Τι είναι μια χημική εξίσωση;

Μια χημική εξίσωση είναι ο τρόπος με τον οποίο μια χημική αντίδραση αναπαρίσταται σε γραπτή μορφή. Με άλλα λόγια, αποτελείται από την αναπαράσταση, μέσω γραπτών συμβόλων, των χημικών ουσιών που υπάρχουν πριν και μετά από μια διαδικασία χημικής αλλαγής.

Σε μια χημική εξίσωση, τα άτομα αντιπροσωπεύονται από τα χημικά τους σύμβολα, ενώ άλλα χημικά είδη όπως ομοπυρηνικές ουσίες (O ₂ , O ₃ , P ₄ κ.λπ.), ιοντικές χημικές ενώσεις (χλωριούχο νάτριο, βρωμιούχο κάλιο κ.λπ.) ή ομοιοπολικά (νερό, μεθάνιο, βενζόλιο κ.λπ.), καθώς και μεμονωμένα ιόντα, αντιπροσωπεύονται από τους αντίστοιχους μοριακούς ή εμπειρικούς τύπους τους, ανάλογα με την περίπτωση.

Στη χημική εξίσωση, οι διαφορετικοί νόμοι που διέπουν τη στοιχειομετρία μπορούν να παρατηρηθούν σε δράση, όπως ο νόμος των καθορισμένων αναλογιών και ο νόμος της διατήρησης της ύλης. Ο νόμος των καθορισμένων αναλογιών υπάρχει με τη μορφή των μοριακών και εμπειρικών τύπων διαφορετικών χημικών ουσιών.

Από την άλλη πλευρά, οι στοιχειομετρικοί συντελεστές που χρησιμοποιούνται για την προσαρμογή ή την εξισορρόπηση των χημικών εξισώσεων επιδιώκουν όλα τα άτομα που ήταν πριν από τη χημική αντίδραση να συνεχίσουν να υπάρχουν στο τέλος της εν λόγω αντίδρασης. Δηλαδή, η διαδικασία προσαρμογής του στοιχειομετρικού συντελεστή εγγυάται ότι η αναπαράσταση της αντίδρασης δεν παραβιάζει το νόμο της διατήρησης της ύλης αποτρέποντας την εξαφάνιση ή την εμφάνιση ατόμων κατά τη διάρκεια της χημικής αντίδρασης.

Μέρη μιας χημικής εξίσωσης

Οι χημικές εξισώσεις γράφονται με τρόπο ανάλογο με τις μαθηματικές εξισώσεις. Αυτό με την έννοια ότι αποτελούνται από δύο μέλη, το ένα που είναι γραμμένο στην αριστερή πλευρά και το άλλο στη δεξιά πλευρά, τα οποία χωρίζονται από ένα σύμβολο που τα συσχετίζει μεταξύ τους. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα διαφορετικά μέρη μιας χημικής εξίσωσης που αντιπροσωπεύει μια γενική χημική αντίδραση, καθένα από τα οποία περιγράφεται παρακάτω.

αντιδρώντων

Σε μια χημική εξίσωση, όλες οι ουσίες που είναι γραμμένες στα αριστερά του βέλους της αντίδρασης (ή, πιο συγκεκριμένα, στην αντίθετη πλευρά από όπου δείχνει το βέλος) αντιστοιχούν σε εκείνες τις ουσίες που υπάρχουν πριν συμβεί η αντίδραση. Αυτές οι ουσίες ονομάζονται αντιδρώντα ή αντιδρώντα, αφού είναι, ουσιαστικά, οι ουσίες που θα αντιδράσουν μεταξύ τους για να γίνουν τα προϊόντα.

Προϊόντα

Σε αντίθεση με τα αντιδρώντα, όλες οι ουσίες που είναι γραμμένες στη δεξιά πλευρά του βέλους της αντίδρασης (ή, πιο τυπικά, στην πλευρά που δείχνει το βέλος) ονομάζονται προϊόντα. Αυτό συμβαίνει γιατί είναι οι ουσίες που εμφανίζονται αφού έχει ήδη συμβεί η χημική αντίδραση.

Το βέλος της αντίδρασης

Το βέλος αντίδρασης είναι το σύμβολο που αντιπροσωπεύει τη σχέση μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων. Στην πραγματικότητα, η κατεύθυνση προς την οποία δείχνει ορίζει ποιες ουσίες αντιστοιχούν σε αντιδρώντα και ποιες ουσίες αντιστοιχούν σε προϊόντα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το βέλος αντίδρασης αποτελείται από ένα μόνο βέλος που δείχνει από αριστερά προς τα δεξιά, όπως αυτό που φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Ωστόσο, αυτά τα βέλη μπορούν να σχεδιαστούν με κατεύθυνση προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, επομένως οι χημικές εξισώσεις δεν χρειάζεται απαραίτητα να αναπαρασταθούν σε μια γραμμή.

Εκτός από τα παραπάνω, υπάρχουν επίσης διάφοροι τύποι βελών που αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς τύπους χημικών αλλαγών.

• Σε ορισμένες περιπτώσεις, αντί για ένα βέλος υπάρχουν δύο που δείχνουν προς αντίθετες κατευθύνσεις (⇌, ⇋, ⇄ ή ⇆). Αυτό το σύμβολο υποδεικνύει ότι η αντίδραση είναι αναστρέψιμη ή ότι μπορεί να συμβεί και προς τις δύο κατευθύνσεις. Μερικές φορές ένα από τα δύο βέλη (το ένα που δείχνει προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά) είναι μακρύτερο από το άλλο, υποδεικνύοντας ότι η ισορροπία μετατοπίζεται περισσότερο στη μία πλευρά από την άλλη.

Η ακόλουθη χημική εξίσωση αντιπροσωπεύει μια αναστρέψιμη αντίδραση οξέος/βάσης:

• Σε άλλες περιπτώσεις, σχεδιάζεται ένα μόνο βέλος με δύο κεφαλές (⟷). Αυτός ο τύπος βέλους αντίδρασης υποδεικνύει μια κατηγορία διεργασίας που ονομάζεται συντονισμός και χρησιμοποιείται συχνά στην οργανική χημεία.

Σε πολλές περιπτώσεις, οι συγκεκριμένες συνθήκες κάτω από τις οποίες λαμβάνει χώρα μια χημική αντίδραση αντιπροσωπεύονται στη χημική εξίσωση πάνω ή κάτω από το βέλος της αντίδρασης. Δεδομένα όπως η θερμοκρασία, η πίεση, η παρουσία ενός καταλύτη ή διαλύτη αναπαρίστανται συχνά στο βέλος της αντίδρασης, όπως φαίνεται στην ακόλουθη εξίσωση:

στοιχειομετρικοί συντελεστές

Οι στοιχειομετρικοί συντελεστές υποδεικνύουν τον αριθμό των ατόμων ή των μορίων των αντιδρώντων που εμπλέκονται σε μια χημική αντίδραση, καθώς και τον αντίστοιχο αριθμό ατόμων ή μορίων που σχηματίζονται από τα προϊόντα. Όταν ο στοιχειομετρικός συντελεστής απουσιάζει, εννοείται ότι αξίζει 1, όπως στα μαθηματικά κάθε μεταβλητή σε μια εξίσωση που δεν έχει συντελεστή θεωρείται ότι πολλαπλασιάζεται επί 1.

Οι σχέσεις μεταξύ των στοιχειομετρικών συντελεστών σε μια χημική εξίσωση αντιπροσωπεύουν τις μοριακές σχέσεις μεταξύ όλων των χημικών ειδών που συμμετέχουν στην αντίδραση. Η ίδια χημική αντίδραση μπορεί να αναπαρασταθεί από διαφορετικές χημικές εξισώσεις που διαφέρουν στο συγκεκριμένο σύνολο στοιχειομετρικών συντελεστών. Ωστόσο, σε όλες τις περιπτώσεις η σχέση μεταξύ όλων των συντελεστών θα είναι πάντα η ίδια για όλες τις χημικές εξισώσεις που αντιπροσωπεύουν την ίδια αντίδραση.

Επειδή το να μιλάμε για μισό άτομο ή το ένα τρίτο ενός μορίου δεν έχει νόημα, οι στοιχειομετρικοί συντελεστές επιλέγονται συχνά ως ακέραιοι αριθμοί. Ωστόσο, για διάφορους λόγους, μερικές φορές προτιμάται η χρήση κλασματικών συντελεστών.

συνάθροισης

Είναι σύνηθες οι χημικές εξισώσεις να περιλαμβάνουν επίσης πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση συσσωμάτωσης, συγκέντρωσης ή άλλα δεδομένα ενδιαφέροντος για κάθε χημικό είδος σε παρένθεση και ως δείκτη δίπλα στον αντίστοιχο μοριακό ή εμπειρικό τύπο τους.

Τα πιο συνηθισμένα παραδείγματα είναι:

• (s) υποδηλώνει ότι η ουσία βρίσκεται σε στερεή κατάσταση.
• (ιβ) υποδηλώνει ότι η ουσία βρίσκεται σε υγρή κατάσταση.
• (ζ) υποδηλώνει ότι η ουσία βρίσκεται σε αέρια κατάσταση.
• (ακ.) είναι η συντομογραφία του υδατικού και δηλώνει ότι η ουσία είναι διαλυμένη στο νερό.
• (αλκ.) υποδηλώνει ότι η ουσία είναι διαλυμένη σε αλκοόλη.

Ερμηνεία χημικών εξισώσεων

Μια γενική χημική εξίσωση όπως αυτή που παρουσιάζεται στην αρχή αυτού του άρθρου ερμηνεύεται ως «α άτομα/μόρια/ιόντα/γραμμομόρια του Α αντιδρούν με b άτομα/μόρια/ιόντα/γραμμομόρια του Β για να παράγουν c άτομα/μόρια/ιόντα/γραμμομόρια C και d ατόμων/μορίων/ιόντων/γραμμομορίων D”.

Μερικά συγκεκριμένα παραδείγματα χημικών εξισώσεων παρουσιάζονται στην επόμενη ενότητα, μαζί με την ερμηνεία τους.

Παραδείγματα Χημικών Εξισώσεων

Εξίσωση αντίδρασης καύσης

Αυτή η εξίσωση λέει: «2 μόρια αερίου βουτανίου (C ₄ H ₁₀ ) αντιδρούν με 13 μόρια αερίου οξυγόνου για να παράγουν 8 μόρια αερίου διοξειδίου του άνθρακα και 10 μόρια νερού .

Εξίσωση αντίδρασης καθίζησης

Αυτή η εξίσωση αντιπροσωπεύει μια αντίδραση καθίζησης που μπορείτε να διαβάσετε: “2 γραμμομόρια υδατικών ιόντων αργύρου αντιδρούν με 1 γραμμομόριο υδατικών ιόντων θειούχου για να σχηματίσουν 1 γραμμομόριο στερεού θειούχου αργύρου.”

Εξίσωση αντίδρασης συνδυασμού

Αυτή είναι η αντίδραση οξείδωσης του μεταλλικού τιτανίου για να σχηματιστεί τιτανικό οξείδιο. Αυτή η εξίσωση λέει: «1 άτομο στερεού τιτανίου συνδυάζεται με ένα μόριο αερίου οξυγόνου για να σχηματίσει ένα μόριο τιτανικού οξειδίου ή διοξειδίου του τιτανίου».

βιβλιογραφικές αναφορές

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Χημεία (10η ^έκδ .). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: MCGRAW-HILL.

Συγγραφή και εξισορρόπηση χημικών εξισώσεων. (2020, 30 Οκτωβρίου). Ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1818

MASTER ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ (12 Φεβρουαρίου 2020). Οι 8 τύποι βελών στην οργανική χημεία, εξηγούνται . Ανακτήθηκε από  https://www.masterorganicchemistry.com/2011/02/09/the-8-types-of-arrows-in-organic-chemistry-explained/

Raviolo, Andres, & Lerzo, Gabriela. (2016). Διδασκαλία Στοιχειομετρίας: Χρήση Αναλογιών και Εννοιολογική Κατανόηση . Chemical Education, 27(3), 195-204. Ανακτήθηκε από  https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003