Kas ir ķīmiskais vienādojums? Definīcija, pieraksts un piemēri

Ķīmiskais vienādojums ir rakstisks veids, kā paredzēt, kā divas vai vairākas ķīmiskās vielas reaģēs savā starpā un kādi produkti tiks iegūti. Izmantojot to, ko par vielu īpašībām zina ķīmiķi, reakcijas pieraksta simbolos ļauj aprakstīt vielu ķīmisko pārveidi un attiecības starp reaģentiem un produktiem. Vienādojuma palīdzību var noteikt, vai izveidosies jauna viela, cietas nogulsnes, gāze vai notiks cita veida pārveide.

Kā lasīt ķīmisko vienādojumu

Ķīmiskos vienādojumus raksta, izmantojot elementu un savienojumu simbolus, norādot, cik daudz katras vielas piedalās un tās fizisko stāvokli:

Simboli un formulas — piemēram, H₂O, NaCl, AgNO₃ u. c.
Koeficienti (pirms formulas) — rādīt, cik molekulu/daļiņu piedalās; tie nosaka reakcijas stohiometriju.
Subskripti (zemāka rakstība formulā) — norāda, cik atomu konkrētā molekulā. Subskripti nedrīkst mainīt, jo tie mainītu pašu vielu ķīmisko sastāvu.
Fizikālie stāvokļi — parasti iezīmē ar (s) cietai vielai, cietā[s], šķidrā[l], gāzveida[g] un (aq) ūdens šķīdumi (aq).
Bulta → norāda reakcijas virzienu; divvirzienu bulta ↔ izmanto, ja reakcija ir virzīta uz līdzsvaru.

Piemērs — nogulšņu reakcija

Piemēram, sajaucot nātrija hlorīda un sudraba nitrāta ūdens šķīdumus: nātrija hlorīda (NaCl[aq]) un sudraba nitrāta (AgNO₃ [aq]). Tos sajaucot, veidojas nātrija nitrāts (NaNO₃ [aq]) un sudraba hlorīds (AgCl[s]). Šo mijiedarbību raksturo vienādojums:

NaCl(aq) + AgNO₃(aq) → NaNO₃(aq) + AgCl(s)

Šajā gadījumā AgCl izkrīt kā cieta viela — nogulsne. Tādas reakcijas sauc par nogulšņu reakcijām (precipitācijas reakcijām), jo cietā viela nav izšķīdusi, kamēr pārējie produkti paliek ūdens šķīdumā.

Neto jonu vienādojums un novērotās daļiņas

Šādu šķīdumu reakcijas bieži analizē, izrakstot jonu līmeņa (jonu) vienādojumu. Piemēram pilnais jonu vienādojums paredz šķīdumā esošās jonu formas:

Na⁺(aq) + Cl^-(aq) + Ag⁺(aq) + NO₃^-(aq) → Na⁺(aq) + NO₃^-(aq) + AgCl(s)

No tā redzams, ka Na⁺ un NO₃^- nepiedalās cietā AgCl veidošanā — tās ir spektrajonas (spectator ions). Atceļot tās, iegūst neto jonu vienādojumu:

Ag⁺(aq) + Cl^-(aq) → AgCl(s)

Kā līdzsvarot ķīmisko vienādojumu — pamata soļi

Uzraksti neizlīdzinātu vienādojumu, izmantojot pareizas formulas.
Skaiti atomus katrā pusē (pa elementiem).
Pievieno koeficientus (pirms formulām), lai vienādotu atomu skaitu. Maini tikai koeficientus, nevis subskriptus.
Pārliecinies par masa saglabāšanas likumu — katra elementa atomu kopskaitam jābūt vienādam abās pusēs.
Ja nepieciešams, pārbaudi arī lādiņus (īpaši jonu reakcijās) un vienkāršo koeficientus, dalot ar kopīgu dalītāju.

Piemērs: ūdeņraža degšanas līdzsvarošana — H₂ + O₂ → H₂O. Lai līdzsvarotu, raksta: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O.

Papildus aspekti, ko apsvērt

Enerģija: reakcijas var būt eksotermiskas (izdalās siltums) vai endotermiskas (patērē siltumu).
Kinetika un apstākļi: reakcijas ātrumu ietekmē temperatūra, koncentrācija, spiediens (gāzēm) un katalizatori.
Reversivitāte: daudzas reakcijas ir atgriezeniskas un tiek rakstītas ar ↔ simbolu, norādot ķīmisko līdzsvaru.
Redoksreakcijas: ja mainās elementu oksidācijas pakāpes, vienādojumā jāseko elektronu pārneses likumiem un jālīdzsvaro arī lādiņi.

Kopsavilkums

Ķīmiskais vienādojums ir kodēts apraksts par ķīmisku pārveidi, kurā izmanto elementu un savienojumu simbolus, koeficientus un stāvokļu apzīmējumus, lai precīzi parādītu reaģentu un produktu attiecības. Tas palīdz paredzēt rezultātus laboratorijā un rūpniecībā, aprēķināt nepieciešamās vielu daudzuma attiecības (stohiometriju) un saprast reakcijas mehānismu. Saglabājot atomu skaitu un lādiņus abās vienādojuma pusēs, ievērojam masu un elektriskā lādiņa saglabāšanas likumu — pamatu ķīmiskajai analīzei.

Vairāk par ķīmiskajiem vienādojumiem

Ķīmiskajiem vienādojumiem ir jābūt līdzsvarotiem, lai izpildītu vielas saglabāšanas likumu. Ķīmiskie vienādojumi nosaka, ka slēgtā sistēmā matērija neveidojas un neiznīkst. Ķīmiskais vienādojums ir jāsabalansē tā, lai tas atbilstu masas saglabāšanas likumam. Līdzsvarots ķīmiskais vienādojums ir tad, ja dažādu elementu atomu skaits reaģentu pusē ir vienāds ar atomu skaitu produktu pusē.

Ķīmisko vienādojumu balansēšana ir izmēģinājumu un kļūdu process. Lai līdzsvarotu vienādojumu, ir jāmaina reaģentu un produktu daudzumi. Vajadzības gadījumā, pievienojot koeficientus attiecīgo formulu priekšā. Līdzvērtējot vienādojumu, nekad nemainiet apakšzīmes, jo tas maina vielu. Lai noteiktu katra elementa atomu skaitu, koeficientu reizina ar katras formulas apakšrakstiem.

Ķīmisko vienādojumu balansēšanas metodes

Ķīmiskais vienādojums ir ķīmiskās reakcijas rakstisks simbolisks attēlojums. Reaģējošās ķīmiskās vielas ir norādītas kreisajā pusē, bet ķīmiskais produkts - labajā pusē. Masas saglabāšanas likums nosaka, ka ķīmiskajā reakcijā nevar veidoties atomi. Tāpat tos nevar iznīcināt. Tāpēc atomu skaitam, kas atrodas reaģējošajās vielās, ir jālīdzsvaro atomu skaits, kas atrodas reakcijā.

Ir divas ķīmiskā vienādojuma līdzsvarošanas metodes. Pirmā ir balansēšana pēc Pārbaudes. Balansēšana pēc pārbaudes ir visvienkāršākā izmantotā metode. Tā vislabāk darbojas vienkāršu uzdevumu risināšanā. Sarežģītākām ir nepieciešama pieredze. Otrā ir balansēšana ar skaitlisko metodi. Skaitliskās metoţas svarīgākās daļas, pretēji pārbaudes metodei, sniedz atbildi. Ja reakciju var līdzsvarot, var redzēt koeficientus. Ja reakciju nevar līdzsvarot, tas nozīmē, ka ir vairāk neidentificētu nekā neatkarīgu apgalvojumu vai ka apgalvojumi ir pretēji. Izmantojot pārbaudes metodi, nevarēs pierādīt, ka vienādojumu nevar līdzsvarot.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir ķīmiskais vienādojums?

A: Ķīmiskais vienādojums ir veids, kā paredzēt, kā divas vai vairākas ķīmiskās vielas darbosies kopā.

Q: Kā ķīmiķi izmanto ķīmiskos vienādojumus?

A: Ķīmiķi izmanto ķīmiskos vienādojumus, lai pareizi uzminētu, vai sajaucot divas vai vairākas ķīmiskās vielas kopā, mēs iegūsim jaunu ķīmisko vielu un kāda tā būs.

J: Kā tiek rakstīti ķīmiskie vienādojumi?

A: Ķīmiskos vienādojumus formulē vai raksta, izmantojot elementu simbolus, norādot, cik daudz elementa un kādā stāvoklī (cietā[s], šķidrā[l], gāzveida[g]) tas ir.

J: Kāds ir ķīmiskā vienādojuma piemērs?

A: Ķīmiskā vienādojuma piemērs ir: NaCl(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgCl(s).

J: Kas ir nogulsnes?

A: Nogulsnes ir cieta viela, kas veidojas, sajaucot divus šķīdumus.

J: Kas ir nogulšņu reakcija?

A: Nokrišņu reakcija ir reakcija starp diviem šķīdumiem, kas veido nogulsnes.

J: Vai visi produkti, kas veidojas nogulšņu reakcijā, izšķīst?

A: Nē, nogulšņu reakcijā radušās cietās vielas nav izšķīdušas, bet visi pārējie produkti ir izšķīduši.