Pisanie równań chemicznych
Równanie chemiczne wyraża reakcję chemiczną poprzez pokazanie, jak pewne reaktory dają pewne produkty.
Cele nauczania
Zidentyfikuj symbole używane do reprezentowania stanów materii w równaniu chemicznym.
Kluczowe wnioski
Kluczowe punkty
- W równaniu chemicznym, reaktanty są zapisane po lewej stronie, a produkty po prawej.
- Współczynniki obok symboli jednostek wskazują liczbę moli substancji produkowanych lub używanych w reakcji chemicznej.
- Reaktanty i produkty są oddzielone strzałką, zwykle czytane na głos jako „wydajność.”
- Równania chemiczne powinny zawierać informacje o właściwościach stanu produktów i reagentów, zarówno wodnych (rozpuszczonych w wodzie – aq), stałych (s), ciekłych (l), jak i gazowych (g).
Kluczowe pojęcia
- Równanie chemiczne: Symboliczne przedstawienie reakcji chemicznej; reaktanty są reprezentowane po lewej stronie, a produkty po prawej.
- reagent: Materiały wyjściowe w reakcji chemicznej.
- produkt: Związki powstałe w wyniku reakcji chemicznej.
Równanie chemiczne jest symboliczną reprezentacją reakcji chemicznej. Reaktanty (substancje wyjściowe) są zapisane po lewej stronie, a produkty (substancje znajdujące się w reakcji chemicznej) są zapisane po prawej stronie. Współczynniki obok symboli jednostek wskazują liczbę moli substancji wytworzonej lub zużytej w reakcji chemicznej.
Notacja dla równania chemicznego
Równanie chemiczne składa się z wzorów chemicznych reaktantów (po lewej stronie) i produktów (po prawej stronie). Są one oddzielone symbolem strzałki („→” zwykle odczytywane na głos jako „wydajność”). Wzór chemiczny każdej substancji oddzielony jest od pozostałych znakiem plusa. Stan skupienia każdego związku lub cząsteczki jest wskazany w indeksie obok związku przez skrót w nawiasie. Na przykład, związek w stanie gazowym będzie oznaczony przez (g), stałym (s), ciekłym (l) i wodnym (aq). Wodny oznacza rozpuszczony w wodzie; jest to wspólny stan skupienia dla kwasów, zasad i rozpuszczonych związków jonowych.
Przykładowo, wzór na spalanie metanu może być zapisany w następujący sposób:
Tekstekstura{CH}_{4:(g)} + 2 text{O}_{2:(g)} \^rightarrow ^text{CO}_{2}:(g)} + 2text{H}_{2} ^tekst{O}_{(g)}
Równanie to można odczytać jako „CH cztery plus dwa O dwa daje CO dwa i dwa H dwa O”. W przypadku równań dotyczących złożonych związków chemicznych należy czytać wzory chemiczne z wykorzystaniem nomenklatury IUPAC, a nie czytać literę i jej indeks. Używając nomenklatury IUPAC, to równanie byłoby odczytane jako „metan plus tlen daje dwutlenek węgla i wodę.”
To równanie wskazuje, że tlen i CH4 reagują tworząc H2O i CO2. Wskazuje również, że dwie cząsteczki tlenu są wymagane dla każdej cząsteczki metanu, i że reakcja będzie tworzyć dwie cząsteczki wody i jedną cząsteczkę dwutlenku węgla dla każdego metanu i dwóch cząsteczek tlenu, które reagują. Równanie określa również, że wszystkie związki znajdują się w stanie gazowym. Współczynniki stechiometryczne (liczby przed wzorami chemicznymi) wynikają z prawa zachowania masy i prawa zachowania ładunku (więcej informacji na ten temat znajduje się w rozdziale „Równania chemiczne bilansujące”). Należy również pamiętać, że tak jak w matematycznej własności dodawania, równania chemiczne są komutatywne. Reaktanty i produkty mogą być zapisane w dowolnej kolejności, pod warunkiem, że znajdują się po odpowiedniej stronie strzałki reakcji.
Wspólne symbole
Symbole są używane do rozróżniania różnych typów reakcji. Czasami różne strzałki są używane, aby wskazać coś na temat reakcji. Na przykład:
Strzałka w prawo wskazuje, gdzie reakcja postępowa jest faworyzowana: innymi słowy, wytwarza się więcej produktu.
Strzałka w lewo wskazuje, gdzie reakcja odwrotna jest faworyzowana: innymi słowy, wytwarza się więcej reagentu.
Strzałka w lewo lub strzałka w prawo jest używana do oznaczenia układu w równowadze.
Jeśli reakcja wymaga energii, jest ona często wskazana powyżej strzałki. Wielką grecką literę delta (Δ) umieszcza się na górze strzałki, aby pokazać, że do reakcji dodawana jest energia w postaci ciepła; hv pisze się, jeśli energia dodawana jest w postaci światła.
Gdy wytwarza się wulkan sody oczyszczonej przez zmieszanie octu (rozcieńczonego wodnego kwasu octowego) i sody oczyszczonej (wodorowęglanu sodu), powstający gaz wydziela się w następującej reakcji:
text{HCH}_3}CO}_{2(aq)} + ™text{NaHCO}_{3(s)} \rightarrow \text{CH}_3\text{CO}_2\text{Na}_{(aq)} + \text{H}_2\\NO}_{(l)} + \text{CO}_{2(g)}