Mi az a kémiai egyenlet?

A kémiai egyenlet az a mód, ahogy egy kémiai reakciót írott formában ábrázolunk. Más szóval, a kémiai változás folyamata előtt és után létező kémiai anyagok írásos szimbólumokkal történő ábrázolásából áll.

Egy kémiai egyenletben az atomokat kémiai szimbólumaikkal ábrázolják, míg más kémiai fajtákat, például homonukleáris anyagokat (O ₂ , O ₃ , P ₄ stb.), ionos kémiai vegyületeket (nátrium-klorid, kálium-bromid stb.) vagy kovalenseket. (víz, metán, benzol stb.), valamint az egyes ionokat a megfelelő molekula- vagy empirikus képletükkel ábrázolják, az esettől függően.

A kémiai egyenletben a sztöchiometriát irányító különböző törvények működés közben figyelhetők meg, mint például a határozott arányok törvénye és az anyag megmaradásának törvénye. A határozott arányok törvénye a különböző kémiai anyagok molekuláris és empirikus képletei formájában jelenik meg .

Másrészt a kémiai egyenletek beállítására vagy kiegyensúlyozására használt sztöchiometrikus együtthatók arra törekszenek, hogy a kémiai reakció előtt létező összes atom továbbra is jelen legyen a reakció végén. Vagyis a sztöchiometrikus együttható beállítási eljárás garantálja, hogy a reakció ábrázolása ne sértse az anyag megmaradásának törvényét azáltal, hogy megakadályozza az atomok eltűnését vagy megjelenését a kémiai reakció során.

Egy kémiai egyenlet részei

A kémiai egyenleteket a matematikai egyenletekhez hasonló módon írják fel. Ez abban az értelemben, hogy két tagból állnak, az egyik a bal oldalon, a másik a jobb oldalon van írva, amelyeket egy szimbólum választ el egymástól, amely összekapcsolja őket. A következő ábra egy általános kémiai reakciót reprezentáló kémiai egyenlet különböző részeit mutatja be, amelyek mindegyikét az alábbiakban ismertetjük.

reagensek

Egy kémiai egyenletben minden olyan anyag, amely a reakciónyíl bal oldalára van írva (pontosabban a nyíl irányával ellentétes oldalra), megfelel azoknak az anyagoknak, amelyek a reakció lezajlása előtt jelen voltak. Ezeket az anyagokat reaktánsoknak vagy reaktánsoknak nevezzük, mivel ezek valójában olyan anyagok, amelyek egymással reakcióba lépve termékekké válnak.

Termékek

A reagensekkel ellentétben a reakciónyíl jobb oldalára (vagy formálisabban a nyíl irányába mutató oldalra) írt összes anyagot terméknek nevezzük. Ez azért van, mert ezek azok az anyagok, amelyek a kémiai reakció lezajlása után jelennek meg.

A reakció nyíl

A reakciónyíl a reaktánsok és a termékek közötti kapcsolatot jelző szimbólum. Valójában az irány, amelybe mutat, meghatározza, hogy mely anyagok felelnek meg a reagenseknek és melyek a termékek. A legtöbb esetben a reakció nyíl egyetlen, balról jobbra mutató nyílból áll, mint a fenti ábrán látható. Ezek a nyilak azonban bármilyen irányba mutathatók, így a kémiai egyenleteket nem feltétlenül kell egy vonalban ábrázolni.

A fentieken kívül különféle típusú nyilak is léteznek, amelyek különböző típusú kémiai változásokat jelölnek.

• Egyes esetekben egy nyíl helyett két ellentétes irányba mutat (⇌, ⇋, ⇄ vagy ⇆). Ez a szimbólum azt jelzi, hogy a reakció reverzibilis, vagy mindkét irányban előfordulhat. Néha a két nyíl közül az egyik (az egyik jobbra vagy balra mutat) hosszabb, mint a másik, ami azt jelzi, hogy az egyensúly jobban eltolódik az egyik oldalra, mint a másikra.

A következő kémiai egyenlet egy reverzibilis sav/bázis reakciót reprezentál:

• Más esetekben egyetlen nyíl két fejjel (⟷) rajzolódik ki. Az ilyen típusú reakciónyíl a rezonancia nevű folyamat osztályát jelzi, és gyakran használják a szerves kémiában.

Sok esetben a kémiai reakció végbemenetelének adott körülményei a reakciónyíl felett vagy alatt láthatók a kémiai egyenletben. Az olyan adatok, mint a hőmérséklet, a nyomás, a katalizátor vagy az oldószer jelenléte, gyakran a reakció nyílon jelennek meg, amint azt a következő egyenlet mutatja:

sztöchiometrikus együtthatók

A sztöchiometrikus együtthatók a kémiai reakcióban részt vevő reagensek atomjainak vagy molekuláinak számát, valamint a termékekből képződő atomok vagy molekulák megfelelő számát jelzik. Ha a sztöchiometrikus együttható hiányzik, akkor azt értjük, hogy 1-et ér, ahogyan a matematikában az egyenletben szereplő bármely változót, amelynek nincs együtthatója, 1-gyel kell megszorozni.

A sztöchiometrikus együtthatók közötti kapcsolatok egy kémiai egyenletben a reakcióban részt vevő összes kémiai faj közötti moláris összefüggéseket jelentik. Ugyanaz a kémiai reakció különböző kémiai egyenletekkel ábrázolható, amelyek a sztöchiometrikus együtthatók adott halmazában különböznek. Azonban minden esetben az összes együttható közötti kapcsolat mindig ugyanaz lesz az ugyanazt a reakciót reprezentáló kémiai egyenleteknél.

Mivel a fél atomról vagy a molekula egyharmadáról beszélni értelmetlen, a sztöchiometrikus együtthatókat gyakran egész számnak választják. Különböző okok miatt azonban néha előnyösebb a tört együtthatók használata.

aggregációs állapotok

Gyakori, hogy a kémiai egyenletek az aggregáció állapotára, a koncentrációra vagy az egyes kémiai fajokra vonatkozó egyéb érdekes adatokra vonatkozó információkat is tartalmaznak zárójelben és alsó indexként a megfelelő molekula- vagy empirikus képletük mellett.

A leggyakoribb példák a következők:

• (s) azt jelzi, hogy az anyag szilárd állapotban van.
• (l) azt jelzi, hogy az anyag folyékony halmazállapotú.
• (g) azt jelzi, hogy az anyag gáz halmazállapotú.
• (ac.) a vizes szó rövidítése, és azt jelzi, hogy az anyag vízben oldódik.
• (alc.) azt jelzi, hogy az anyag alkoholban oldva van.

Kémiai egyenletek értelmezése

A cikk elején bemutatotthoz hasonló általános kémiai egyenlet a következőképpen értelmezhető: „A atomjai/molekulái/ionjai/móljai reakcióba lépnek B atomjaival/molekuláival/ionjaival/móljaival c atomok/molekulák/ionok/mólok előállítására. C és d atomok/molekulák/ionok/D móljai”.

A következő részben néhány konkrét példát mutatunk be a kémiai egyenletekre, azok értelmezésével együtt.

Példák kémiai egyenletekre

Égési reakció egyenlete

Ez az egyenlet így hangzik: „2 molekula butángáz (C ₄ H ₁₀ ) reagál 13 molekula oxigéngázzal, így 8 molekula szén-dioxid és 10 molekula víz keletkezik .

A kicsapódási reakció egyenlete

Ez az egyenlet egy kicsapási reakciót reprezentál, amelyet a következőképpen olvashat: „2 mól vizes ezüstion reagál 1 mól vizes szulfidionnal, és így 1 mól szilárd ezüst-szulfidot képez.”

Kombinációs reakció egyenlete

Ez a fém-titán oxidációs reakciója, amely titán-oxidot képez. Ez az egyenlet így hangzik: „1 atom szilárd titán egyesül egy molekula oxigéngázzal, és egy molekula titán-oxidot vagy titán-dioxidot képez.”

Hivatkozások

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. ^kiadás ). New York City, NY: MCGRAW-HILL.

Kémiai egyenletek írása és kiegyensúlyozása. (2020. október 30.). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1818

SZERVES KÉMIA MESTER (2020. február 12.). A 8 típusú nyíl a szerves kémiában, magyarázat . Letöltve:  https://www.masterorganicchemistry.com/2011/02/09/the-8-types-of-arrows-in-organic-chemistry-explained/

Raviolo, Andres és Lerzo, Gabriela. (2016). Sztöchiometria tanítása: Analógiák és fogalmi megértés használata . Chemical Education, 27(3), 195-204. Letöltve:  https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003