Уравнения химических реакций

Химические реакции: типы, свойства, уравнения

Уравнения химических реакций

  • Характеристика химических реакций
  • Химические реакции в природе и быту
  • Типы химических реакций
  • Химическая реакция соединения
  • Химическая реакция разложения
  • Химическая реакция замещения
  • Химическая реакция обмена
  • Признаки химических реакций
  • Как определить признак химической реакции
  • Скорость химической реакции
  • Равновесие химической реакции
  • Условия возникновения химических реакций
  • Тепловой эффект химической реакции
  • Химические реакции, видео
  • Характеристика химических реакций

    Химические реакции, их свойства, типы, условия протекания и прочая, являются одним из краеугольных столпов интересной науки под названием химия. Попробуем же разобрать что такое химическая реакция, и какова ее роль.

    Итак, химической реакцией в химии принято считать превращение одного либо нескольких веществ, в другие вещества.

    При этом ядра атомов у них не меняются (в отличие от реакций ядерных), зато происходит перераспределение электронов и ядер, и, разумеется, появляются новые химические элементы.

    Химические реакции в природе и быту

    Мы с вами окружены химическими реакциями, более того мы сами их регулярно осуществляем различными бытовыми действиями, когда например, зажигаем спичку. Особенно много химических реакций сами того не подозревая (а может и подозревая) делают повара, когда готовят еду.

    Разумеется, и в природных условиях проходит множество химических реакций: извержение вулкана, фотосинтез листвы и деревьев, да что там говорить, практически любой биологический процесс можно отнести к примерам химических реакций.

    Типы химических реакций

    Все химические реакции можно условно разделить на простые и сложные. Простые химические реакции, в свою очередь, разделяются на:

    • реакции соединения,
    • реакции разложения,
    • реакции замещения,
    • реакции обмена.

    Далее мы подробно остановимся на каждом из этих видов химических реакций, известных химии.

    Химическая реакция соединения

    По весьма меткому определению великого химика Д. И. Менделеева реакция соединения имеет место быть когда «их двух веществ происходит одно».

    Примером химической реакции соединения может быть нагревание порошков железа и серы, при которой из них образуется сульфид железа — Fe+S=FeS.

    Другим ярким примеров этой реакции является горение простых веществ, таких как сера или фосфор на воздухе (пожалуй, подобную реакцию можно также назвать тепловой химической реакцией).

    Химическая реакция разложения

    Тут все просто, реакция разложения является противоположностью реакции соединения. При ней из одного вещества получается два или более веществ. Простым примером химической реакции разложения может быть реакция разложение мела, в ходе которой из собственно мела образуется негашеная известь и углекислый газ.

    Химическая реакция замещения

    Реакция замещения осуществляется при взаимодействии простого вещества со сложным. Приведем пример химической реакции замещения: если опустить стальной гвоздь в раствор с медным купоросом, то в ходе этого простого химического опыта мы получим железный купорос (железо вытеснит медь из соли). Уравнение такой химической реакции будет выглядеть так:

    Fe+CuSO4→ FeSO4+Cu

    Химическая реакция обмена

    Реакции обмена проходят исключительно между сложными химическими веществами, в ходе которых они меняются своими частями. Очень много таких реакций имеют место быть в различных растворах. Нейтрализация кислоты желчью – вот хороший пример химической реакции обмена.

    NaOH+HCl→ NaCl+Н2О

    Так выглядит химическое уравнение этой реакции, при ней ион водорода из соединения HCl обменивается ионом натрия из соединения NaOH. Следствием этой химической реакции является образование раствора поваренной соли.

    Признаки химических реакций

    По признакам протекания химических реакций можно судить прошла ли химическая реакция между реагентами или нет. Приведем примеры признаков химических реакций:

    • Изменение цвета (светлое железо, к примеру, во влажном воздухе покрывается бурым налетом, как результат химической реакции взаимодействия железа и кислорода).
    • Выпадение осадка (если вдруг через известковый раствор пропустить углекислый газ, то получим выпадение белого нерастворимого осадка карбоната кальция).
    • Выделение газа (если Вы капнете на пищевую соду лимонной кислотой, то получите выделение углекислого газа).
    • Образование слабодиссоциированных веществ (все реакции, в результате которых образуется вода).
    • Свечение раствора (примером тут могут служить реакции, происходящие с раствором люминола, излучающего при химических реакциях свет).

    В целом, трудно выделить какие признаки химических реакций являются основными, для разных веществ и разных реакций характерны свои признаки.

    Как определить признак химической реакции

    Определить признак химической реакции можно визуально (при изменении цвета, свечении), или по результатам этой самой реакции.

    Скорость химической реакции

    Под скоростью химической реакции обычно понимают изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени. Притом, скорость химической реакции всегда положительная величина. В 1865 году химиком Н. Н.

    Бекетовым был сформулирован закон действия масс гласящий, что «скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна концентрациям реагентов, возведенным в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам».

    К факторам скорости химической реакции можно отнести:

    • природу реагирующих веществ,
    • наличие катализатора,
    • температуру,
    • давление,
    • площадь поверхности реагирующих веществ.

    Все они имеют самое прямое влияние на скорость протекания химической реакции.

    Равновесие химической реакции

    Химическим равновесием называют такое состояние химической системы, при котором протекает несколько химических реакций и скорости в каждой паре прямой и обратной реакции равны между собой.

    Таким образом, выделяется константа равновесия химической реакции – это та величина, которая определяет для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия.

    Зная константу равновесия можно определить направление протекания химической реакции.

    Условия возникновения химических реакций

    Чтобы положить начало химических реакций, необходимо для этого создать соответствующие условия:

    • приведение веществ в тесное соприкосновение.
    • нагревание веществ до определенной температуры (температура химической реакции должна быть подходящей).

    Тепловой эффект химической реакции

    Так называют изменение внутренней энергии системы как результат протекания химической реакции и превращения исходных веществ (реактантов) в продукты реакции в количествах, соответствующих уравнению химической реакции при следующих условиях:

    • единственно возможной работой при этом есть только лишь работа против внешнего давления.
    • исходные вещества и продукты, полученные в результате химической реакции, имеют одинаковую температуру.

    Химические реакции, видео

    И в завершение интересно видео про самые удивительные химические реакции.

    Эта статья доступна на английском языке — Chemical Reactions.

    Источник: http://www.poznavayka.org/himiya/himicheskie-reaktsii-tipyi-svoystva-uravneniya/

    Как составить химическое уравнение: правила, примеры. Запись химической реакции

    Уравнения химических реакций

    Поговорим о том, как составить химическое уравнение, ведь именно они являются основными элементами данной дисциплины. Благодаря глубокому осознанию всех закономерностей взаимодействий химических процессов и веществ, можно управлять ими, применять их в различных сферах деятельности.

    Теоретические особенности

    Составление химических уравнений – важный и ответственный этап, рассматриваемый в восьмом классе общеобразовательных школ.

    Что должно предшествовать данному этапу? Прежде чем педагог расскажет своим воспитанникам о том, как составить химическое уравнение, важно познакомить школьников с термином «валентность», научить их определять данную величину у металлов и неметаллов, пользуясь таблицей элементов Менделеева.

    Составление бинарных формул по валентности

    Для того чтобы понять, как составить химическое уравнение по валентности, для начала нужно научиться составлять формулы соединений, состоящих из двух элементов, пользуясь валентностью. Предлагаем алгоритм, который поможет справиться с поставленной задачей. Например, необходимо составить формулу оксида натрия.

    Сначала важно учесть, что тот химический элемент, который в названии упоминается последним, в формуле должен располагаться на первом месте. В нашем случае первым будет записываться в формуле натрий, вторым кислород.

    Напомним, что оксидами называют бинарные соединения, в которых последним (вторым) элементом обязательно должен быть кислород со степенью окисления -2 (валентностью 2). Далее по таблице Менделеева необходимо определить валентности каждого из двух элементов.

    Для этого используем определенные правила.

    Так как натрий – металл, который располагается в главной подгруппе 1 группы, его валентность является неизменной величиной, она равна I.

    Кислород – это неметалл, поскольку в оксиде он стоит последним, для определения его валентности мы из восьми (число групп) вычитаем 6 (группу, в которой находится кислород), получаем, что валентность кислорода равна II.

    Между определенными валентностями находим наименьшее общее кратное, затем делим его на валентность каждого из элементов, получаем их индексы. Записываем готовую формулу Na2O.

    Инструкция по составлению уравнения

    А теперь подробнее поговорим о том, как составить химическое уравнение. Сначала рассмотрим теоретические моменты, затем перейдем к конкретным примерам. Итак, составление химических уравнений предполагает определенный порядок действий.

    • 1-й этап. Прочитав предложенное задание, необходимо определить, какие именно химические вещества должны присутствовать в левой части уравнения. Между исходными компонентами ставится знак «+».
    • 2-й этап. После знака равенства необходимо составить формулу продукта реакции. При выполнении подобных действий потребуется алгоритм составления формул бинарных соединений, рассмотренный нами выше.
    • 3-й этап. Проверяем количество атомов каждого элемента до и после химического взаимодействия, в случае необходимости ставим дополнительные коэффициенты перед формулами.

    Пример реакции горения

    Попробуем разобраться в том, как составить химическое уравнение горения магния, пользуясь алгоритмом. В левой части уравнения записываем через сумму магний и кислород. Не забываем о том, что кислород является двухатомной молекулой, поэтому у него необходимо поставить индекс 2.

    После знака равенства составляем формулу получаемого после реакции продукта. Им будет оксид магния, в котором первым записан магний, а вторым в формуле поставим кислород. Далее по таблице химических элементов определяем валентности.

    Магний, находящийся во 2 группе (главной подгруппе), имеет постоянную валентность II, у кислорода путем вычитания 8 – 6 также получаем валентность II.

    Запись процесса будет иметь вид: Mg+O2=MgO.

    Для того чтобы уравнение соответствовало закону сохранения массы веществ, необходимо расставить коэффициенты. Сначала проверяем количество кислорода до реакции, после завершения процесса.

    Так как было 2 атома кислорода, а образовался всего один, в правой части перед формулой оксида магния необходимо добавить коэффициент 2. Далее считаем число атомов магния до и после процесса.

    В результате взаимодействия получилось 2 магния, следовательно, в левой части перед простым веществом магнием также необходим коэффициент 2.

    Итоговый вид реакции: 2Mg+O2=2MgO.

    Пример реакции замещения

    Любой конспект по химии содержит описание разных видов взаимодействий.

    В отличие от соединения, в замещении и в левой, и в правой части уравнения будет два вещества. Допустим, необходимо написать реакцию взаимодействия между цинком и раствором соляной кислоты. Алгоритм написания используем стандартный.

    Сначала в левой части через сумму пишем цинк и соляную кислоту, в правой части составляем формулы получаемых продуктов реакции.

    Так как в электрохимическом ряду напряжений металлов цинк располагается до водорода, в данном процессе он вытесняет из кислоты молекулярный водород, образует хлорид цинка. В результате получаем следующую запись: Zn+HCL=ZnCl2+H2.

    Теперь переходим к уравниванию количества атомов каждого элемента. Так как в левой части хлора был один атом, а после взаимодействия их стало два, перед формулой соляной кислоты необходимо поставить коэффициент 2.

    В итоге получаем готовое уравнение реакции, соответствующее закону сохранения массы веществ: Zn+2HCL=ZnCl2+H2.

    Заключение

    Типичный конспект по химии обязательно содержит несколько химических превращений.

    Ни один раздел этой науки не ограничивается простым словесным описанием превращений, процессов растворения, выпаривания, обязательно все подтверждается уравнениями.

    Специфика химии заключается в том, что с все процессы, которые происходят между разными неорганическими либо органическими веществами, можно описать с помощью химических символов, знаков, коэффициентов, индексов.

    Чем еще отличается от других наук химия? Химические уравнения помогают не только описывать происходящие превращения, но и проводить по ним количественные вычисления, благодаря которым можно осуществлять лабораторное и промышленное получение разных веществ.

    Источник: https://FB.ru/article/276850/kak-sostavit-himicheskoe-uravnenie-pravila-primeryi-zapis-himicheskoy-reaktsii

    Урок 13. Составление химических уравнений – HIMI4KA

    Уравнения химических реакций
    Архив уроков › Основные законы химии

    В уроке 13 «Составление химических уравнений» из курса «Химия для чайников» рассмотрим для чего нужны химические уравнения; научимся уравнивать химические реакции, путем правильной расстановки коэффициентов. Данный урок потребует от вас знания химических основ из прошлых уроков. Обязательно прочитайте об элементном анализе, где подробно рассмотрены эмпирические формулы и анализ химических веществ.

    Химическое уравнение

    В результате реакции горения метана CH4 в кислороде O2 образуются диоксид углерода CO2 и вода H2O. Эта реакция может быть описана химическим уравнением:

    Попробуем извлечь из химического уравнения больше сведений, чем просто указание продуктов и реагентов реакции.

    Химичекое уравнение (1) является НЕполным и потому не дает никаких сведений о том, сколько молекул O2 расходуется в расчете на 1 молекулу CH4 и сколько молекул CO2 и H2O получается в результате.

    Но если записать перед соответствующими молекулярными формулами численные коэффициенты, которые укажут сколько молекул каждого сорта принимает участие в реакции, то мы получим полное химическое уравнение реакции.

    Для того, чтобы завершить составление химического уравнения (1), нужно помнить одно простое правило: в левой и правой частях уравнения должно присутствовать одинаковое число атомов каждого сорта, поскольку в ходе химической реакции не возникает новых атомов и не происходит уничтожение имевшихся. Данное правило основывается на законе сохранения массы, который мы рассмотрели в начале главы.

    Уравнивание химических реакций

    Уравнивание химических реакций нужно для того, чтобы из простого химического уравнения получить полное.

    Итак, перейдем к непосредственному уравниванию реакции (1): еще раз взгляните на химическое уравнение, в точности на атомы и молекулы в правой и левой части.

    Нетрудно заметить, что в реакции участвуют атомы трех сортов: углерод C, водород H и кислород O. Давайте подсчитаем и сравним количество атомов каждого сорта в правой и левой части химического уравнения.

    Начнем с углерода. В левой части один атом С входит в состав молекулы CH4, а в правой части один атом С входит в состав CO2. Таким образом в левой и в правой части количество атомов углерода совпадает, поэтому его мы оставляем в покое. Но для наглядности поставим коэффициент 1 перед молекулами с углеродом, хоть это и не обязательно:

    • 1CH4 + O2 → 1CO2 + H2O (2)

    Затем переходим к подсчету атомов водорода H.

    В левой части присутствуют 4 атома H (в количественном смысле H4 = 4H) в составе молекулы CH4, а в правой – всего 2 атома H в составе молекулы H2O, что в два раза меньше чем в левой части химического уравнения (2). Будем уравнивать! Для этого поставим коэффициент 2 перед молекулой H2O. Вот теперь у нас и в реагентах и в продуктах будет по 4 молекулы водорода H:

    • 1CH4 + O2 → 1CO2 + 2H2O (3)

    Обратите свое внимание, что коэффициент 2, который мы записали перед молекулой воды H2O для уравнивания водорода H, увеличивает в 2 раза все атомы, входящие в ее состав, т.е 2H2O означает 4H и 2O.

    Ладно, с этим вроде бы разобрались, осталось подсчитать и сравнить количество атомов кислорода O в химическом уравнении (3). Сразу бросается в глаза, что в левой части атомов O ровно в 2 раза меньше чем в правой.

    Теперь-то вы уже и сами умеете уравнивать химические уравнения, поэтому сразу запишу финальный результат:

    • 1CH4 + 2O2 → 1CO2 + 2H2O или СH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (4)

    Как видите, уравнивание химических реакций не такая уж и мудреная штука, и важна здесь не химия, а математика. Уравнение (4) называется полным уравнением химической реакции, потому что в нем соблюдается закон сохранения массы, т.е.

    число атомов каждого сорта, вступающих в реакцию, точно совпадает с числом атомов данного сорта по завершении реакции. В каждой части этого полного химического уравнения содержится по 1 атому углерода, по 4 атома водорода и по 4 атома кислорода.

    Однако стоит понимать пару важных моментов: химическая реакция — это сложная последовательность отдельных промежуточных стадий, и потому нельзя к примеру истолковывать уравнение (4) в том смысле, что 1 молекула метана должна одновременно столкнуться с 2 молекулами кислорода.

    Процессы происходящие при образовании продуктов реакции гораздо сложнее. Второй момент: полное уравнение реакции ничего не говорит нам о ее молекулярном механизме, т.е о последовательности событий, которые происходят на молекулярном уровне при ее протекании.

    Коэффициенты в уравнениях химических реакций

    Еще один наглядный пример того, как правильно расставить коэффициенты в уравнениях химических реакций: Тринитротолуол (ТНТ) C7H5N3O6 энергично соединяется с кислородом, образуя H2O, CO2 и N2. Запишем уравнение реакции, которое будем уравнивать:

    • C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2 (5)

    Проще составлять полное уравнение, исходя из двух молекул ТНТ, так как в левой части содержится нечетное число атомов водорода и азота, а в правой — четное:

    • 2C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2 (6)

    Тогда ясно, что 14 атомов углерода, 10 атомов водорода и 6 атомов азота должны превратиться в 14 молекул диоксида углерода, 5 молекул воды и 3 молекулы азота:

    • 2C7H5N3O6 + O2 → 14CO2 + 5H2O + 3N2 (7)

    Теперь в обеих частях содержится одинаковое число всех атомов, кроме кислорода. Из 33 атомов кислорода, имеющихся в правой части уравнения, 12 поставляются двумя исходными молекулами ТНТ, а остальные 21 должны быть поставлены 10,5 молекулами O2. Таким образом полное химическое уравнение будет иметь вид:

    • 2C7H5N3O6 + 10,5O2 → 14CO2 + 5H2O + 3N2 (8)

    Можно умножить обе части на 2 и избавиться от нецелочисленного коэффициента 10,5:

    • 4C7H5N3O6 + 21O2 → 28CO2 + 10H2O + 6N2 (9)

    Но этого можно и не делать, поскольку все коэффициенты уравнения не обязательно должны быть целочисленными. Правильнее даже составить уравнение, исходя из одной молекулы ТНТ:

    • C7H5N3O6 + 5,25O2 → 7CO2 + 2,5H2O + 1,5N2 (10)

    Полное химическое уравнение (9) несет в себе много информации. Прежде всего оно указывает исходные вещества — реагенты, а также продукты реакции.

    Кроме того, оно показывает, что в ходе реакции индивидуально сохраняются все атомы каждого сорта.

     Если умножить обе части уравнения (9) на число Авогадро NA=6,022·1023, мы сможем утверждать, что 4 моля ТНТ реагируют с 21 молями O2 с образованием 28 молей CO2, 10 молей H2O и 6 молей N2.

    Есть еще одна фишка. При помощи таблицы Менделеева определяем молекулярные массы всех этих веществ:

    • C7H5N3O6 = 227,13 г/моль
    • O2 = 31,999 г/моль
    • CO2 = 44,010 г/моль
    • H2O = 18,015 г/моль
    • N2 = 28,013 г/моль

    Теперь уравнение 9 укажет еще, что 4·227,13 г = 908,52 г ТНТ требуют для осуществления полной реакции 21·31,999 г = 671,98 г кислорода и в результате образуется 28·44,010 г = 1232,3 г CO2, 10·18,015 г = 180,15 г H2O и 6·28,013 г = 168,08 г N2. Проверим, выполняется ли в этой реакции закон сохранения массы:

    РеагентыПродукты
    908,52 г ТНТ1232,3 г CO2
    671,98 г CO2180,15 г H2O
    168,08 г N2
    Итого1580,5 г1580,5 г

    Но необязательно в химической реакции должны участвовать индивидуальные молекулы. Например, реакция известняка CaCO3 и соляной кислоты HCl, с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl2 и диоксида углерода CO2:

    • CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O (11)

    Химическое уравнение (11) описывает реакцию карбоната кальция CaCO3 (известняка) и хлористоводородной кислоты HCl с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl2 и диоксида углерода CO2. Это уравнение полное, так как число атомов каждого сорта в его левой и правой частях одинаково.

    Смысл этого уравнения на макроскопическом (молярном) уровне таков: 1 моль или 100,09 г CaCO3 требует для осуществления полной реакции 2 моля или 72,92 г HCl, в результате чего получается по 1 молю CaCl2 (110,99 г/моль), CO2 (44,01 г/моль) и H2O (18,02 г/моль). По этим численным данным нетрудно убедиться, что в данной реакции выполняется закон сохранения массы.

    Интерпретация уравнения (11) на микроскопическом (молекулярном) уровне не столь очевидна, поскольку карбонат кальция представляет собой соль, а не молекулярное соединение, а потому нельзя понимать химическое уравнение (11) в том смысле, что 1 молекула карбоната кальция CaCO3 реагирует с 2 молекулами HCl. Тем более молекула HCl в растворе вообще диссоциирует (распадается) на ионы H+ и Cl—. Таким образом более правильным описанием того, что происходит в этой реакции на молекулярном уровне, дает уравнение:

    • CaCO3(тв.) + 2H+(водн.) → Ca2+(водн.) + CO2(г.) + H2O(ж.) (12)

    Здесь в скобках сокращенно указано физическое состояние каждого сорта частиц (тв. — твердое, водн. — гидратированный ион в водном растворе, г. — газ, ж. — жидкость).

    Уравнение (12) показывает, что твердый CaCO3 реагирует с двумя гидратированными ионами H+, образуя при этом положительный ион Ca2+, CO2 и H2O. Уравнение (12) как и другие полные химические уравнения не дает представления о молекулярном механизме реакции и менее удобно для подсчета количества веществ, однако, оно дает лучшее описание происходящего на микроскопическом уровне.

    Закрепите полученные знания о составлении химических уравнений, самостоятельно разобрав пример с решением:

    Надеюсь из урока 13 «Составление химических уравнений» вы узнали для себя что-то новое. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

    Источник: https://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-13-sostavlenie-himicheskih-uravnenij.html

    Химическое уравнение

    Уравнения химических реакций
    статьи

    Химическое уравнение, краткий способ описания химической реакции. Символы, обозначающие вступающие в реакцию вещества, находятся в левой части уравнения, а обозначения продуктов реакции – в правой:

    где в скобках указано агрегатное состояние, Q – тепловой эффект реакции. Это уравнение описывает химическую реакцию между натрием и хлором с образованием хлорида натрия (поваренная соль). Натрий – металл, бурно реагирующий с водой, хлор – ядовитый газ, но, соединяясь друг с другом, эти элементы образуют вполне безвредное вещество, необходимое для жизни.

    Это пример реакций присоединения. Известны также химические реакции замещения, обмена, разложения и пр.; реакции могут быть обратимые, ионные, окислительно-восстановительные, ядерные и др. в зависимости от принципа классификации реакций: по формальному признаку, по механизму реакций, по термодинамическим или кинетическим параметрам и т.д. См.

    также ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ.

    Реакции присоединения

    X + Y → XY

    Примеры:

    Число атомов данного элемента в левой части уравнения равно числу этих атомов в правой части, другими словами, вещество в ходе химической реакции не возникает из ничего и не уничтожается.

    Химическая реакция, в которой выделяется тепло, например реакция (1), называется экзотермической, а реакция, которая протекает только при подводе тепла извне, например реакция (2), – эндотермической.

    Почти все химические реакции сопровождаются выделением или поглощением тепла, но в уравнениях это часто не указывают, если только не рассматриваются термодинамические аспекты процесса.

    Реакции замещения

    или

    Примеры:

    В реакции (4) металлический цинк замещает водород в соляной кислоте. В реакции (5) медь замещает серебро в нитрате серебра. В реакции (6) хлор замещает бром в бромиде кальция.

    Реакции обмена (двойного замещения) XY + UV → XV + UY

    Примеры:

    Реакция (7) – типичный пример кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации), продуктами которой являются соль и вода. В реакции (8) в результате взаимодействия иона бария Ba2+, принадлежащего нитрату бария Ba(NO3)2, c сульфат-ионом серной кислоты образуется осадок сульфата бария BaSO4. В реакциях (7) и (8) реагирующие вещества обмениваются катионами.

    Реакции разложения (расщепления)

    Примеры

    В реакции (9) синие кристаллы гидратированного сульфата меди разлагаются при нагревании, при этом гидратная вода превращается в пар. Реакция (10) протекает при относительно невысокой температуре в присутствии катализатора – диоксида марганца.

    Катализатор ускоряет химическую реакцию, оставаясь при этом неизменным (см. также КАТАЛИЗ).

    Реакция (11) применяется в промышленности: известняк (карбонат кальция CaCO3) при интенсивном нагревании разлагается, образуя негашеную известь (оксид кальция CaO) – важную составную часть цемента.

    Обратимые реакции

    или

    Стрелки в прямом и обратном направлениях указывают, что продукты реакции взаимодействуют с образованием исходных реагентов, другими словами, реакция идет в обоих направлениях.

    Систему, в которой протекает обратимая реакция, можно уподобить двум водоемам, соединенным узкой протокой, в которых обитают два или несколько видов рыб.

    Рыбы беспрепятственно переплывают из одного водоема в другой, так что в конце концов каждый водоем оказывается заселенным смешанной популяцией постоянного состава. Это и есть состояние равновесия.

    Примеры:

    Количества исходных веществ и продуктов реакции сильно зависят от давления, температуры и концентрации реагирующих веществ.

    Ионные реакции

    Химические уравнения можно записывать с указанием заряда исходных веществ и продуктов реакции (+, –, 0 означают положительный, отрицательный и нулевой электрические заряды соответственно; их помещают вверху справа от символа химического элемента). Члены уравнения в правой и левой его частях, отвечающие группам атомов одинакового состава, несущих одинаковый заряд, можно сокращать, как это принято в алгебраических уравнениях:

    Ион серебра Ag+ несет один положительный заряд; следовательно, на каждый атом меди, образующий двухзарядный положительный ион, должно приходиться два иона серебра, поскольку суммы зарядов в левой и правой частях уравнений должны быть одинаковы.

    После сокращения одинаковых членов в обеих частях уравнения получаем уравнение (16), которое выражает химические превращения, произошедшие в реакции.

    Приведенные выше уравнения – это три разных способа представления одной и той же химической реакции: ее молекулярная форма, полная и сокращенная ионные формы.

    Ядерные реакции

    Ядерные реакции можно отнести к химическим лишь весьма условно, поскольку в них элемент превращается в изотоп того же элемента или другой элемент.

    Иногда какая-то часть вещества в ядерной реакции исчезает, и этот процесс сопровождается высвобождением огромного количества энергии; такие процессы происходят при взрыве атомной бомбы или в ядерном реакторе.

    Обычно в уравнениях ядерных реакций фигурируют нейтроны (), протоны (), электроны (), a-частицы (), g-лучи () и позитроны (). Верхний левый индекс обозначает массу частицы, а нижний левый – ее заряд. Приведем уравнения типичных ядерных реакций:

    Суммы верхних индексов в левой и правой частях уравнения должны быть одинаковыми; то же самое относится к нижним индексам. Может показаться, что масса вещества в ходе ядерных реакций (17)–(19) не изменяется. В действительности же вследствие взаимодействия элементарных частиц в ядре и изменения их массы покоя у продуктов масса может оказаться чуть меньше, чем у исходных веществ.

    Именно с исчезновением этого незначительного количества вещества, которое превращается в энергию согласно уравнению Эйнштейна Е = mc2, и связана разрушительная сила ядерного взрыва. Протекающая при этом реакция описывается уравнением (19). В уравнении (17) (криптон) испускает нейтрон с образованием изотопа с тем же атомным номером (36), но массой, меньшей на единицу.

    Окислительно-восстановительные реакции

    В ходе окислительно-восстановительной реакции меняется заряд элементов (их степень окисления), что и учитывается при написании уравнения.

    Потеря электрона называется окислением, а приобретение – восстановлением.

    Число отданных и приобретенных в ходе реакции электронов должно быть одинаковым, и исходя из этого устанавливаются соотношения между всеми участниками реакции. Рассмотрим реакцию

    Приведем более сложный пример – окислительно-восстановительную реакцию между медью и концентрированной азотной кислотой:

    В ходе этой реакции Сu0 теряет 2 электрона, превращаясь в ион Сu2+, а N5+ принимает 1 электрон, превращаясь в N4+.

    Чтобы уравнять число отданных электронов с числом приобретенных, вводим коэффициент 2 перед NO2 в правой части, а чтобы число атомов азота при этом осталось прежним, умножаем HNO3 в левой части на 2.

    Cu(NO3)2 в правой части содержит два иона , степень окисления N в которых равна +5. Чтобы сохранить число ионов в левой части с той же степенью окисления, добавляем в левой части 2 молекулы HNO3.

    Далее, чтобы уравнять 4H+, содержащихся в молекулах HNO3, записываем в правой части 2H2O. В левой части имеем 3Ч4 = 12 ионов кислорода, содержащихся в кислоте. Эти 12 ионов кислорода присутствуют и в правой части: 2 в воде, 4 в NO2 и 6 в нитрате меди Cu(NO3)2. Аналогичным образом можно записывать любые, более сложные уравнения.

    Применение

    Химические уравнения используются химиками-технологами при расчете характеристик производственных процессов. Так, с их помощью определяется количество реагентов (сырья), необходимое для получения данного количества продукта. См. также ХИМИЯ.

    Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/HIMICHESKOE_URAVNENIE.html

    Химические реакции их классификация (Схема, Таблица)

    Уравнения химических реакций

    Химическая реакция — это превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в другие вещества, при этом ядра атомов не меняются, происходит только перераспределение электронов и ядер, и образуются новые химические вещества. При химических реакциях не изменяется общее число ядер атомов и изотопный состав химических элементов (в отличие от ядерных реакций). 

    Классификация химических реакций схема

    Химические реакции классифицируются по тепловому эффекту, по изменению степени окисления атомов в реагирующих веществах, по числу и составу исходных и образующихся веществ, и по признаку обратимости.

    Классификация химических реакций по числу и составу исходных и образующихся веществ

    Химическая реакция

    Определение

    Примеры

    Разложения

    А → В + С + D

    Реакция, в которой из одного исходного вещества образуется несколько новых веществ

    2HgO →t→ 2Hg + O2

    CaCO3 → CaO + CO2

    4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2

    Замещения

    А + ВС → АВ + С

    Реакция между простым и сложным веществами, в результате которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов сложного вещества

    Fe + CuSO4 → FeSO4 + Сu

    CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu

    2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2

    Обмена

    АВ + CD → АС + BD

    Реакция, в результате которой два вещества обмениваются своими составными частями, образуя два новых вещества

    2AgNO3 + H2SO4 → Ag2SO4 + 2HNO3

    NaOH + HCl → NaCl + H2O

    CH3COONa + H2O → CH3COOH + NaOH

    Соединения

    А + В + С → D

    Реакция, в результате которой из двух или нескольких веществ образуется одно новое

    HCl + NH3 → NH4Cl↓

    CaO + H2O → Ca(OH)2

    4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3

    Классификация химических реакций по тепловому эффекту

    Тепловой эффект химической реакции — это количество теплоты (Q), которое выделяется или поглощается в химической реакции.

    Реакция

    Определение

    Пример

    Эндотермическая

    Реакция, проходящая с поглощением теплоты

    N2 + O2 → 2NO – 90,4 кДж

    Экзотермическая

    Реакция, проходящая с выделением теплоты

    Н2 + Сl2 → 2НСl + 92,3 кДж

    Термохимическое уравнение — уравнение химической реакции, в котором указан тепловой эффект реакции:

    2Н2 + 0 = 2Н2O + 484 кДж

    2NH3 → N2 + ЗН2 – 46,36 кДж.

    Термохимические расчеты основаны на законе Гесса:

    – тепловой эффект химической реакции зависит от состояний исходных веществ и продуктов реакций, но не зависит от промежуточных стадий процесса

    – тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции эа вычетом суммы теплот образования исходных веществ

    Классификация химических реакций по признаку обратимости

    Реакция

    Определение

    Примеры

    Обратимая

    Такая реакция, которая в данных условиях протекает одновременно в двух взаимно противоположных направлениях

    ЗН2 + N2 ↔ 2NH3

    Вг2 + Н2O ↔ НВrО + НВr

    Необратимая

    Такая реакция, которая в данных условиях протекает до конца, т. е. до полного превращения исходных реагирующих веществ в конечные продукты реакции

    2Н2(г) + O2(г) → 2Н2O(ж)

    СН4 + 2O2 → СO2 + 2Н2O

    Таблица признаки необратимости реакций

    Признак

    Примеры

    Реакция идет с выделением большого количества теплоты

    2Mg + O2 → 2MgO + Q

    Хотя бы один продукт реакции покидает сферу реакции (выпадает в осадок или выделяется в виде газа)

    СаСl2 + Na2SO3 → CaSO3↓ + 2NaCl

    CaCO3 →t→ CaO + CO2↑

    В результате реакции образуются малодиссоциируе-мые вещества

    (CH3COO)NH4 + H2O → CH3COOH + NH4OH

    HCl + NaOH → NaCl + H2O

    Классификация химических реакций по изменению степени окисления

    Химическая реакция

    Определение

    Примеры

    Проходящая с изменением степени окисления атомов (окислительно-восстановительная)

    реакция, при которой происходит переход электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим

    H2S-2 + 020 → S0 + Н2O-2

    -2KI-1 + Сl20  → 2КСl-1 + I20

    Проходящая без изменения степени окисления

    Реакция, в которой степень окисления каждого атома после реакции остается неизменной

    2АlСl3 + 3Na2S + 6Н2O → 2Аl(ОН)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl

    H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

    Влияние изменения условий на положение химического равновесия

    Изменение условий, при которых система находится в состоянии химического равновесия

    Изменение скоростей прямой и обратной реакции в начальный момент

    Направление смешения положения равновесия

    Температура

    повышается

    В большей степени возрастает скорость эндотермической реакции

    В сторону эндотермической реакции

    понижается

    В большей степени понижается скорость эндотермической реакции

    В сторону экзотермической реакции

    Давление

    повышается

    В большей степени возрастает скорость реакции, протекающей с уменьшением числа молей газообразных веществ

    В сторону уменьшения числа молей газообразных веществ в системе

    понижается

    В большей степени понижается скорость реакции протекающей с уменьшением числа молей газообразных веществ

    В сторону увеличения числа молей газообразных веществ в системе

    Концентрация

    повышается

    Возрастает скорость реакции, по которой вводимое вещество расходуется

    В сторону реакции, по которой вводимое вещество расходуется

    понижается

    Уменьшается скорость реакции, где реагентом является вещество, концентрация которого уменьшается

    В сторону реакции, по которой образуется вещество, концентрация которого уменьшается

    Введение катализатора 

    Скорости прямой и обратной реакции изменяются одинаково

    Источник: https://infotables.ru/khimiya/901-khimicheskie-reaktsii-klassifikatsiya

    Военный юрист
    Добавить комментарий