Mikä on kemiallinen yhtälö?

Kemiallinen yhtälö on tapa, jolla kemiallinen reaktio esitetään kirjallisessa muodossa. Toisin sanoen se koostuu kemiallisten aineiden esityksestä kirjallisilla symboleilla, jotka ovat olemassa ennen kemiallisen muutoksen tapahtumista ja sen jälkeen.

Kemiallisessa yhtälössä atomit esitetään niiden kemiallisilla symboleilla, kun taas muut kemialliset lajit, kuten homonukleaariset aineet (O ₂ , O ₃ , P ₄ jne.), ioniset kemialliset yhdisteet (natriumkloridi, kaliumbromidi jne.) tai kovalenttisia (vesi, metaani, bentseeni jne.), samoin kuin yksittäiset ionit, esitetään niiden vastaavilla molekyyli- tai empiirisilla kaavoilla tapauksen mukaan.

Kemiallisessa yhtälössä voidaan havaita stoikiometriaa säätelevät erilaiset lait, kuten määrällisten suhteiden laki ja aineen säilymisen laki. Määrällisten suhteiden laki on läsnä eri kemiallisten aineiden molekyyli- ja empiiristen kaavojen muodossa .

Toisaalta stoikiometriset kertoimet, joita käytetään säätämään tai tasapainottamaan kemiallisia yhtälöitä, pyrkivät siihen, että kaikki atomit, jotka olivat ennen kemiallista reaktiota, ovat edelleen läsnä mainitun reaktion lopussa. Stökiometrinen kertoimen säätöprosessi siis takaa sen, että reaktion esitys ei riko aineen säilymislakia estämällä atomien katoamisen tai ilmestymisen kemiallisen reaktion aikana.

Kemiallisen yhtälön osat

Kemialliset yhtälöt kirjoitetaan tavalla, joka on analoginen matemaattisten yhtälöiden kanssa. Tämä siinä mielessä, että ne koostuvat kahdesta jäsenestä, joista toinen on kirjoitettu vasemmalle puolelle ja toinen oikealle puolelle, jotka on erotettu toisistaan ​​​​symbolilla. Seuraava kuva esittää yleistä kemiallista reaktiota edustavan kemiallisen yhtälön eri osat, joista jokainen on kuvattu alla.

reagoivat aineet

Kemiallisessa yhtälössä kaikki aineet, jotka on kirjoitettu reaktionuolen vasemmalle puolelle (tai tarkemmin sanottuna nuolen vastakkaiselle puolelle) vastaavat niitä aineita, jotka ovat läsnä ennen reaktion tapahtumista. Näitä aineita kutsutaan lähtöaineiksi tai lähtöaineiksi, koska ne ovat käytännössä aineita, jotka reagoivat keskenään ja muodostavat tuotteita.

Tuotteet

Toisin kuin reaktanteissa, kaikkia aineita, jotka on kirjoitettu reaktionuolen oikealle puolelle (tai muodollisemmin sille puolelle, johon nuoli osoittaa), kutsutaan tuotteiksi. Tämä johtuu siitä, että ne ovat aineita, jotka ilmestyvät sen jälkeen, kun kemiallinen reaktio on jo tapahtunut.

Reaktionuoli

Reaktionuoli on symboli, joka edustaa lähtöaineiden ja tuotteiden välistä suhdetta. Itse asiassa suunta, johon se osoittaa, määrittää, mitkä aineet vastaavat lähtöaineita ja mitkä aineet vastaavat tuotteita. Useimmissa tapauksissa reaktionuoli koostuu yhdestä nuolesta, joka osoittaa vasemmalta oikealle, kuten yllä olevassa kuvassa. Nämä nuolet voidaan kuitenkin piirtää mihin tahansa suuntaan, joten kemiallisia yhtälöitä ei välttämättä tarvitse esittää viivalla.

Edellä mainittujen lisäksi on olemassa myös erilaisia ​​​​nuolia, jotka edustavat erilaisia ​​​​kemiallisia muutoksia.

• Joissakin tapauksissa yhden nuolen sijaan on kaksi vastakkaiseen suuntaan osoittavaa (⇌, ⇋, ⇄ tai ⇆). Tämä symboli osoittaa, että reaktio on palautuva tai että se voi tapahtua molempiin suuntiin. Joskus toinen nuolesta (joka osoittaa oikealle tai vasemmalle) on pidempi kuin toinen, mikä osoittaa, että tasapaino on siirtynyt enemmän toiselle puolelle kuin toiselle.

Seuraava kemiallinen yhtälö edustaa palautuvaa happo/emäs-reaktiota:

• Muissa tapauksissa piirretään yksi nuoli, jossa on kaksi päätä (⟷). Tämäntyyppinen reaktionuoli osoittaa prosessiluokkaa, jota kutsutaan resonanssiksi, ja sitä käytetään usein orgaanisessa kemiassa.

Monissa tapauksissa tietyt olosuhteet, joissa kemiallinen reaktio tapahtuu, on esitetty kemiallisessa yhtälössä reaktionuolen ylä- tai alapuolella. Tiedot, kuten lämpötila, paine, katalyytin tai liuottimen läsnäolo, esitetään usein reaktionuolessa, kuten seuraavassa yhtälössä:

stoikiometriset kertoimet

Stökiömetriset kertoimet osoittavat kemialliseen reaktioon osallistuvien lähtöaineiden atomien tai molekyylien lukumäärän sekä tuotteista muodostuvien atomien tai molekyylien vastaavan määrän. Kun stoikiometrinen kerroin puuttuu, sen ymmärretään olevan arvoltaan 1, aivan kuten matematiikassa mikä tahansa muuttuja yhtälössä, jolla ei ole kerrointa, ymmärretään kerrottavan 1:llä.

Stökiömetristen kertoimien väliset suhteet kemiallisessa yhtälössä edustavat kaikkien reaktioon osallistuvien kemiallisten lajien välisiä molaarisia suhteita . Sama kemiallinen reaktio voidaan esittää erilaisilla kemiallisilla yhtälöillä, jotka eroavat tietyssä stoikiometristen kertoimien joukossa. Kuitenkin kaikissa tapauksissa kaikkien kertoimien välinen suhde on aina sama kaikille kemiallisille yhtälöille, jotka edustavat samaa reaktiota.

Koska puhuminen puolesta atomista tai kolmasosasta molekyylistä on merkityksetöntä, stoikiometriset kertoimet valitaan usein kokonaislukuiksi. Useista syistä kuitenkin on joskus edullista käyttää murto-osia.

aggregaatiotilat

On tavallista, että kemialliset yhtälöt sisältävät myös tietoja aggregaatiotilasta, konsentraatiosta tai muista kiinnostavista tiedoista jokaisesta kemiallisesta lajista suluissa ja alaindeksinä kunkin molekyylikaavan tai empiirisen kaavan vieressä.

Yleisimmät esimerkit ovat:

• (s) osoittaa, että aine on kiinteässä tilassa.
• (l) osoittaa, että aine on nestemäisessä tilassa.
• (g) osoittaa, että aine on kaasumaisessa tilassa.
• (ac.) on lyhenne sanoista vesi ja osoittaa, että aine on liuennut veteen.
• (alk.) osoittaa, että aine on liuennut alkoholiin.

Kemiallisten yhtälöiden tulkinta

Tämän artikkelin alussa esitetyn kaltainen yleinen kemiallinen yhtälö tulkitaan seuraavasti: ”A:n atomit/molekyylit/ionit/moolit reagoivat B:n b atomien/molekyylien/ionien/moolien kanssa tuottaen c-atomeja/molekyylejä/ioneja/moolia C- ja d-atomeja/molekyylejä/ioneja/D-moolia”.

Seuraavassa osiossa esitetään joitakin erityisiä esimerkkejä kemiallisista yhtälöistä sekä niiden tulkinta.

Esimerkkejä kemiallisista yhtälöistä

Palamisreaktion yhtälö

Tämä yhtälö kuuluu: ”2 molekyyliä butaanikaasua (C ₄ H ₁₀ ) reagoi 13 happikaasumolekyylin kanssa, jolloin muodostuu 8 molekyyliä hiilidioksidikaasua ja 10 molekyyliä vettä .”

Saostumisreaktion yhtälö

Tämä yhtälö edustaa saostumisreaktiota, jonka voit lukea: ”2 moolia vesipitoisia hopea-ioneja reagoi 1 moolin kanssa vesipitoisia sulfidi-ioneja muodostaen 1 moolin kiinteää hopeasulfidia.”

Yhdistelmäreaktion yhtälö

Tämä on metallisen titaanin hapetusreaktio titaanioksidin muodostamiseksi. Tämä yhtälö kuuluu: ”1 atomi kiinteää titaania yhdistyy yhteen happikaasumolekyyliin muodostaen yhden titaanioksidi- tai titaanidioksidimolekyylin.”

Viitteet

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ja Herranz, ZR (2020). Kemia (10. ^painos ). New York City, NY: MCGRAW-HILL.

Kemiallisten yhtälöiden kirjoittaminen ja tasapainottaminen. (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1818

ORGANIC KEMIAN MASTER (12.2.2020). Orgaanisen kemian 8 nuolityyppiä, selitetty . Haettu osoitteesta  https://www.masterorganicchemistry.com/2011/02/09/the-8-types-of-arrows-in-organic-chemistry-explained/

Raviolo, Andres ja Lerzo, Gabriela. (2016). Stökiometrian opettaminen: Analogioiden ja käsitteellisen ymmärtämisen käyttäminen . Chemical Education, 27(3), 195-204. Haettu osoitteesta  https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003