Mikä on molekyyliyhtälö?

Molekyyliyhtälö on eräänlainen kemiallinen yhtälö, jota käytetään edustamaan reaktioita, joissa on ioniyhdisteitä, mutta jossa ioniyhdisteet esitetään kaavallaan neutraaleina molekyyleinä pikemminkin kuin vastakkaisesti varautuneina ioneina.

Kun tasapainotamme molekyyliyhtälöä, otamme huomioon kaikki reaktioväliaineessa olevat kemialliset lajit, vaikka ne eivät suoraan osallistuisi kyseiseen reaktioon. Tietyllä tavalla molekyyliyhtälö edustaa vastakkaista ääripäätä nettoioniyhtälöön, jossa vain reaktioon osallistuvat ionit ovat edustettuina, ei katsojan ioneja.

Molekyyliyhtälön merkitys

Molekyyliyhtälölle on tunnusomaista se, että reagoivat aineet ja ionituotteet esitetään tavalla, jolla ne saataisiin, jos ne eivät olisi liuoksessa, eli neutraalien ionisten suolojen muodossa. Tässä mielessä nämä yhtälöt ovat erityisen sopivia suorittamaan stökiömetrisiä laskelmia, jotka liittyvät lähtöaineiden ja tuotteiden määriin, rajoittaviin reagensseihin ja reaktion saantoihin; nämä voivat olla monimutkaisempia, jos esimerkiksi käytössä on vain nettoioniyhtälö .

Toinen molekyyliyhtälön hyöty on, että sen avulla voimme aina tietää, mitä ioneja reaktioväliaineessa on niiden ionien lisäksi, jotka vaikuttavat aktiivisesti meitä kiinnostavaan reaktioon. Tämä on erityisen hyödyllistä pohdittaessa mahdollisia sivureaktioita, kuten muun muassa hapetus-pelkistysreaktioita tai saostumisreaktioita.

Molekyylireaktioiden rajoitukset

Huolimatta siitä, että molekyyliyhtälö on erittäin hyödyllinen stoikiometrisiin laskelmiin, se ei selvästi näytä todellista tapaa, jolla ionireaktiot tapahtuvat liuoksessa. Tämä johtuu siitä, että useimmat ioniyhdisteet hajoavat ionien liukenemisreaktioissa ioneihinsa; jopa tapauksissa, joissa näin ei ole, reaktiossa ovat itse asiassa mukana vapaat ionit, ei katsojaioneja, dissosioitumattomia lajeja tai muita yhdisteitä, joita saattaa esiintyä.

Kuinka esittää ioniyhdisteiden kemialliset reaktiot

Molekyyliyhtälö on vain yksi kolmesta mahdollisesta tavasta esittää kemiallisia yhtälöitä, jotka sisältävät ioniyhdisteitä liuoksessa. Kaksi muuta muotoa ovat edellä mainittu nettoioniyhtälö ja kokonaisioniyhtälö.

Molekyyliyhtälö vs. Net-ioniyhtälö

Nettoioniyhtälö on molekyyliyhtälön vastakohta. Tässä yhtälöstä eliminoidaan kaikki ne neutraalit tai ioniset kemialliset lajit, jotka eivät puutu suoraan kiinnostavaan reaktioon. Nämä reaktiot osoittavat selkeämmin, kuinka ioneja sisältävä reaktio tapahtuu.

Molekyyliyhtälö vs. Total Ionic Equation

Kokonaisioniyhtälö on nettoioniyhtälön ja molekyyliyhtälön puolivälissä. Tämä osoittaa ionilajit dissosioituneena ioneihinsa, mutta edustaa niitä pikemminkin yhdessä kuin vapaina, koska ne ovat todellisuudessa liuoksessa.

Molekyyliyhtälöiden sovitus

Molekyyliyhtälöitä voidaan säätää tai tasapainottaa eri tavoin. Ensinnäkin esittämällä kaikkia lajeja ikään kuin ne olisivat neutraaleja molekyylejä, molekyyliyhtälö voidaan tasapainottaa yrityksen ja erehdyksen avulla ilman, että tarvitsee harkita varauksen säilymistä, vaan vain aineen säilymistä.

Yrityksen ja erehdyksen säätö hapetus-pelkistysreaktioissa on kuitenkin usein vaikeaa ja moniselitteistä, joten on parempi turvautua muihin säätömuotoihin, kuten algebralliseen menetelmään (yhtälöjärjestelmiä käyttämällä). Yleisin tapa sovittaa molekyyliyhtälöt on kuitenkin kokonaisioniyhtälö tai nettoioniyhtälö.

Jälkimmäisessä tapauksessa prosessi sisältää sopivien vastaionien lisäämisen kuhunkin reaktioon osallistuvaan ioniin kokonaisioniyhtälön saamiseksi; sitten ionit yhdistyvät muodostaen neutraaleja ”molekyyliyhdisteitä”.

Esimerkkejä molekyyliyhtälöistä

Tässä on joitain esimerkkejä molekyyliyhtälöistä erityyppisille ionisille kemiallisille reaktioille sekä vastaava nettoioniyhtälö erojen havainnollistamiseksi.

Esimerkki 1: Hapan emäsreaktio rikkihapon ja natriumhydroksidin välillä

_{H 2} SO _4:n ja NaOH:n välisen reaktion säädetty molekyylireaktio on:

Huomaa, että kaikkien lajien on osoitettu olevan assosioituneita, huolimatta siitä, että sekä rikkihappo että natriumhydroksidi ja tuloksena oleva natriumsulfaatti ovat vahvoja elektrolyyttejä, jotka on löydetty dissosioituneena vedestä.

Toisin kuin tämä molekyyliyhtälö, tämän saman reaktion nettoioniyhtälö saadaan seuraavasti:

Kuten voidaan nähdä, huolimatta siitä tosiasiasta, että ensimmäinen yhtälö näyttää viittaavan siihen, että reaktio, joka tapahtuu, on suolan muodostumista, todella tapahtuu neutralointireaktio happamimpien vesiliuoksessa olevien lajien välillä. , hydronium-ionit (H ₃ O ^{+ )} rikkihapon ja veden välisestä reaktiosta ja hydroksidi-ionit (OH ^– ) natriumhydroksidin dissosiaatiosta.

Vaihtoehtoinen tapa esittää tämä sama kemiallinen yhtälö on:

Esimerkki 2: Redox-reaktio kaliumpermanganaatin ja kaliumjodidin välillä emäksisessä väliaineessa

Tämä on tyypillinen esimerkki hapettumisen pelkistyskemiallisesta reaktiosta, jota on vaikea säätää yrityksen ja erehdyksen avulla. Tässä tapauksessa säädetty molekyyliyhtälö on:

Sen sijaan tämän saman reaktion nettoioniyhtälö saadaan seuraavasti:

Tässä tapauksessa on huomioitava, että mangaanidioksidi on veteen liukenematon, joten se muodostuu tuotteissa kiinteänä aineena.

Esimerkki 3: Hopeanitraatin ja natriumkloridin välinen saostusreaktio

Saostumisreaktiot ovat yksinkertaisimmin ymmärrettäviä ja sopivia, sekä molekyyliyhtälön muodossa että nettoioniyhtälön muodossa. Hopeanitraatin ja natriumkloridin välisessä reaktiossa nämä yhdisteet reagoivat muodostaen hopeakloridia, joka saostuu, koska se on liukenematon, ja natriumnitraattia, joka jää liuokseen. Molekyyliyhtälö on:

Toisaalta nettoioniyhtälö korostaa sitä tosiasiaa, että vain hopea- ja kloridi-ionit reagoivat itse asiassa, kun taas natrium- ja nitraatti-ionit ovat vain katsojia:

Viitteet

Chang, R. (2021). Kemia (11. ^painos ). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.

Molekyyliyhtälö (kemia) . (2017, 12. kesäkuuta). erikoissanastoja. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/ecuacion-molecular

Molekyyli-, täydelliset ioni- ja nettoioniyhtälöt . Khan Akatemia. https://en.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equations