§ 24. Схема хімічної реакції. Рівняння хімічних реакцій

Досі ми з вами описували хімічні явища словами. Це робити досить незручно, оскільки доводиться виголошувати чи занотовувати чимало слів. Зі введенням у хімії поняття рівняння хімічної реакції з’явилась можливість передавати перебіг хімічних явищ одним компактним записом, що складається не зі слів, а з хімічних формул речовин та математичних знаків «+», «→» чи «=». З’ясуємо це на прикладах.

СХЕМИ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ. Одним із металів, що їх прожарював М. В. Ломоносов у запаяній реторті, був цинк Ζn. Між металом та киснем О₂ повітря відбувалася хімічна реакція, в результаті якої утворювалася складна речовина цинк оксид ΖnΟ. Як бачимо, словесний опис цього хімічного явища складається майже із 30 слів. Замінимо його хімічними формулами речовин, використаємо математичний знак «+» та стрілку «→» і запишемо таку схему хімічної реакції:

У наведеній схемі стрілка відділяє формули речовин, узятих для проведення цієї реакції (до них застосовують назву «реагенти»), від утвореної речовини, що зветься продукт реакції. У різних реакціях можуть брати участь один або кілька реагентів та утворюватись один чи кілька продуктів реакції.

Скільки реагентів і продуктів реакції позначено у наведеній схемі? До простих чи складних речовин вони належать?

Згідно із законом збереження маси речовин кількість атомів кожного елемента у хімічній реакції залишається незмінною. Перевіримо, наскільки це відображає записана схема хімічної реакції:

Як бачимо, до реакції записами Ζn та О₂ у схемі позначено 1 атом Цинку й 2 атоми Оксигену. Після реакції запис ΖnΟ передає позначення 1 атома Цинку й 1 атома Оксигену. Виходить, що другий атом Оксигену «зник»? Але ж згідно із законом збереження маси речовин у хімічних реакціях атоми не зникають безслідно і не утворюються з нічого, а маса речовин до реакції дорівнює масі речовин після реакції! Така невідповідність у записах схем усувається складанням рівнянь хімічних реакцій.

РІВНЯННЯ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ. Як і в схемі, у рівняннях хімічних реакцій застосовують ті ж самі позначення, розрізняють формули реагентів та продуктів реакції, але між ними ставлять не стрілку, а знак дорівнює «=».

• Хімічне рівняння — це умовний запис хімічної реакції (хімічного явища) за допомогою хімічних формул, коефіцієнтів і знаків «+» та «=». Знак «=» вказує на те, що кількість атомів кожного хімічного елемента у лівій та правій частинах хімічного рівняння однакова.

Для того, щоб урівняти хімічне рівняння, добирають коефіцієнти.

• Коефіцієнтами у рівнянні хімічної реакції називають арабські цифри, записані перед хімічною формулою речовини (в жодному разі не всередині неї між символами двох елементів!). Коефіцієнти записують в один рядок із формулою, й вони мають однакові розміри з нею, наприклад: 2Н₂, 3NaOH.

Скористаємося наведеним правилом і перетворимо схему

на рівняння реакції. Оскільки в лівій частині схеми є 2 атоми Оксигену, а в правій — тільки 1, перед формулою ZnO пишемо коефіцієнт 2:

Але коефіцієнт 2 відтепер належить не лише Оксигену, а й Цинку і записом 2ZnO позначено, окрім 2 атомів Оксигену, ще й 2 атоми Цинку. Отже, у лівій частині схеми перед формулою Zn потрібно написати коефіцієнт 2:

Тепер ліва і права частини схеми зрівняні, тому замінюємо знак «→» на знак «=»:

2Zn + О₂ = 2ZnO — рівняння хімічної реакції

• Урівняти — означає зробити так, щоб кількість атомів кожного елемента до та після реакції була однаковою. Роблять це за допомогою коефіцієнтів. Їх записують перед хімічною формулою речовини (саме це дає змогу не плутати коефіцієнти із індексами). Коефіцієнт 1 у рівняннях не пишеться.

Коефіцієнт стосується всіх хімічних елементів, що є у складі формули, та їхніх індексів.

Наприклад, записом 6Н₂О позначено 12 атомів Гідрогену й 6 атомів Оксигену.

Закріпити нову інформацію про рівняння хімічних реакцій дає вам змогу рівняння СН₄ + 2О₂ = CO₂ + 2Н₂О.

Мал. 83. Модель рівняння хімічної реакції метану з киснем

Рівняння слід не лише правильно писати, а й правильно читати.

Потренуємося робити це на прикладі рівняння 2Zn + О₂ = 2ZnO.

Воно вимовляється так: «два-цинк плюс о-два дорівнює два-цинк-о».

Рівняння, змодельоване на малюнку 83, читають так: «це-аш-чотири плюс два-о-два дорівнює це-о-два плюс два-аш-два-о».

Як бачите, при читанні послідовно до кожної формули називають: коефіцієнти, символи хімічних елементів, індекси, а також наявні між формулами математичні знаки «+» і «=».

Прочитайте рівняння хімічної реакції:

Хімічне рівняння, як і математичне, має праву та ліву частини. Проте якщо від перестановки частин математичного рівняння вираз не змінюється, то в хімії перестановка лівої та правої частини позначає зовсім різні хімічні явища.

Слід зазначити, що при зрівнюванні здійснюють підрахунок атомів, незалежно від того, молекулярну, атомну чи іншу будову має речовина.

• Хімічні рівняння пишуть із дотриманням закону збереження маси речовин.

Закріпимо набуті знання про схему, рівняння хімічної реакції, закон збереження маси речовин та коефіцієнти. Напишіть рівняння хімічної реакції за схемою:

Підраховуємо окремо кількість атомів Оксигену у лівій та у правій частинах рівняння. В лівій частині хімічного рівняння є 2 атоми Оксигену, у правій — 3. Число атомів різне, тому слід знайти для них найменше спільне кратне (це число 6) і по черзі поділити його на індекс атомів Оксигену у кожній формулі. Знайдені частки від ділення 3 і 2 слід записати коефіцієнтами відповідно перед формулами О₂ та Аl₂О₃:

Відтепер запис 2Аl₂О₃ позначає після реакції не лише 6 атомів Оксигену, але й 4 атоми Алюмінію. За законом збереження маси речовин до реакції і після реакції кількість атомів однакова. Тож перед Аl у лівій частині рівняння пишемо коефіцієнт 4:

Перевіряємо правильність розстановки коефіцієнтів, після чого стрілку замінюємо на знак «=» й отримуємо рівняння хімічної реакції алюмінію з киснем:

Прочитаємо написане рівняння: «чотири-алюміній плюс три-о-два дорівнює два-алюміній-два-о-три».

Зверніть увагу, що у написаному рівнянні реакції перед кожною формулою є коефіцієнт.

Запам’ятайте! Правильно дібрані коефіцієнти скоротити неможливо.

• Якщо у рівнянні реакції перед хімічною формулою речовини є коефіцієнт, кількість атомів кожного елемента у такому записі визначається добутком коефіцієнта на індекс.

ЗАГАЛЬНІ ПРАВИЛА СКЛАДАННЯ РІВНЯНЬ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ. Узагальнення розглянутого у параграфі навчального матеріалу дає змогу сформулювати таку послідовність дій з написання рівнянь хімічних реакцій:

1) написати формули речовин, що вступають у реакцію (реагентів), і між ними поставити знак «+»;

2) після формул реагентів поставити знак «=» і записати формули продуктів реакції, між якими теж поставити знак «+»;

3) зрівняти кількість атомів кожного хімічного елемента у лівій та у правій частинах хімічного рівняння за допомогою відповідних коефіцієнтів — арабських цифр, що пишуться перед формулою і стосуються атомів усіх її хімічних елементів.

Скарбничка ерудита

Мова науки хімії дістала назву «хімічна мова». Буквами в ній є символи хімічних елементів, словами — хімічні формули, а реченнями — рівняння хімічних реакцій. Як із невеликої кількості букв складається різноманіття слів, а з них ще більше речень, так і в хімії з символів хімічних елементів утворено формули речовин, а з формул може бути записано багато рівнянь хімічних реакцій.

Хімічні рівняння є міжнародною формою опису хімічних явищ, зрозумілою людям, які розмовляють різними мовами. Зі введенням у науковий обіг рівнянь хімічних реакцій між хіміками різних країн остаточно подолано мовний бар’єр, тому що хімічні формули речовин та рівняння хімічних реакцій усюди записують однаково.

1. Поясніть, що називають рівнянням хімічної реакції.

2. Чим рівняння хімічної реакції відрізняється від її схеми?

3. Поясніть, чому коефіцієнтами можуть бути тільки цілі числа.

4. Сформулюйте правила складання рівнянь хімічних реакцій.

5. Запишіть, як читають рівняння реакції, що лежить в основі фотосинтезу:

6. Заповніть таблицю інформацією, якої бракує.

Хімічна формула

Кількість атомів кожного елемента у формулі

Запис формули 3 коефіцієнтом

Кількість атомів кожного елемента у записі формули з коефіцієнтом

7. Напишіть рівняння реакцій за наведеними схемами та прочитайте їх уголос:

8*. У схемах хімічних реакцій допишіть пропущені індекси та перетворіть схеми на рівняння хімічних реакцій:

Презентація до уроку хімії в 7 класі “Хімічні рівняння”

Презентація до уроку хімії в 7 класі « Хімічні рівняння» допоможе поглибити і розширити знання учнів про хімічне рівняння, продовжити формування поняття про хімічні рівняння, як умовне зображення хімічної реакції, формувати вміння і навички, розміщення коефіцієнтів на основі закону збереження маси речовини, ,читання хімічних рівнянь

Волошина Олена Іванівна Вчитель хімії вищої категоріїХарківської ЗОШ № 125 Хімічні рівняння 7 КЛАС

Хімічне рівняння — це умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул, знаків «+» (плюс), «=» (дорівнює) і коефіцієнтів. Коефіцієнти — числа, що стоять перед формулами речовин і показують число частинок даної речовини. Пригадаємо

Пригадаємо. Рівняння хімічної реакції, або хімічне рівняння, показує:які речовини беруть участь в реакції; які речовини утворюються; яке співвідношення речовин.

Пригадаємо. Закон збереження маси Ломоносова – Лавуазьє Загальна маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює загальній масі речовин, одержаних у результаті реакції.

Хімічний зміст реакції. Схема хімічної реакціїРеагенти (вихідні речовини) — це речовини, які вступають у хімічні реакції. Продукти реакції (кінцеві речовини) — це речовини, що утворилися в результаті реакції. Хімічні реакції записують за допомогою хімічних формул у вигляді схеми.

Схема реакції є лише її якісною характеристикою. Кількісну характеристику реакції показує закон збереження маси речовин. Згідно з цим законом кількість атомів різних елементів під час хімічних реакцій не змінюється. Якщо це відображено в схемі хімічної реакції, то вона перетворюється на хімічне рівняння.

Алгоритм складання рівняння хімічної реакціїСкладемо рівняння хімічної реакції взаємодії фосфору й кисню1. У лівій частині рівняння запишіть хімічні формули реагентів (речовин, що вступають у реакцію). Між реагентами поставте знак «+», а потім стрілку: P + O2 →2. У правій частині (після стрілки) запишіть хімічну формулу продукту (речовини, що утворюється в результаті взаємодії): P + O2 → P2 O5.3. Хімічні формули необхідно складати, використовуючи валентності атомів хімічних елементів4. Молекули більшості простих газоподібних речовин є двохатомними (H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2).5. Коефіцієнт «1» перед формулою речовини не ставиться, але враховується при підрахунку суми коефіцієнтів у рівнянні реакції.

Алгоритм складання рівняння хімічної реакції3. Відповідно до закону збереження маси речовин число атомів до й після реакції має бути однаковим. Це досягається шляхом розстановки коефіцієнтів перед хімічними формулами реагентів і продуктів хімічної реакції:• спочатку зрівняйте число атомів, яких у речовинах-реагентах (продуктах) міститься найбільше (у даному випадку це атоми Оксигену);• знайдіть найменше спільне кратне для чисел атомів Оксигену в лівій і правій частинах рівняння (найменше кратне для атомів Оксигену —10);• визначте коефіцієнти шляхом ділення найменшого кратного на число атомів даного виду, одержані цифри підставляємо в рівняння реакції: P + 5 O2 → 2 P2 O5; відзначте, що закон збереження маси речовини не виконується, оскільки кількість атомів фосфору в реагентах і продуктах реакції не однакова; здійснюємо аналогічну перевірку для Фосфору:• отримайте рівняння хімічної реакції в завершеному вигляді, тож стрілку замініть на знак рівності (закон збереження маси речовини виконується): 4 P + 5 O2 = 2 P2 O5

Правила добору коефіцієнтів1. Якщо число атомів елемента в одній частині схеми реакції парне, а в другій — ні, то перед формулою з непарним числом атомів слід поставити коефіцієнт 2, а потім зрівнювати число всіх атомів.2. Розстановку коефіцієнтів слід починати з найбільш складної речовини. Робити це потрібно в такій послідовності: спочатку зрівняти число атомів металів, потім — кислотних залишків (атомів неметалів), потім — атомів Гідрогену, зрештою —атомів Оксигену.3. Якщо число атомів Оксигену в лівій і правій частинах рівняння однакове, коефіцієнти визначено правильно.4. Після цього стрілку між частинами рівняння можна замінити знаком рівності.5. Коефіцієнти в рівнянні хімічної реакції не повинні мати спільних дільників

Модель рівняння хімічної реакції метану з киснем

Як розставляти коефіцієнти в хімічних рівняннях

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Приклад розбору простих реакцій

Головне правило, яким слід керуватися при складанні хімічних рівнянь – принцип збереження енергії речовини, тобто, скільки є атомів кожного хімічного елемента в лівій частині рівняння, стільки повинно бути і в правій частині того ж рівняння. Для прикладу візьмемо хімічну реакцію взаємодії кальцію (Ca) з киснем (O₂). Але для початку пояснимо, чому взагалі кисень (як і деякі інші хімічні елементи) в хімічних рівняннях записується з індексом «2». Справа в тому, що одна молекула кисню має 2 атома, тому його записують як O₂. У свою чергу, наприклад, одна молекула води, що складається з кисню і водню, має всім відому формулу H₂O. Це означає, що кожна молекула води складається з двох атомів водню і одного атома кисню. Зауважте, що на свій розсуд індекси в хімічних рівняннях і формулах міняти не можна, так як вони спочатку повинні бути написані правильно. Тепер повернемося до нашого простого прикладу реакції взаємодії кальцію і кисню. Її можна записати наступним чином: Ca + O₂ → 2CaO Про що говорить цей запис? Про те, що в результаті хімічної реакції взаємодії кальцію з киснем утворюється оксид кальцію, який записаний формулою CaO. Але також зверніть увагу, що в правій частині оксид кальцію ми записали з коефіцієнтом 2 – 2CaO. Це означає, що кожен з двох атомів кисню зчепився зі своїм атомом кальцію, але тоді маємо невідповідність – в правій стороні у нас два атома кальцію, в той час як в лівій тільки лише один. А значить, щоб запис був правильним в лівій частині ми повинні перед кальцієм поставити коефіцієнт 2: 2Ca + O₂ → 2CaO Тепер ми можемо перевірити наше рівняння – з лівого боку у нас два атома кальцію і з правого теж два, а значить між обома частинами можна цілком справедливо поставити знак рівності: 2Ca + O₂ = 2CaO Розберемо ще один простий приклад, з взаємодії кисню і водню як ми знаємо, народжується одна з найцінніших і незвичайних речовин у Всесвіті (і це без перебільшення) – вода, основа життя на нашій планеті. Утворення води можна записати наступним рівнянням: H₂ + O₂ → H₂O Але де ж тут закралася помилка? Давайте розберемо: в лівій частині у нас два атома кисню, а в правій тільки один. Значить перед формулою води необхідно поставити коефіцієнт 2: H₂ + O₂ → 2H₂O Множення 2 молекул води на 2 атома водню дасть нам 4 атома водню з правого боку, але ж з лівого боку атомів водню лише два! Значить перед воднем в рівнянні ми також повинні поставити коефіцієнт 2 і тепер отримаємо правильне хімічне рівняння, де замість стрілочки → можна вже сміливо поставити знак рівності. 2H₂ + O₂ = 2H₂O

Приклад розбору складної реакції

Тепер давайте розберемо те, як проставляти коефіцієнти в більш складних хімічних рівняннях: NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O Перед вами запис так званої реакції нейтралізації – взаємодія кислоти і основи, в результаті якого утворюються солі і вода. Що ж ми маємо тут: з лівого боку у нас один атом натрію (Na), а з правого індекс говорить, що атомів натрію вже стало два. Значить логічно, що хімічну формулу основи гідроксиду натрію NaOH треба помножити на 2. Або іншими словами поставити перед нею коефіцієнт 2: 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O Кількість сірки в сірчаній кислоті (H₂SO₄) і солі сульфаті натрію (Na₂SO₄) у нас однакова, тут все добре, а ось з кількістю кисню та водню знову невідповідність, з лівого боку кисню 6, а з правого 5. Водню з правого боку 4, а з лівого тільки 2, непорядок. Щоб правильно записати це хімічне рівняння треба зрівняти кількість кисню і водню в лівій і правій частині рівняння, на щастя тут зробити це просто, треба перед H₂O поставити коефіцієнт 2. 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O Таким чином, кількість всіх хімічних елементів в правій і лівій частині рівняння у нас зрівнялася, а значить, ми неспроста поставили знак рівності. Для закріплення матеріалу розберемо ще один приклад складного рівняння. Ba(OH)₂ + HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + H₂O Це рівняння відображає хімічну реакцію гідроксиду барію (Ba(OH)₂) з азотною кислотою (HNO₃) в результаті якої утворюється нітрат барію (Ba(NO₃)₂) і вода. Приклад цей нам цікавий тим, що тут використовуються дужки. Вони означають, що якщо множник стоїть за дужками, то кожен елемент множиться на нього. Почнемо ж розбирати це рівняння, перше, що кидається в очі, невідповідність азоту N, зліва він один, а ось праворуч, якщо брати до уваги дужки, його вже два. Отримаємо наступне: Ba(OH)₂ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + H₂O Тепер у нас зліва стало 4 атома водню, а праворуч тільки 2. Значить, перед формулою води також ставимо коефіцієнт 2. Ba(OH)₂ + 2HNO₃ = Ba(NO₃)₂ + 2H₂O Тепер всі елементи зрівняні, і ми справедливо поставили знак рівності.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв’язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту [email protected] або у Фейсбук.