สมการเคมีคืออะไร?

สมการเคมีคือวิธีที่แสดงปฏิกิริยาเคมีในรูปแบบที่เป็นลายลักษณ์อักษร กล่าวอีกนัยหนึ่ง ประกอบด้วยการแสดงโดยใช้สัญลักษณ์เป็นลายลักษณ์อักษรของสารเคมีที่มีอยู่ก่อนและหลังกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดขึ้น

ในสมการเคมี อะตอมจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ทางเคมี ในขณะที่สารเคมีชนิดอื่นๆ เช่น สารโฮโมนิวเคลียร์ (O ₂ , O ₃ , P ₄เป็นต้น) สารประกอบเคมีไอออนิก (โซเดียมคลอไรด์ โพแทสเซียมโบรไมด์ ฯลฯ) หรือโควาเลนต์ (น้ำ มีเทน เบนซีน ฯลฯ) รวมทั้งไอออนแต่ละตัว จะแสดงด้วยสูตรโมเลกุลหรือเอมพิริคัลตามลำดับ แล้วแต่กรณี

ในสมการเคมีกฎต่างๆ ที่ควบคุมปริมาณสารสัมพันธ์สามารถสังเกตได้ในการดำเนินการ เช่น กฎของสัดส่วนที่แน่นอนและกฎการอนุรักษ์สสาร กฎของสัดส่วนที่แน่นอนมีอยู่ในรูปของสูตรโมเลกุลและสูตรเชิงประจักษ์ของสารเคมีต่างๆ

ในทางกลับกัน ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ที่ใช้ในการปรับหรือดุลสมการเคมีนั้นพยายามให้อะตอมทั้งหมดที่อยู่ก่อนเกิดปฏิกิริยาเคมียังคงอยู่ที่จุดสิ้นสุดของปฏิกิริยาดังกล่าว นั่นคือกระบวนการปรับค่าสัมประสิทธิ์สัมพันธ์สัมพันธ์รับประกันว่าการเป็นตัวแทนของปฏิกิริยาไม่ละเมิดกฎการอนุรักษ์สสารโดยการป้องกันไม่ให้อะตอมหายไปหรือปรากฏขึ้นในระหว่างปฏิกิริยาเคมี

ส่วนประกอบของสมการเคมี

สมการเคมีเขียนในลักษณะที่คล้ายคลึงกับสมการทางคณิตศาสตร์ ในแง่ที่ว่าพวกมันประกอบด้วยสมาชิกสองตัว ตัวหนึ่งเขียนไว้ทางด้านซ้ายและอีกตัวหนึ่งอยู่ทางด้านขวา ซึ่งคั่นด้วยสัญลักษณ์ที่เกี่ยวข้องกัน รูปต่อไปนี้แสดงส่วนต่างๆ ของสมการเคมีที่แสดงถึงปฏิกิริยาเคมีทั่วไป ซึ่งแต่ละส่วนอธิบายไว้ด้านล่าง

สารตั้งต้น

ในสมการเคมี สารทั้งหมดที่เขียนทางด้านซ้ายของลูกศรแสดงปฏิกิริยา (หรืออย่างแม่นยำกว่านั้น คืออยู่ฝั่งตรงข้ามกับจุดที่ลูกศรชี้) จะตรงกับสารเหล่านั้นที่มีอยู่ก่อนเกิดปฏิกิริยา สารเหล่านี้เรียกว่าสารตั้งต้นหรือสารตั้งต้นเนื่องจากเป็นสารที่จะทำปฏิกิริยากันกลายเป็นผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สินค้า

ตรงกันข้ามกับสารตั้งต้น สารทั้งหมดที่เขียนทางด้านขวาของลูกศรปฏิกิริยา (หรืออย่างเป็นทางการกว่านั้น ที่ด้านข้างที่ลูกศรชี้ไป) เรียกว่าผลิตภัณฑ์ เนื่องจากเป็นสารที่ปรากฏขึ้นหลังจากเกิดปฏิกิริยาเคมีแล้ว

ลูกศรแสดงปฏิกิริยา

ลูกศรปฏิกิริยาเป็นสัญลักษณ์ที่แสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ในความเป็นจริง ทิศทางที่ชี้จะกำหนดว่าสารใดที่สอดคล้องกับสารตั้งต้นและสารใดที่สอดคล้องกับผลิตภัณฑ์ ในกรณีส่วนใหญ่ ลูกศรแสดงปฏิกิริยาประกอบด้วยลูกศรเดียวที่ชี้จากซ้ายไปขวา เช่นเดียวกับที่แสดงในรูปด้านบน อย่างไรก็ตาม ลูกศรเหล่านี้สามารถวาดชี้ไปในทิศทางใดก็ได้ ดังนั้นสมการเคมีจึงไม่จำเป็นต้องแสดงเป็นเส้นตรงเสมอไป

นอกเหนือจากที่กล่าวมาแล้ว ยังมีลูกศรประเภทต่างๆ ที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงทางเคมีประเภทต่างๆ

• ในบางกรณี แทนที่จะใช้ลูกศรเพียงดอกเดียว กลับมีลูกศรสองดอกชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามกัน (⇌, ⇋, ⇄ หรือ ⇆) สัญลักษณ์นี้แสดงว่าปฏิกิริยาสามารถย้อนกลับได้หรือสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งสองทิศทาง บางครั้งลูกศรหนึ่งในสองอัน (อันที่ชี้ไปทางขวาหรือซ้าย) ยาวกว่าอีกอันหนึ่ง ซึ่งบ่งชี้ว่าสมดุลนั้นถูกเลื่อนไปด้านใดด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้าน

สมการเคมีต่อไปนี้แสดงถึงปฏิกิริยากรด/เบสที่ผันกลับได้:

• ในกรณีอื่น ๆ จะมีการวาดลูกศรเดี่ยวที่มีสองหัว (⟷) ลูกศรปฏิกิริยาประเภทนี้บ่งบอกถึงประเภทของกระบวนการที่เรียกว่าเรโซแนนซ์และมักใช้ในเคมีอินทรีย์

ในหลายกรณี สภาวะเฉพาะที่เกิดปฏิกิริยาเคมีจะแสดงอยู่ในสมการเคมีด้านบนหรือด้านล่างของลูกศรปฏิกิริยา ข้อมูลเช่นอุณหภูมิ ความดัน การมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยาหรือตัวทำละลายมักจะแสดงบนลูกศรปฏิกิริยา ดังที่แสดงในสมการต่อไปนี้:

ค่าสัมประสิทธิ์สัมพันธ์

ค่าสัมประสิทธิ์สัมพันธ์ระบุจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลของสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี เช่นเดียวกับจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลที่สอดคล้องกันซึ่งก่อตัวขึ้นจากผลิตภัณฑ์ เมื่อไม่มีสัมประสิทธิ์สัมพันธ์สัมพันธ์ จะเข้าใจว่ามีค่าเท่ากับ 1 เช่นเดียวกับในทางคณิตศาสตร์ ตัวแปรใดๆ ในสมการที่ไม่มีสัมประสิทธิ์จะถูกคูณด้วย 1

ความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ในสมการเคมีแสดงถึงความสัมพันธ์ของฟันกรามระหว่าง ชนิดสารเคมีทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเคมีเดียวกันสามารถแสดงด้วยสมการเคมีที่แตกต่างกันซึ่งแตกต่างกันในชุดของสัมประสิทธิ์ปริมาณสารสัมพันธ์ อย่างไรก็ตาม ในทุกกรณี ความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธิ์ทั้งหมดจะเท่ากันเสมอสำหรับสมการเคมีทั้งหมดที่แสดงถึงปฏิกิริยาเดียวกัน

เนื่องจากการพูดถึงครึ่งอะตอมหรือหนึ่งในสามของโมเลกุลนั้นไม่มีความหมาย สัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์จึงมักถูกเลือกให้เป็นจำนวนเต็ม อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลหลายประการ บางครั้งจึงนิยมใช้ค่าสัมประสิทธิ์เศษส่วน

สถานะการรวม

เป็นเรื่องปกติที่สมการเคมีจะรวมข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของการรวมตัว ความเข้มข้น หรือข้อมูลอื่นๆ ที่น่าสนใจเกี่ยวกับสารเคมีแต่ละชนิดไว้ในวงเล็บและเป็นตัวห้อยถัดจากสูตรโมเลกุลหรือเชิงประจักษ์ตามลำดับ

ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือ:

• (s) แสดงว่าสารนั้นอยู่ในสถานะของแข็ง
• (ฏ) แสดงว่าสารนั้นอยู่ในสถานะของเหลว
• (g) แสดงว่าสารอยู่ในสถานะก๊าซ
• (ac.) เป็นตัวย่อของ aqueous และระบุว่าสารนั้นละลายในน้ำ
• (alc.) แสดงว่าสารนั้นละลายในแอลกอฮอล์

การตีความสมการเคมี

สมการเคมีทั่วไปเช่นสมการที่นำเสนอในตอนต้นของบทความนี้ถูกตีความว่า “อะตอม/โมเลกุล/ไอออน/โมลของ A ทำปฏิกิริยากับ b อะตอม/โมเลกุล/ไอออน/โมลของ B เพื่อสร้างอะตอม/โมเลกุล/ไอออน/โมลของ c ของ C และ d อะตอม/โมเลกุล/ไอออน/โมลของ D”

ตัวอย่างเฉพาะของสมการเคมีจะนำเสนอในส่วนถัดไปพร้อมกับการตีความ

ตัวอย่างสมการเคมี

สมการของปฏิกิริยาการเผาไหม้

สมการนี้อ่านว่า “ก๊าซบิวเทน 2 โมเลกุล (C ₄ H ₁₀ ) ทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจน 13 โมเลกุล เกิดเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 8 โมเลกุล และน้ำ 10 โมเลกุล ”

สมการของปฏิกิริยาการตกตะกอน

สมการนี้แสดงถึงปฏิกิริยาการตกตะกอนที่คุณอาจอ่านได้: “ซิลเวอร์ไอออนในน้ำ 2 โมลทำปฏิกิริยากับไอออนซัลไฟด์ในน้ำ 1 โมลเพื่อสร้างซิลเวอร์ซัลไฟด์ที่เป็นของแข็ง 1 โมล”

สมการของปฏิกิริยารวม

นี่คือปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของโลหะไททาเนียมเพื่อสร้างไททานิคออกไซด์ สมการนี้อ่านว่า: “ไททาเนียมที่เป็นของแข็ง 1 อะตอมรวมกับก๊าซออกซิเจน 1 โมเลกุลเพื่อสร้างโมเลกุลของไททานิกออกไซด์หรือไททาเนียมไดออกไซด์ 1 โมเลกุล”

อ้างอิง

Chang, R., Manzo, Á. ร. โลเปซ PS และเฮอร์รานซ์ ZR (2020) เคมี ( ^{ครั้ง} ที่ 10 .). นครนิวยอร์ก รัฐนิวยอร์ก: MCGRAW-HILL

การเขียนและการดุลสมการเคมี (2563, 30 ตุลาคม). สืบค้นจากhttps://espanol.libretexts.org/@go/page/1818

เคมีอินทรีย์ระดับปริญญาโท (12 กุมภาพันธ์ 2020) อธิบายลูกศรทั้ง 8 ชนิดในเคมีอินทรีย์ สืบค้นจาก  https://www.masterorganicchemistry.com/2011/02/09/the-8-types-of-arrows-in-organic-chemistry-explained/

ราวิโอโล, อันเดรส, แลร์โซ, กาเบรียลา (2559). การสอนปริมาณสารสัมพันธ์: การใช้ การเปรียบเทียบและการทำความเข้าใจแนวคิด เคมีศึกษา, 27(3), 195-204. สืบค้นจาก  https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003