ХІМІЧНЕ РІВНЯННЯ: ЧАСТИНИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Хімічне рівняння являє собою схематичне уявлення деяких характеристик хімічної реакції. Можна також сказати, що хімічне рівняння описує зміни, які зазнали різні речовини, що беруть участь у реакції.

Формули та символи різних речовин-учасників розміщуються в хімічному рівнянні, чітко вказуючи на кількість атомів кожного елемента, присутніх у сполуках, що представляється підрядним індексом і не може бути змінено балансуванням рівняння.

Загальне хімічне рівняння для хімічної реакції. Реагенти та продукти. Джерело: Габріель Болівар.

Хімічне рівняння повинно бути збалансованим, тобто кількість атомів як реагентів, так і продуктів має бути рівним. Таким чином підкоряється закону збереження речовини. Бажано, щоб числа, що використовуються для врівноваження рівнянь, були цілими числами.

Ці рівняння не розкривають послідовних кроків, а також за якими механізмами реагенти перетворюються на продукти.

Ось чому, хоча вони дуже корисні для розуміння, куди йде хімічна реакція, вона не дозволяє нам зрозуміти її молекулярні аспекти чи те, як на неї впливають певні змінні; такі як рН, в'язкість, час реакції, швидкість перемішування, серед інших.

Частини хімічного рівняння

В основному є три основні частини хімічного рівняння: реактиви, продукти та стрілка, яка вказує напрям хімічної реакції.

Розташування реагентів та продуктів

Всі речовини, які функціонують як реагенти, і всі речовини, що є продуктами, відображаються в хімічному рівнянні. Ці групи речовин розділені стрілкою, яка вказує напрямок реакції. Реагенти розташовані зліва від стрілки, а продукти - праворуч.

Стрілка означає те, що виробляється та орієнтоване зліва направо (→), хоча у оборотних реакціях є дві рівнозначні та паралельні стрілки; один направлений вправо, а один вліво. Символ (Δ) зазвичай розміщується над стрілкою, вказуючи на те, що в реакції використовувалося тепло.

Крім того, ідентифікація каталізатора зазвичай розміщується на стрілці, якщо можливо, за допомогою її формули або символу. Різні речовини, що виступають як реактиви, відокремлюються знаком (+), що вказує на те, що речовини реагують або поєднуються між собою.

Що стосується речовин, які фігурують як продукти, знак (+) не має попередньої конотації; якщо реакція не є оборотною. Зручно, що знак (+) ставиться рівновіддаленим від відокремлених речовин.

Балансування хімічних рівнянь

Важливою вимогою є правильне збалансування хімічних рівнянь. Для цього ставиться число, яке називається стехіометричним коефіцієнтом. За необхідності цей коефіцієнт повинен бути перед речовинами, що виступають як реактиви або продукти.

Це так, щоб досягти того, що кількість усіх атомів елементів, які виступають як реагенти, точно дорівнює кількості їх, що з’являються у продукті. Найпростіший метод врівноваження хімічних рівнянь - проба і помилка.

Фізичні стани компонентів хімічного рівняння

У деяких хімічних рівняннях фізичний стан речовин позначається підрядним індексом. Для цього в іспанській мові використовуються такі абревіатури: (s) для твердого тіла; (л) для рідкого стану; (g), газоподібний стан; і (ac), водний розчин.

Приклад: реакція карбонату кальцію з соляною кислотою.

CaCO _{3 (s)} + 2 HCl _(aq) → CaCl _{2 (s)} + H ₂ O _(l) + CO _{2 (g)}

Зміни фізичного стану

У деяких випадках в хімічному рівнянні вказується, якщо в результаті хімічної реакції утворюється газ або є осадження будь-якої з речовин, що утворюються.

На наявність газу вказує вертикальна стрілка, кінець якої спрямований вгору (↑), розміщена праворуч від газоподібної речовини.

Приклад: реакція цинку з соляною кислотою.

Zn + 2 HCl → ZnCl ₂ + H ₂ ↑

Якщо в хімічній реакції одна з речовин утворює осад, це символізується, розмістивши вертикальну стрілку, кінець якої спрямований вниз (↓), розміщену на правій частині осадженої речовини.

Приклад: реакція соляної кислоти з нітратом срібла.

HCl + AgNO ₃ → HNO ₃ + AgCl ↓

Приклад хімічних рівнянь

- Фотосинтез

Рівняння фотосинтезу

Фотосинтез - це процес, за допомогою якого рослини захоплюють і перетворюють світлову енергію, що виходить від сонячного світла, для отримання енергії, необхідної для їх існування. Фотосинтез здійснюється деякими органелами рослинних клітин, які називаються хлоропластами.

Тилакоїди знаходяться в мембрані хлоропластів, місцях, де виявлені хлорофіли a і b, які є основними пігментами, що фіксують світлову енергію.

Хоча фотосинтез є складним процесом, його можна окреслити в наступному хімічному рівнянні:

6 CO ₂ + 6 H ₂ O → C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ ↑ ΔGº = 2870 кДж / моль

C ₆ H ₁₂ O ₆ - формула глюкози, вуглеводу, метаболізованого для отримання АТФ; сполука, яка є основним резервуаром енергії у більшості живих істот. Крім того, NADPH утворюється з глюкози - коферменту, необхідного для багатьох реакцій.

- Клітинне дихання

Клітини використовують кисень для метаболізму численних речовин, присутніх у їжі. Тим часом АТФ використовується як джерело енергії для діяльності, яку здійснюють живі істоти, виробляючи в цих процесах вуглекислий газ і воду.

Використовуючи глюкозу як модель метаболізованої речовини, дихання можна схематизувати за допомогою наступного хімічного рівняння:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ → 6 CO ₂ + 6 H ₂ O

- Поширені реакції елементів

Реакція розкладання

З'єднання або з'єднання дисоціюють, утворюючи інші різні сполуки зі своїми атомами:

2 KClO _{3 (s)} → 2 KCl _(s) + 3 O _{2 (g)}

Реакція зміщення

Метал реагує зі сполукою, замінюючи присутнім у ньому метал:

Mg _(s) + CuSO _{4 (aq)} → Cu _(s) + MgSO _{4 (aq)}

Реакція усунення

При цьому типі реакцій кількість атомів або груп, приєднаних до атома вуглецю, зменшується:

CH ₃ -CH ₂ Br + NaOH → H ₂ C = CH ₂ + H ₂ O + NaBr

Реакція гідратації

Це реакція, при якій сполука додає молекулу води. Ця реакція важлива при приготуванні спиртів:

H ₂ C = CH ₂ + H ₂ O → H ₂ C-CH ₂ OH

Реакція нейтралізації

Основа або луг реагує з кислотою, що утворює сіль і воду:

HCl _(aq) + NaOH _(aq) → NaCl _(aq) + H ₂ O _(l)

Реакція синтезу

У цьому типі реакцій дві або більше речовин об'єднують для створення нової сполуки:

2 Li _(s) + Cl _{2 (g)} → 2 LiCl _(s)

Реакція подвійного переміщення (метатеза)

У цьому виді реакції відбувається обмін позитивними та негативними іонами з утворенням нових сполук:

AgNO _{3 (aq)} + NaCl _(aq) → AgCl _(s) + NaNO _{3 (aq)}

Список літератури

1. Флорес, Дж. (2002). Хімія Видання 1 ^епохи . Сантільяна Редакція
2. Mathews, CK, Van Holde, KE, та Ahern, KG (2002). Біохімія. 3 ^було видання. Видавець Пірсон Аддісон Веслі
3. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
4. Вікіпедія. (2019). Хімічне рівняння. Відновлено з: en.wikipedia.org
5. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (20 вересня 2019 р.). Що таке хімічне рівняння? Відновлено з: thinkco.com