Уравнения химических реакций
Запись химического взаимодействия, отражающая количественную и качественную информацию о реакции, называется уравнением химической реакции. Реакция записывается химическими и математическими символами.
Основные правила
Химические реакции включают превращение одних веществ (реагентов) в другие (продукты реакции). Это происходит за счет взаимодействия внешних электронных оболочек веществ. В результате из исходных соединений образуются новые соединения.
Для графического выражения хода химической реакции используют определенные правила составления и записи химических уравнений.
В левой части написаны исходные вещества, которые взаимодействуют друг с другом, т.е суммируются. При распаде вещества записывается его формула. В правой части записаны вещества, полученные в ходе химической реакции. Примеры уравнений, записанных с легендой:
- CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓+ Na2SO4;
- СаСО3 = СаО + СО2↑;
- 2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2↑;
- CH3COONa + H2SO4 (конц.) → CH3COOH + NaHSO4;
- 2NaOH + Si + H2O → Na2SiO3 + H2↑.
Коэффициенты перед химическими формулами показывают количество молекул вещества. Единица не установленная, а неявная. Например, уравнение Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 показывает, что из одной молекулы бария и двух молекул воды получается одна молекула гидроксида бария и водорода. Если вы посчитаете количество водорода как справа, так и слева, вы получите четыре атома.
Обозначения
Для построения уравнений химических реакций необходимо знать некоторые обозначения, показывающие, как протекает реакция. В химических уравнениях используются следующие знаки:
- → — необратимая, прямая реакция (идет в одном направлении);
- ⇄ или ↔ — реакция обратима (течет в обе стороны);
- ↑ — выделяется газ;
- ↓ — выпадают осадки;
- хв — освещение;
- t° — температура (можно указать количество градусов);
- Q — тепло;
- Э (тв.) – твердое вещество;
- Е (газ) или Е (г) — газообразное вещество;
- Е (конц.) — концентрированное вещество;
- Е (водн.) – водный раствор вещества.
Рис. 1. Осадки.
Вместо стрелки (→) можно поставить знак равенства (=), который показывает соблюдение закона сохранения материи: и слева, и справа число атомов веществ одинаково. При решении уравнений сначала ставится стрелка. После вычисления коэффициентов и уравнений правой и левой частей под стрелкой проводится черта.
Условия реакции (температура, освещение) указаны над знаком хода реакции (→,⇄). Формулы катализаторов также подписаны вверху.
Рис. 2. Примеры условий реакции.
Какие бывают уравнения
Химические уравнения классифицируют по разным критериям. Основные методы классификации представлены в таблице.
Подписать |
Реакции |
Описание |
Пример |
Изменение количества реагентов и конечных веществ |
Замены |
Простые и сложные вещества образуют новые простые и сложные вещества |
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ |
Связи |
Несколько веществ образуют новое вещество |
С + О2 = СО2↑ |
|
Расширения |
Несколько веществ образуются из одного вещества |
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O |
|
Ионный обмен |
Обмен составляющими (ионами) |
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O |
|
За счет выделения тепла |
Экзотермический |
Производство тепла |
С + 2Н2 = СН4 + Q |
Эндотермический |
Поглощение тепла |
N2 + O2 → 2NO — Q |
|
По типу энергетического воздействия |
Электрохимический |
Действие электрического тока |
|
Фотохимический |
Легкое действие |
||
Термохимический |
Воздействие высокой температуры |
||
На основе совокупного статуса |
Однородный |
Такое же состояние |
CuCl2 + Na2S → 2NaCl + CuS↓ |
Гетерогенный |
Разное состояние |
4N2О (ж) + 3Fe (тв) → Fe3O4 + 4H2↑ |
Существует понятие химического равновесия, присущее только обратимым реакциям. Это состояние, при котором скорости прямой и обратной реакций, а также концентрации веществ одинаковы. Это состояние характеризуется константой химического равновесия.
При внешнем воздействии температуры, давления, света реакция может измениться в сторону уменьшения или увеличения концентрации определенного вещества. Зависимость константы равновесия от температуры выражается уравнениями изобары и изохоры. Уравнение изотермы отражает зависимость от энергии и константы равновесия. Эти уравнения показывают направление реакции.
Рис. 3. Уравнения изобары, изохоры и изотермы.