto „stechiometrické koeficienty“ sú uvedené v norme DIN 32642 stechiometrické čísla zavolal.

Napríklad zo spaľovania plynného metánu (vzorec: CH4) v plynnom kyslíku (vzorec: 2 O2) sa stáva oxid uhličitý a voda podľa rovnice

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).

Možné ďalšie informácie v reakčných rovniciach

Pre objasnenie sú fázy reaktantov uvedené v krátkom popise v reakčnej schéme za predpokladu, že to nie je pre posudzovaný prípad zanedbateľné.

V prípade potreby napíšte reakčné podmienky na šípku, napríklad prívod 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

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 zúčastňujúcich sa na reakcii, 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 chémii sa v reakčných rovniciach používajú rôzne šípky, ktorých význam je presne definovaný:

Reakčná šípka (→)
Šípka vyváženia ()
Mezomérna šípka (↔)
Šípka retro syntézy ()

Vytvorte reakčnú rovnicu

Pomocou reakcie plynného vodíka (H2) a plynného kyslíka (O2) za vzniku vody (H2O) by malo byť opísané vytvorenie reakčnej rovnice.

Vytvorte výklad

Pozorovaním je možné pripraviť konečné látky pre reakčnú rovnicu. Vieme, že sa objavuje nová látka. Touto látkou nemôže byť vodík alebo kyslík. Nová látka preto musí byť kombináciou atómu vodíka a kyslíka. Takže máme:

Zapíšte si stechiometrické hodnoty

H2 a O2 majú valenciu 0, pretože tieto molekuly pozostávajú iba z jedného typu atómu. V HO má H valenciu + I a O má valenciu −II. Teraz musíme pre produkt vypočítať atómové čísla H a O. Tvoríme najmenší spoločný násobok hodnôt:

Teraz je atómové číslo tohto kgV vydelené valenciou prvku. Pre H:

A pre O je atómové číslo:

Produkt teda musí byť H2O. Za účelom kontroly sa pozrie, či má molekula celkovú valenciu 0:

Reakčná rovnica je teraz:

Určte faktory

V poslednej rovnici by boli medzi reaktantmi dva atómy vodíka (1 H2) a dva atómy kyslíka (1 02), ale v reakčnom produkte sú dva atómy vodíka (1 H2) a jeden atóm kyslíka (10). Takže pred reakčný produkt musíte napísať 2:

Avšak dva atómy vodíka nie sú pre edukty dostatočné, takže pred H2 musíte napísať aj 2.

Zostatkové poplatky

V niektorých reakčných rovniciach je teraz potrebné pridať náboje. Na výstupnú stranu pridáme H + alebo (OH) -, aby sme mali na oboch reakčných rovniciach rovnaký náboj.

Príklad: výstupná strana má náboj +1 a koncová strana má náboj +2, potom musíme

Ak má výstupná strana náboj +2 a výstupná strana náboj +1, potom musíme

Pridať. Tieto ióny potom reagujú so zvyšným H + alebo (OH) - za vzniku H20.

Výsledok

Reakčná rovnica je teraz:

Viac rovníc

Namiesto úplného pravopisu s úplnými empirickými vzorcami možno z reakčnej rovnice tiež odstrániť katióny alebo anióny, ktoré s nimi nereagujú. Takto vytvorené reakčné rovnice sú napr. B.:

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 možno stručne uviesť vyššie opísanú reakčnú rovnicu na spaľovanie plynného metánu. Reakčná schéma je:

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

Hovorí kvantitatívne: 1 mól plynného metánu a 2 móly kyslíka majú za následok 1 mól oxidu uhličitého + 2 móly vodnej pary.

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

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

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 vodnej pary.

Existuje teda 80 g východiskových materiálov (východiskové materiály) a 80 g konečných materiálov (výrobkov). Každých 16 g metánu (22,4 l) sa zmení na 44 g oxidu uhličitého.

Podobné výpočty prepočtu sú možné pre každú inú chemickú reakciu, pre ktorú bola vytvorená reakčná schéma. Potrebné množstvá surovín alebo teoreticky dosiahnuteľné množstvá produktu (so 100% výťažkom) je možné vypočítať 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.