Vad är en molekylekvation?

En molekylekvation är en typ av kemisk ekvation som används för att representera reaktioner som involverar joniska föreningar, men där jonföreningarna representeras av sin formel som neutrala molekyler snarare än motsatt laddade joner.

När vi balanserar en molekylekvation tar vi hänsyn till alla kemiska arter som finns i reaktionsmediet, även om de inte direkt deltar i reaktionen i fråga. På ett visst sätt representerar den molekylära ekvationen den motsatta ytterligheten till nettojonekvationen, där endast de joner som är involverade i reaktionen är representerade och inte åskådarjonerna.

Betydelsen av den molekylära ekvationen

Den molekylära ekvationen kännetecknas av att representera reaktanterna och jonprodukterna på det sätt som de skulle erhållas om de inte var i lösning, det vill säga i form av neutrala joniska salter. I denna mening är dessa ekvationer särskilt lämpliga för att utföra stökiometriska beräkningar relaterade till mängder av reaktanter och produkter, begränsande reagens och reaktionsutbyten; dessa kan vara mer komplicerade om man till exempel bara har nettojonekvationen .

Den andra fördelen med att ha den molekylära ekvationen är att den gör att vi hela tiden kan veta vilka joner som finns i reaktionsmediet, förutom de som aktivt ingriper i reaktionen som intresserar oss. Detta är särskilt användbart när man överväger möjliga bireaktioner, såsom oxidations-reduktionsreaktioner eller utfällningsreaktioner, bland annat.

Begränsningar av molekylära reaktioner

Trots att den är mycket användbar för stökiometriska beräkningar, visar den molekylära ekvationen inte tydligt det faktiska sättet på vilket jonreaktioner sker i lösning. Detta beror på att de flesta joniska föreningar i joniska upplösningsreaktioner dissocieras i sina beståndsdelar joner; även i fall där detta inte är fallet, är det faktiskt de fria jonerna som faktiskt är involverade i reaktionen, snarare än åskådarjoner, odissocierade arter eller andra föreningar som kan vara närvarande.

Hur man representerar de kemiska reaktionerna av joniska föreningar

Den molekylära ekvationen är bara ett av tre möjliga sätt att representera kemiska ekvationer som involverar jonföreningar i lösning. De andra två formerna är den tidigare nämnda nettojonekvationen och den totala joniska ekvationen.

Molekylär ekvation vs. nettojonisk ekvation

Nettojonekvationen är motsatsen till en molekylekvation. I detta elimineras alla de neutrala eller joniska kemiska arterna som inte ingriper direkt i reaktionen av intresse från ekvationen. Dessa reaktioner visar tydligare hur en reaktion som involverar joner sker.

Molekylära ekvation vs total jonisk ekvation

Den totala joniska ekvationen är halvvägs mellan nettojonekvationen och den molekylära ekvationen. Detta visar joniska arter dissocierade i sina beståndsdelar, men representerar dem tillsammans snarare än fria eftersom de faktiskt är i lösning.

Anpassning av molekylära ekvationer

Molekylära ekvationer kan justeras eller balanseras på olika sätt. Till att börja med, genom att representera alla arter som om de vore neutrala molekyler, kan den molekylära ekvationen balanseras med försök och misstag utan att behöva överväga laddningskonservering, utan bara materiakonservering.

Trial and error-justering i fallet med oxidations-reduktionsreaktioner är dock ofta svår och tvetydig, så det är att föredra att tillgripa andra justeringsmetoder, såsom den algebraiska metoden (med användning av ekvationssystem). Det vanligaste sättet att anpassa molekylekvationer är dock från totaljonekvationen eller nettojonekvationen.

I det senare fallet innefattar processen tillsats av lämpliga motjoner till varje jon involverad i reaktionen för att erhålla den totala joniska ekvationen; sedan går jonerna samman och bildar de neutrala ”molekylära” föreningarna.

Exempel på molekylära ekvationer

Här är några exempel på molekylära ekvationer för olika typer av joniska kemiska reaktioner, tillsammans med respektive nettojoniska ekvation för att illustrera skillnaderna.

Exempel 1: Syrabasreaktion mellan svavelsyra och natriumhydroxid

Den justerade molekylära reaktionen för reaktionen mellan H ₂ SO ₄ och NaOH är:

Observera att alla arter har visat sig vara associerade, trots att både svavelsyra och natriumhydroxid och det resulterande natriumsulfatet är starka elektrolyter som finns dissocierade i vatten.

I motsats till denna molekylära ekvation ges nettojonekvationen för samma reaktion av:

Som man kan se, trots att den första ekvationen verkar antyda att reaktionen som äger rum är bildningen av ett salt, är det som verkligen äger rum en neutraliseringsreaktion mellan de suraste arterna som kan ha i vattenlösning , hydroniumjonerna (H ₃ O ⁺ ) från reaktionen mellan svavelsyra och vatten, och hydroxidjoner (OH ^– ) från dissociationen av natriumhydroxid.

Ett alternativt sätt att representera samma kemiska ekvation är:

Exempel 2: Redoxreaktion mellan kaliumpermanganat och kaliumjodid i ett basiskt medium

Detta är ett typiskt exempel på en oxidationsreducerande kemisk reaktion som är svår att justera med försök och misstag. Den justerade molekylära ekvationen i detta fall är:

Istället ges nettojonekvationen för samma reaktion av:

I det här fallet bör det noteras att mangandioxid är olösligt i vatten, så det bildas som ett fast ämne i produkterna.

Exempel 3: Utfällningsreaktion mellan silvernitrat och natriumklorid

Nederbördsreaktioner är några av de enklaste att förstå och anpassa, både i form av molekylära ekvationer och i form av nettojoniska ekvationer. När det gäller reaktionen mellan silvernitrat och natriumklorid, reagerar dessa föreningar och bildar silverklorid som fälls ut eftersom det är olösligt, och natriumnitrat som förblir i lösning. Den molekylära ekvationen är:

Å andra sidan belyser nettojonekvationen det faktum att endast silver- och kloridjoner faktiskt reagerar, medan natrium- och nitratjoner bara är åskådare:

Referenser

Chang, R. (2021). Chemistry (11: ^{e upplagan} ). MCGRAW HILL UTBILDNING.

Molekylär ekvation (kemi) . (2017, 12 juni). specialiserade ordlistor. https://glosarios.servor-alicante.com/quimica/ecuacion-molecular

Molekylära, kompletta joniska och nettojoniska ekvationer . Khan akademin. https://en.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equations