một phương trình phân tử là gì?

Phương trình phân tử là một loại phương trình hóa học dùng để biểu diễn các phản ứng liên quan đến các hợp chất ion, nhưng trong đó các hợp chất ion được biểu diễn theo công thức của chúng dưới dạng các phân tử trung hòa chứ không phải các ion tích điện trái dấu.

Khi chúng ta cân bằng một phương trình phân tử, chúng ta tính đến tất cả các loại hóa chất có trong môi trường phản ứng, ngay cả khi chúng không trực tiếp tham gia vào phản ứng được đề cập. Theo một cách nào đó, phương trình phân tử biểu diễn cực đối lập với phương trình ion thu gọn, trong đó chỉ các ion tham gia phản ứng được biểu diễn chứ không phải các ion khán giả.

Tầm quan trọng của phương trình phân tử

Phương trình phân tử được đặc trưng bằng cách biểu diễn các chất phản ứng và sản phẩm ion theo cách chúng sẽ thu được nếu chúng không ở trong dung dịch, nghĩa là ở dạng muối ion trung tính. Theo nghĩa này, các phương trình này đặc biệt phù hợp để thực hiện các tính toán cân bằng hóa học liên quan đến lượng chất phản ứng và sản phẩm, hạn chế thuốc thử và hiệu suất phản ứng; chúng có thể phức tạp hơn trong trường hợp, chẳng hạn, chỉ có phương trình ion thu gọn .

Lợi ích khác của việc có phương trình phân tử là nó cho phép chúng ta luôn biết những ion nào có mặt trong môi trường phản ứng, ngoài những ion đang tích cực can thiệp vào phản ứng mà chúng ta quan tâm. Điều này đặc biệt hữu ích khi xem xét các phản ứng phụ có thể xảy ra, chẳng hạn như phản ứng oxy hóa-khử hoặc phản ứng kết tủa, trong số những phản ứng khác.

Hạn chế của phản ứng phân tử

Mặc dù rất hữu ích cho các tính toán cân bằng hóa học, nhưng phương trình phân tử không thể hiện rõ cách thức thực tế mà các phản ứng ion xảy ra trong dung dịch. Điều này là do hầu hết các hợp chất ion trong các phản ứng hòa tan ion được phân tách thành các ion cấu thành của chúng; ngay cả trong những trường hợp không phải như vậy, thực tế là các ion tự do thực sự tham gia vào phản ứng, chứ không phải là các ion khán giả, các loài không phân ly hoặc các hợp chất khác có thể có mặt.

Cách biểu diễn phản ứng hóa học của hợp chất ion

Phương trình phân tử chỉ là một trong ba cách có thể để biểu diễn các phương trình hóa học liên quan đến các hợp chất ion trong dung dịch. Hai dạng còn lại là phương trình ion thu gọn đã nói ở trên và phương trình ion tổng.

Phương trình phân tử so với phương trình ion ròng

Phương trình ion thu gọn ngược lại với phương trình phân tử. Trong trường hợp này, tất cả các loại hóa chất trung tính hoặc ion không can thiệp trực tiếp vào phản ứng quan tâm đều bị loại khỏi phương trình. Những phản ứng này cho thấy rõ ràng hơn một phản ứng liên quan đến các ion xảy ra như thế nào.

Phương trình phân tử so với Tổng phương trình ion

Phương trình ion toàn phần nằm giữa phương trình ion thu gọn và phương trình phân tử. Điều này cho thấy các loại ion phân ly thành các ion cấu thành của chúng, nhưng đại diện cho chúng cùng nhau chứ không phải tự do như chúng thực sự ở trong dung dịch.

Lắp phương trình phân tử

Các phương trình phân tử có thể được điều chỉnh hoặc cân bằng theo nhiều cách khác nhau. Để bắt đầu, bằng cách biểu diễn tất cả các loài như thể chúng là các phân tử trung tính, phương trình phân tử có thể được cân bằng bằng phép thử và sai mà không cần xét đến sự bảo toàn điện tích mà chỉ cần tính đến sự bảo toàn vật chất.

Tuy nhiên, việc điều chỉnh thử và sai trong trường hợp xảy ra phản ứng oxi hóa – khử thường khó khăn và không rõ ràng, vì vậy tốt hơn là sử dụng các phương pháp điều chỉnh khác, chẳng hạn như phương pháp đại số (sử dụng hệ phương trình). Tuy nhiên, cách phổ biến nhất để khớp phương trình phân tử là từ phương trình ion tổng hoặc phương trình ion thu gọn.

Trong trường hợp thứ hai, quy trình bao gồm việc thêm các phản ứng thích hợp vào từng ion tham gia phản ứng để thu được phương trình ion tổng; sau đó các ion tham gia để tạo thành các hợp chất “phân tử” trung tính.

Ví dụ về phương trình phân tử

Dưới đây là một số ví dụ về phương trình phân tử cho các loại phản ứng hóa học ion khác nhau, cùng với phương trình ion thu gọn tương ứng để minh họa sự khác biệt.

Ví dụ 1: Phản ứng bazơ axit giữa axit sunfuric và natri hiđroxit

Phân tử khối đã điều chỉnh của phản ứng giữa H ₂ SO ₄ và NaOH là:

Lưu ý rằng tất cả các loài được chứng minh là có liên quan, mặc dù thực tế là cả axit sunfuric và natri hydroxit và natri sunfat tạo thành đều là chất điện phân mạnh được tìm thấy phân ly trong nước.

Trái ngược với phương trình phân tử này, phương trình ion rút gọn của phản ứng tương tự này được cho bởi:

Có thể thấy, mặc dù thực tế là phương trình đầu tiên dường như gợi ý rằng phản ứng đang diễn ra là sự hình thành muối, nhưng điều thực sự đang diễn ra là phản ứng trung hòa giữa các loại axit nhất có thể có trong dung dịch nước. , các ion hydroni (H ₃ O ⁺ ) từ phản ứng giữa axit sunfuric và nước, và các ion hydroxit (OH ^– ) từ sự phân ly của natri hydroxit.

Một cách khác để biểu diễn cùng một phương trình hóa học này là:

Ví dụ 2: Phản ứng oxi hóa khử giữa thuốc tím và kali iotua trong môi trường bazơ

Đây là một ví dụ điển hình của phản ứng hóa học oxy hóa khử khó điều chỉnh bằng phương pháp thử và sai. Phương trình phân tử được điều chỉnh trong trường hợp này là:

Thay vào đó, phương trình ion rút gọn cho phản ứng tương tự này được đưa ra bởi:

Trong trường hợp này, cần lưu ý rằng mangan điôxit không hòa tan trong nước, vì vậy nó tạo thành chất rắn trong sản phẩm.

Ví dụ 3: Phản ứng kết tủa giữa bạc nitrat và natri clorua

Phản ứng kết tủa là một số phản ứng đơn giản nhất để hiểu và phù hợp, cả ở dạng phương trình phân tử và ở dạng phương trình ion thu gọn. Trong trường hợp phản ứng giữa bạc nitrat và natri clorua, các hợp chất này phản ứng tạo thành bạc clorua kết tủa vì nó không hòa tan và natri nitrat tồn tại trong dung dịch. Phương trình phân tử là:

Mặt khác, phương trình ion thu gọn làm nổi bật thực tế là chỉ có các ion bạc và clorua thực sự phản ứng, trong khi các ion natri và nitrat chỉ là khán giả:

Người giới thiệu

Chang, R. (2021). Hóa học ( ^{tái bản lần} thứ 11 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.

Phương trình phân tử (Hóa học) . (2017, ngày 12 tháng 6). thuật ngữ chuyên ngành. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/ecuacion-molecular

Phương trình phân tử, ion đầy đủ và ion ròng . Học viện Khan. https://en.khanacademy.org/science/ap-chemology-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equations