Vad är en kemisk ekvation?

En kemisk ekvation är hur en kemisk reaktion representeras i skriftlig form. Den består med andra ord av representationen, med hjälp av skrivna symboler, av de kemiska ämnen som finns före och efter en kemisk förändringsprocess.

I en kemisk ekvation representeras atomer av sina kemiska symboler, medan andra kemiska arter såsom homonukleära ämnen (O ₂ , O ₃ , P ₄ , etc.), joniska kemiska föreningar (natriumklorid, bromidkalium, etc.) eller kovalenta (vatten, metan, bensen, etc.), såväl som de individuella jonerna, representeras av sina respektive molekylära eller empiriska formler, beroende på vad som är fallet.

I den kemiska ekvationen kan de olika lagarna som styr stökiometri observeras i aktion, såsom lagen om bestämda proportioner och lagen om bevarande av materia. Lagen om bestämda proportioner finns i form av de molekylära och empiriska formlerna för olika kemiska ämnen.

Å andra sidan söker de stökiometriska koefficienterna som används för att justera eller balansera de kemiska ekvationerna att alla atomer som var före den kemiska reaktionen fortsätter att vara närvarande i slutet av nämnda reaktion. Det vill säga, den stökiometriska koefficientjusteringsprocessen garanterar att representationen av reaktionen inte bryter mot lagen om bevarande av materia genom att förhindra atomer från att försvinna eller dyka upp under den kemiska reaktionen.

Delar av en kemisk ekvation

Kemiska ekvationer skrivs på ett sätt som är analogt med matematiska ekvationer. Detta i den meningen att de består av två medlemmar, en som är skriven på vänster sida och den andra på höger sida, som är åtskilda av en symbol som relaterar dem till varandra. Följande figur visar de olika delarna av en kemisk ekvation som representerar en generisk kemisk reaktion, som var och en beskrivs nedan.

reaktanter

I en kemisk ekvation motsvarar alla ämnen som är skrivna till vänster om reaktionspilen (eller närmare bestämt på motsatt sida där pilen pekar) de ämnen som finns innan reaktionen inträffar. Dessa ämnen kallas reaktanter eller reaktanter, eftersom de i praktiken är de ämnen som kommer att reagera med varandra för att bli produkterna.

Produkter

Till skillnad från reaktanter kallas alla ämnen som är skrivna på höger sida av reaktionspilen (eller mer formellt på den sida som pilen pekar mot) produkter. Detta beror på att de är de ämnen som uppstår efter att den kemiska reaktionen redan har inträffat.

Reaktionspilen

Reaktionspilen är symbolen som representerar förhållandet mellan reaktanter och produkter. Faktum är att riktningen som den pekar definierar vilka ämnen som motsvarar reaktanter och vilka ämnen som motsvarar produkter. I de flesta fall består reaktionspilen av en enda pil som pekar från vänster till höger, som den som visas i figuren ovan. Dessa pilar kan dock ritas pekar i vilken riktning som helst, så de kemiska ekvationerna behöver inte nödvändigtvis representeras i en linje.

Utöver ovanstående finns det också olika typer av pilar som representerar olika typer av kemiska förändringar.

• I vissa fall, istället för en pil, finns det två som pekar i motsatta riktningar (⇌, ⇋, ⇄ eller ⇆). Denna symbol indikerar att reaktionen är reversibel, eller att den kan ske i båda riktningarna. Ibland är en av de två pilarna (den som pekar åt höger eller vänster) längre än den andra, vilket indikerar att jämvikten är mer förskjuten åt ena sidan än den andra.

Följande kemiska ekvation representerar en reversibel syra/bas-reaktion:

• I andra fall ritas en enkel pil med två huvuden (⟷). Denna typ av reaktionspil indikerar en klass av process som kallas resonans och används ofta inom organisk kemi.

I många fall representeras de särskilda förhållanden under vilka en kemisk reaktion sker i den kemiska ekvationen ovanför eller under reaktionspilen. Data som temperatur, tryck, närvaron av en katalysator eller lösningsmedel representeras ofta på reaktionspilen, som visas i följande ekvation:

stökiometriska koefficienter

De stökiometriska koefficienterna indikerar antalet atomer eller molekyler av reaktanter som är involverade i en kemisk reaktion, såväl som motsvarande antal atomer eller molekyler som bildas från produkterna. När den stökiometriska koefficienten är frånvarande förstås det att den är värd 1, precis som i matematik förstås varje variabel i en ekvation som inte har en koefficient som multiplicerad med 1.

Relationerna mellan de stökiometriska koefficienterna i en kemisk ekvation representerar de molära förhållandena mellan alla kemiska arter som är involverade i reaktionen. Samma kemiska reaktion kan representeras av olika kemiska ekvationer som skiljer sig åt i den speciella uppsättningen av stökiometriska koefficienter. Men i alla fall kommer förhållandet mellan alla koefficienter alltid att vara detsamma för alla kemiska ekvationer som representerar samma reaktion.

Eftersom det är meningslöst att prata om en halv atom eller en tredjedel av en molekyl , väljs ofta stökiometriska koefficienter till att vara heltal. Emellertid, av olika skäl, är det ibland föredraget att använda fraktionskoefficienter.

aggregationstillstånd

Det är vanligt att kemiska ekvationer även inkluderar information om tillståndet för aggregering, koncentration eller annan information av intresse om varje kemisk art inom parentes och som en sänkning bredvid deras respektive molekylära eller empiriska formel.

De vanligaste exemplen är:

• (s) indikerar att ämnet är i fast tillstånd.
• (l) indikerar att ämnet är i flytande tillstånd.
• g) indikerar att ämnet är i gasformigt tillstånd.
• (ac.) är förkortningen för vattenhaltig och anger att ämnet är löst i vatten.
• (alc.) indikerar att ämnet är löst i alkohol.

Tolkning av kemiska ekvationer

En generisk kemisk ekvation som den som presenteras i början av denna artikel tolkas som ”a atomer/molekyler/joner/mol av A reagerar med b atomer/molekyler/joner/mol av B för att producera c atomer/molekyler/joner/moler av C- och d-atomer/molekyler/joner/mol av D”.

Några specifika exempel på kemiska ekvationer presenteras i nästa avsnitt, tillsammans med deras tolkning.

Exempel på kemiska ekvationer

Ekvation för en förbränningsreaktion

Denna ekvation lyder: ”2 molekyler butangas (C ₄ H ₁₀ ) reagerar med 13 molekyler syrgas för att producera 8 molekyler koldioxidgas och 10 molekyler vatten .”

Ekvation för en utfällningsreaktion

Denna ekvation representerar en utfällningsreaktion som du kan läsa: ”2 mol vattenhaltiga silverjoner reagerar med 1 mol vattenhaltiga sulfidjoner för att bilda 1 mol fast silversulfid.”

Ekvation för en kombinationsreaktion

Detta är oxidationsreaktionen av metalliskt titan för att bilda titanoxid. Denna ekvation lyder: ”1 atom av fast titan kombineras med en molekyl syrgas för att bilda en molekyl av titanoxid eller titandioxid.”

Referenser

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemistry (10: ^{e upplagan} ). New York, NY: MCGRAW-HILL.

Att skriva och balansera kemiska ekvationer. (2020, 30 oktober). Hämtad från https://espanol.libretexts.org/@go/page/1818

MASTER ORGANISK KEMI (12 februari 2020). De 8 typerna av pilar i organisk kemi, förklarade . Hämtad från  https://www.masterorganicchemistry.com/2011/02/09/the-8-types-of-arrows-in-organic-chemistry-explained/

Raviolo, Andres och Lerzo, Gabriela. (2016). Undervisning i stökiometri: Använda analogier och konceptuell förståelse . Chemical Education, 27(3), 195-204. Hämtad från  https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003