Ecuația de reacție - școala de chimie

Ecuația de reacție

În chimie există una Ecuația de reacție stenograma pentru o reacție chimică. Oferă materialele de pornire (mai bune: reactanți) și produsele unei conversii de materiale în notație de formulă și este uniform la nivel internațional. Cu toate acestea, deoarece reactanții și produsele nu sunt aceleași atunci când o substanță este convertită, numele este adesea folosit din motive didactice Schema de reacție folosit; cu toate acestea, termenul schemă de reacție conform DIN 32642 „Descrierea simbolică a reacțiilor chimice” din ianuarie 1992 ar trebui utilizat numai pentru o descriere calitativă a unei reacții chimice.

reacție

Dacă cantitățile coeficienților stoichiometrici din ecuație sunt numere întregi și cât mai mici posibil, se vorbește despre un conform DIN 32642 Ecuația cardinală. Acest standard nu subdivizează reactanții în reactanți (materii prime) și produse; definește, de asemenea, termenii variabilei de conversie, conversia formulelor și entalpia molară a reacției și conține șase exemple pentru descrierea calitativă folosind scheme de reacție.

Structura unei ecuații de reacție

În partea stângă sunt formulele chimice ale materiilor prime (materii prime) - în dreapta formulele chimice ale produselor. O săgeată de reacție este scrisă între ele (de exemplu, $ \ longrightarrow $), care indică direcția produselor. În fața formulelor se pun și numere cu majuscule care indică câte molecule ale substanței respective sau câtă cantitate de substanță (în moli) sunt necesare, consumate sau generate. Se numesc coeficienți stoichiometrici (conform standardului: numere stoichiometrice) ale substanțelor implicate. Ele trebuie alese astfel încât raporturile molare ale reactanților - condițiile lor stoichiometrice - să fie reproduse corect: pentru fiecare element chimic, trebuie să fie prezent același număr de atomi pe partea stângă a unei ecuații de reacție ca pe partea dreaptă. Numărul „unu” ca coeficient stoichiometric nu este scris.

De exemplu, arderea gazului metan (formula: CH4) și a oxigenului gaz (formula: O2) la dioxid de carbon și apă este dată de ecuația

descris. În acest exemplu există câte un atom pentru carbonul C (stânga în CH4 și dreapta în CO2), pentru hidrogenul H există patru atomi fiecare (stânga în CH4 și dreapta 2 în ambele H2O), iar pentru oxigenul O sunt, de asemenea, patru atomi fiecare (stânga fiecare două în O2 și în dreapta două în CO2 și câte unul în ambele H2O).

A Schema de reacție În schimb, nu ia în considerare rapoartele stoichiometrice ale reactanților sau doar parțial și doar stabilește ce educte reacționează la ce produse. De exemplu, următorul este Ecuația cuvântului o schemă de reacție:

Posibile informații suplimentare în ecuațiile de reacție

Pentru clarificare, modificările, stările de agregare sau stările soluțiilor pot fi specificate după simbolurile chimice sau formulele între paranteze rotunde. Conform DIN 32642, sunt utilizate următoarele abrevieri pentru aceasta:

  • g pentru gazos
  • Pentru lichid
  • s pentru solid
  • ideal pentru „în soluție apoasă”

Solidele (sau gazele) care apar pot fi, de asemenea, marcate cu o săgeată îndreptată în jos (sau în sus) în conformitate cu standardul.

Condițiile de reacție sunt scrise opțional peste săgeata de reacție, cum ar fi B. furnizarea energiei de activare. Energia de reacție rezultată sau consumată este scrisă pe pagina în care apare sau trebuie consumată.

Pentru calculele termodinamice, entalpia reacției este adesea dată, de exemplu în ecuația de reacție a reacției oxihidrogen

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

Când se formează un mol de H2O lichid din H2 și O2 gazos, se eliberează 286 kJ de energie. Aici este esențial ca faza substanțelor implicate în reacție să fie de asemenea specificată, deoarece energia este convertită și în timpul tranzițiilor de fază. Căldura de reacție ΔH este de obicei dată la 25 ° C. O valoare pozitivă a lui indicatesH indică reacții endoterme, o valoare negativă reacții exoterme.

Diferite săgeți sunt utilizate în ecuațiile de reacție cu următoarele semnificații:

  • Săgeată de reacție (→)
  • mai multe săgeți de reacție (→ →) descriu o secvență de reacție, adică o secvență de mai multe reacții individuale între materialul de pornire și produs
  • Reacție înainte și înapoi ($ \ rightleftarrows $), reacția poate continua într-o direcție sau alta din cauza condițiilor de reacție modificate.
  • Săgeata de echilibru ($ \ rightleftharpoons $), este utilizată atunci când se stabilește un echilibru de reacție în condițiile date.
  • Săgeată retrosintetică ($ \ Rightarrow $)
  • pentru identificarea unuia sau a două schimbări de electroni (descrierea mecanismelor de reacție, adesea utilizate în chimia organică):
    • Săgeata curbată cu punct întreg ($ \ curvearrowright $) simbolizează deplasarea unei perechi de electroni (= doi electroni).
    • Săgeata curbată cu jumătate de punct simbolizează deplasarea unui singur electron.

Observații: Săgeata mezomerică (↔) nu descrie o reacție chimică și, prin urmare, nu este utilizată în ecuațiile de reacție. Dintre aceste săgeți, doar săgeata de reacție și săgețile de echilibru (două săgeți paralele, direcționate opus, cu jumătăți de vârf) sunt conforme DIN 32642; Dacă trebuie exprimat faptul că constanta de echilibru a unei reacții este foarte mare sau foarte mică, aceasta poate fi exprimată prin diferite lungimi de săgeți ale săgeților de echilibru.

Forma prescurtată

În loc de ortografia completă cu formule empirice complete, se pot omite reactanții nealterați. Ecuațiile de reacție create în acest mod sunt de ex. 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 ^ +> $

Utilizarea ecuațiilor de reacție: calcularea vânzărilor

Pentru a calcula metabolismul unei reacții, ecuația reacției este utilizată cu ajutorul cantității de substanță în moli. Bazele acestei metode de calcul pot fi găsite în articolul stoichiometrie (calcule de specialitate în chimie). Ecuația de reacție pentru arderea gazului metan descris mai sus este luată ca exemplu. Schema de reacție este:

Se spune calitativ: metanul și oxigenul reacționează pentru a forma dioxid de carbon și apă.

Se spune cantitativ: 1 mol de metan și 2 moli de oxigen duc la 1 mol de dioxid de carbon + 2 moli de apă.

Deoarece 1 mol de C cântărește 12 g, 1 mol de metan 16 g, 1 mol de oxigen 32 g, 1 mol de apă 18 g și 1 mol de dioxid de carbon 44 g, se mai spune:

16 g metan + 64 g oxigen duc la 44 g dioxid de carbon + 36 g apă. 80 g de materii prime (materii prime) rezultă în 80 g materiale finale (produse). Pentru fiecare 16 g de metan oxidat, se produc 44 g de dioxid de carbon.

Deoarece 1 mol de gaz ocupă 22,4 L spațiu în condiții normale, schema de reacție mai spune:

22,4 L metan + 44,8 L oxigen rezultă 22,4 L dioxid de carbon + 44,8 L vapori de apă.

Calcule similare de conversie sunt posibile pentru orice altă reacție chimică pentru care schema de reacție a fost creată. În acest fel, cantitățile necesare de materii prime sau cantitățile de produs realizabile teoretic (cu un randament de 100%) pot fi calculate utilizând scheme de reacție și mase molare. Pentru eșantionul de activitate Cât de mult hidrogen este produs atunci când 1 g de litiu reacționează cu apa? un astfel de exemplu poate fi găsit în articolul despre stoichiometrie.