Какво е химично уравнение?

Химичното уравнение е начинът, по който химическата реакция е представена в писмена форма. С други думи, той се състои от представяне, посредством писмени символи, на химичните вещества, които съществуват преди и след настъпване на процес на химична промяна.

В едно химическо уравнение атомите са представени чрез техните химични символи, докато други химични видове като хомонуклеарни вещества (O ₂ , O ₃ , P ₄ и т.н.), йонни химични съединения (натриев хлорид, бромид калий и т.н.) или ковалентни (вода, метан, бензен и др.), както и отделни йони, са представени чрез съответните им молекулни или емпирични формули, според случая.

В химическото уравнение различните закони, които управляват стехиометрията, могат да се наблюдават в действие, като например закона за определени пропорции и закона за запазване на материята. Законът за определените пропорции присъства под формата на молекулни и емпирични формули на различни химични вещества.

От друга страна, стехиометричните коефициенти, които се използват за регулиране или балансиране на химичните уравнения, се стремят всички атоми, които са били преди химическата реакция, да продължат да присъстват в края на споменатата реакция. Това означава, че процесът на коригиране на стехиометричния коефициент гарантира, че представянето на реакцията не нарушава закона за запазване на материята, като предотвратява изчезването или появата на атоми по време на химическата реакция.

Части от химично уравнение

Химичните уравнения се записват по начин, аналогичен на математическите уравнения. Това в смисъл, че те се състоят от два члена, единият е написан от лявата страна, а другият от дясната страна, които са разделени със символ, който ги свързва един с друг. Следващата фигура показва различните части на химическо уравнение, което представлява обща химическа реакция, всяка от които е описана по-долу.

реагенти

В едно химическо уравнение всички вещества, които са записани отляво на стрелката на реакцията (или по-точно от другата страна, откъдето сочи стрелката), съответстват на онези вещества, които присъстват преди протичането на реакцията. Тези вещества се наричат ​​реагенти или реагенти, тъй като те всъщност са веществата, които ще реагират едно с друго, за да станат продуктите.

Продукти

За разлика от реагентите, всички вещества, изписани от дясната страна на стрелката на реакцията (или, по-формално, от страната, към която сочи стрелката) се наричат ​​продукти. Това е така, защото те са веществата, които се появяват след като химическата реакция вече е настъпила.

Реакционната стрела

Реакционната стрелка е символът, който представлява връзката между реагентите и продуктите. Всъщност посоката, в която сочи, определя кои вещества съответстват на реагенти и кои вещества съответстват на продукти. В повечето случаи стрелката за реакция се състои от една стрелка, сочеща отляво надясно, като тази, показана на фигурата по-горе. Въпреки това, тези стрелки могат да бъдат начертани, сочещи във всяка посока, така че химичните уравнения не е задължително да бъдат представени в линия.

В допълнение към горното има и различни видове стрелки, които представляват различни видове химични промени.

• В някои случаи вместо една стрелка има две, сочещи в противоположни посоки (⇌, ⇋, ⇄ или ⇆). Този символ показва, че реакцията е обратима или че може да протече и в двете посоки. Понякога една от двете стрелки (тази, която сочи надясно или наляво) е по-дълга от другата, което показва, че равновесието е по-изместено на едната страна, отколкото на другата.

Следното химическо уравнение представлява обратима реакция киселина/основа:

• В други случаи се рисува една стрелка с две върхове (⟷). Този тип реакционна стрелка показва клас процес, наречен резонанс и често се използва в органичната химия.

В много случаи конкретните условия, при които протича химическа реакция, са представени в химическото уравнение над или под стрелката на реакцията. Данни като температура, налягане, наличие на катализатор или разтворител често са представени върху стрелката на реакцията, както е показано в следното уравнение:

стехиометрични коефициенти

Стехиометричните коефициенти показват броя на атомите или молекулите на реагентите, участващи в химическа реакция, както и съответния брой атоми или молекули, които се образуват от продуктите. Когато стехиометричният коефициент отсъства, се разбира, че той струва 1, точно както в математиката всяка променлива в уравнение, което няма коефициент, се разбира като умножена по 1.

Връзките между стехиометричните коефициенти в химическото уравнение представляват моларните отношения между всички химични видове, участващи в реакцията. Една и съща химична реакция може да бъде представена чрез различни химични уравнения, които се различават в конкретния набор от стехиометрични коефициенти. Във всички случаи обаче връзката между всички коефициенти винаги ще бъде една и съща за всички химични уравнения, които представляват една и съща реакция.

Тъй като говоренето за половин атом или една трета от молекула е безсмислено, стехиометричните коефициенти често се избират като цели числа. По различни причини обаче понякога се предпочита използването на дробни коефициенти.

агрегатни състояния

Обичайно е химичните уравнения също да включват информация за състоянието на агрегиране, концентрация или други интересни данни за всеки химичен вид в скоби и като долен индекс до съответната им молекулна или емпирична формула.

Най-честите примери са:

• (s) показва, че веществото е в твърдо състояние.
• (л) показва, че веществото е в течно състояние.
• ж) показва, че веществото е в газообразно състояние.
• (ac.) е съкращението от aqueous и показва, че веществото е разтворено във вода.
• (алк.) показва, че веществото е разтворено в алкохол.

Тълкуване на химични уравнения

Общо химично уравнение като това, представено в началото на тази статия, се тълкува като „a атоми/молекули/йони/мола на A реагират с b атома/молекули/йони/мола на B, за да произведат c атоми/молекули/йони/мола на C и d атоми/молекули/йони/молове на D”.

Някои конкретни примери за химични уравнения са представени в следващия раздел, заедно с тяхната интерпретация.

Примери за химични уравнения

Уравнение на реакция на горене

Това уравнение гласи: „2 молекули газ бутан (C ₄ H ₁₀ ) реагират с 13 молекули газ кислород, за да произведат 8 молекули газ въглероден диоксид и 10 молекули вода .“

Уравнение на реакция на утаяване

Това уравнение представлява реакция на утаяване, която може да прочетете: „2 мола водни сребърни йони реагират с 1 мол водни сулфидни йони, за да образуват 1 мол твърд сребърен сулфид.“

Уравнение на комбинирана реакция

Това е реакцията на окисление на металния титан за образуване на титанов оксид. Това уравнение гласи: „1 атом твърд титан се комбинира с една молекула кислороден газ, за ​​да образува една молекула титанов оксид или титанов диоксид.“

Препратки

Чанг, Р., Манзо, А. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Химия (10-то ^{издание} ). Ню Йорк, Ню Йорк: MCGRAW-HILL.

Писане и балансиране на химични уравнения. (2020 г., 30 октомври). Извлечено от https://espanol.libretexts.org/@go/page/1818

МАГИСТЪР ПО ОРГАНИЧНА ХИМИЯ (12 февруари 2020 г.). 8-те вида стрелки в органичната химия, обяснени . Извлечено от  https://www.masterorganicchemistry.com/2011/02/09/the-8-types-of-arrows-in-organic-chemistry-explained/

Равиоло, Андрес и Лерсо, Габриела. (2016). Преподаване на стехиометрия: Използване на аналогии и концептуално разбиране . Химическо образование, 27 (3), 195-204. Извлечено от  https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003