Comment résoudre les équations de réactions chimiques ? Classification des réactions chimiques selon le sens de la réaction. Classification des réactions chimiques selon la présence d'un catalyseur

La résolution d'équations de réactions chimiques pose des difficultés à un nombre considérable d'étudiants lycée en grande partie à cause de la grande variété d’éléments impliqués et de l’ambiguïté de leur interaction. Mais puisque l'essentiel du cours chimie générale l'école considère l'interaction des substances en fonction de leurs équations de réaction, les élèves doivent alors combler les lacunes dans ce domaine et apprendre à résoudre des équations chimiques afin d'éviter des problèmes avec le sujet à l'avenir.

L'équation d'une réaction chimique est une notation symbolique qui affiche les éléments chimiques en interaction, leur rapport quantitatif et les substances résultant de l'interaction. Ces équations reflètent l'essence de l'interaction des substances du point de vue de l'interaction atomique-moléculaire ou électronique.

1. Au tout début du cours de chimie scolaire, on leur apprend à résoudre des équations basées sur la notion de valence des éléments du tableau périodique. Partant de cette simplification, considérons la solution d'une équation chimique en prenant l'exemple de l'oxydation de l'aluminium par l'oxygène. L'aluminium réagit avec l'oxygène pour former de l'oxyde d'aluminium. Ayant les données initiales spécifiées, nous établirons un diagramme d'équation.

   Al + O 2 → AlO

   
   

   DANS dans ce cas nous avons enregistré schéma approximatif une réaction chimique qui ne reflète que partiellement son essence. Les substances impliquées dans la réaction sont écrites sur le côté gauche du diagramme et le résultat de leur interaction est écrit sur la droite. De plus, l'oxygène et d'autres agents oxydants typiques, sont généralement écrits à droite des métaux et autres agents réducteurs des deux côtés de l’équation. La flèche montre la direction de la réaction.

2. Pour que ce schéma de réaction élaboré prenne une forme complète et soit conforme à la loi conservation de la masse substances, il vous faut :
   • Placez les indices sur le côté droit de l’équation pour la substance résultant de l’interaction.
     
   • Nivelez la quantité d'éléments participant à la réaction avec la quantité de substance résultante conformément à la loi de conservation de la masse des substances.
3. Commençons par suspendre les indices dans la formule chimique de la substance finie. Les indices sont fixés en fonction de la valence des éléments chimiques. La valence est la capacité des atomes à former des composés avec d'autres atomes en raison de la combinaison de leurs électrons non appariés, lorsque certains atomes abandonnent leurs électrons, tandis que d'autres les attachent à leurs électrons externes. niveau d'énergie. Il est généralement admis que la valence élément chimique le définit comme un groupe (colonne) dans tableau périodique Mendeleïev. Cependant, en pratique, l’interaction des éléments chimiques est beaucoup plus complexe et variée. Par exemple, l'atome d'oxygène dans toutes les réactions a une valence de Ⅱ, malgré le fait qu'il appartient au sixième groupe du tableau périodique.
4. Pour vous aider à vous y retrouver dans cette diversité, nous vous proposons le petit assistant de référence suivant qui vous aidera à déterminer la valence d'un élément chimique. Sélectionnez l'élément qui vous intéresse et vous verrez valeurs possibles sa valence. Les valences rares pour l'élément sélectionné sont indiquées entre parenthèses.
5. Revenons à notre exemple. Notons sa valence sur le côté droit du diagramme de réaction au-dessus de chaque élément.

   Pour l'aluminium Al, la valence sera égale à Ⅲ, et pour la molécule d'oxygène O 2, la valence sera égale à Ⅱ. Trouvez le plus petit commun multiple de ces nombres. Ce sera égal à six. Nous divisons le plus petit commun multiple par la valence de chaque élément et obtenons les indices. Pour l'aluminium, divisez six par valence pour obtenir un indice de 2, pour l'oxygène 6/2 = 3. La formule chimique de l'oxyde d'aluminium obtenu à la suite de la réaction prendra la forme Al 2 O 3.

   Al + O 2 → Al 2 O 3

6. Après avoir reçu formule correcte la substance finie doit être vérifiée et dans la plupart des cas, les parties droite et gauche du diagramme doivent être égalisées selon la loi de conservation de la masse, car les produits de réaction sont formés à partir des mêmes atomes qui faisaient initialement partie de la composition matières premières impliqué dans la réaction.
7. Loi de conservation de la masse stipule que le nombre d’atomes entrés dans la réaction doit être égal au nombre d’atomes résultant de l’interaction. Dans notre schéma, l’interaction implique un atome d’aluminium et deux atomes d’oxygène. À la suite de la réaction, nous obtenons deux atomes d’aluminium et trois atomes d’oxygène. Évidemment, le diagramme doit être nivelé à l'aide de coefficients pour les éléments et la matière afin que la loi de conservation de la masse soit respectée.
8. L'égalisation est également effectuée en trouvant le plus petit commun multiple, situé entre les éléments ayant les indices les plus grands. Dans notre exemple, ce sera de l'oxygène avec un indice à droite égal à 3 et à gauche égal à 2. Le plus petit commun multiple dans ce cas sera également égal à 6. Divisons maintenant le plus petit commun multiple par le valeur du plus grand indice sur les côtés gauche et droit de l’équation et obtenez les indices suivants pour l’oxygène.

   Al + 3∙O 2 → 2∙Al 2 O 3

9. Il ne reste plus qu'à égaliser l'aluminium du côté droit. A cet effet dans côté gauche Fixons le coefficient à 4.

   4∙Al + 3∙O 2 = 2∙Al 2 O 3

10. Après avoir disposé les coefficients, l'équation d'une réaction chimique correspond à la loi de conservation de la masse et entre sa gauche et côtés droits vous pouvez mettre un signe égal. Les coefficients placés dans l'équation indiquent le nombre de molécules de substances participant à la réaction et en résultant, ou le rapport de ces substances en moles.

La chimie est la science des substances, de leurs propriétés et de leurs transformations .
Autrement dit, si rien n'arrive aux substances qui nous entourent, cela ne s'applique pas à la chimie. Mais que signifie « rien ne se passe » ? Si un orage nous surprenait soudainement dans le champ et que nous étions tous mouillés, comme on dit, « jusqu'à la peau », alors n'est-ce pas une transformation : après tout, les vêtements étaient secs, mais ils sont devenus mouillés.

Si, par exemple, vous prenez un clou en fer, limez-le, puis assemblez limaille de fer (Fe) , alors n'est-ce pas aussi une transformation : il y avait un clou - il est devenu poudre. Mais si vous assemblez ensuite l'appareil et effectuez obtenir de l'oxygène (O 2): chauffer permanganate de potassium(KMpO4) et collectez de l'oxygène dans un tube à essai, puis placez-y ces limaille de fer chauffée au rouge, elles s'enflammeront alors avec une flamme vive et, après combustion, se transformeront en une poudre brune. Et c'est aussi une transformation. Alors, où est la chimie ? Malgré le fait que dans ces exemples la forme (clou de fer) et l'état du vêtement (sec, mouillé) changent, il ne s'agit pas de transformations. Le fait est que l’ongle lui-même était une substance (le fer) et le restait malgré sa forme différente, et nos vêtements absorbaient l’eau de la pluie et l’évaporaient ensuite dans l’atmosphère. L'eau elle-même n'a pas changé. Alors, que sont les transformations d’un point de vue chimique ?

D'un point de vue chimique, les transformations sont les phénomènes qui s'accompagnent d'un changement dans la composition d'une substance. Prenons le même clou comme exemple. Peu importe la forme qu'il a prise après avoir été limé, mais après que les morceaux qui en ont été récupérés limaille de fer placé dans une atmosphère d'oxygène - il s'est transformé en oxyde de fer(Fe 2 Ô 3 ) . Alors, quelque chose a changé après tout ? Oui, ça a changé. Il existait une substance appelée clou, mais sous l'influence de l'oxygène, une nouvelle substance s'est formée - élément oxyde glande. Équation moléculaire Cette transformation peut être représentée par les symboles chimiques suivants :

4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)

Pour quelqu’un qui n’est pas initié à la chimie, des questions se posent immédiatement. Qu'est-ce que « l'équation moléculaire », qu'est-ce que Fe ? Pourquoi les chiffres « 4 », « 3 », « 2 » ? Quels sont les petits nombres « 2 » et « 3 » dans la formule Fe 2 O 3 ? Cela signifie qu’il est temps de tout mettre de l’ordre.

Signes d'éléments chimiques.

Malgré le fait que la chimie commence à être étudiée dès la 8e année, et même avant, beaucoup de gens connaissent le grand chimiste russe D.I. Mendeleïev. Et bien sûr, son fameux « Tableau périodique des éléments chimiques ». Autrement, plus simplement, on l’appelle le « Tableau Périodique ».

Dans ce tableau, les éléments sont disposés dans l'ordre approprié. A ce jour, environ 120 d'entre eux sont connus. Les noms de nombreux éléments nous sont connus depuis longtemps. Ce sont : le fer, l'aluminium, l'oxygène, le carbone, l'or, le silicium. Auparavant, nous utilisions ces mots sans réfléchir, en les identifiant à des objets : un boulon en fer, fil d'aluminium, l'oxygène dans l'atmosphère, bague en or etc. etc. Mais en fait, toutes ces substances (boulon, fil, anneau) sont constituées de leurs éléments correspondants. Tout le paradoxe est que l'élément ne peut être ni touché ni ramassé. Comment ça? Ils sont dans le tableau périodique, mais vous ne pouvez pas les prendre ! Oui, c'est vrai. Un élément chimique est un concept abstrait (c'est-à-dire abstrait) et est utilisé en chimie, ainsi que dans d'autres sciences, pour des calculs, l'élaboration d'équations et la résolution de problèmes. Chaque élément diffère des autres car il possède sa propre caractéristique configuration électronique atome. Le nombre de protons dans le noyau d’un atome est égal au nombre d’électrons dans ses orbitales. Par exemple, l’hydrogène est l’élément n°1. Son atome est constitué de 1 proton et 1 électron. L'hélium est l'élément n°2. Son atome est constitué de 2 protons et 2 électrons. Le lithium est l'élément n°3. Son atome est constitué de 3 protons et 3 électrons. Darmstadtium – élément n°110. Son atome est constitué de 110 protons et 110 électrons.

Chaque élément est indiqué par un symbole spécifique, en lettres latines, et a une certaine lecture traduite du latin. Par exemple, l'hydrogène a le symbole "N", lu comme « hydrogène » ou « cendre ». Le silicium a le symbole « Si » lu comme « silicium ». Mercure a un symbole "Hg" et se lit comme « hydrargyrum ». Et ainsi de suite. Toutes ces notations peuvent être trouvées dans n’importe quel manuel de chimie de 8e année. L'essentiel pour nous maintenant est de comprendre que lors de la composition d'équations chimiques, il est nécessaire d'opérer avec les symboles indiqués des éléments.

Substances simples et complexes.

Désignant des éléments chimiques avec des symboles uniques diverses substances(Hg mercure, Fe fer, Cu cuivre,Zn zinc, Al aluminium) nous voulons essentiellement dire substances simples, c'est-à-dire des substances constituées d'atomes du même type (contenant le même nombre de protons et de neutrons dans un atome). Par exemple, si les substances fer et soufre interagissent, alors l'équation prendra le formulaire suivant entrées :

Fe + S = FeS (2)

Les substances simples comprennent les métaux (Ba, K, Na, Mg, Ag), ainsi que les non-métaux (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). De plus, il faut faire attention
attention particulière au fait que tous les métaux sont désignés par des symboles uniques : K, Ba, Ca, Al, V, Mg, etc., et les non-métaux sont soit des symboles simples : C, S, P, soit peuvent avoir des indices différents qui indiquent leur structure moléculaire: H 2, Cl 2, O 2, J 2, P 4, S 8. À l'avenir, cela aura un effet très grande valeur lors de l'écriture d'équations. Il n'est pas du tout difficile de deviner que les substances complexes sont des substances formées d'atomes. différents types, Par exemple,

1). Oxydes :
oxyde d'aluminium Al2O3,

oxyde de sodium Na2O,
oxyde de cuivre CuO,
oxyde de zinc ZnO,
oxyde de titane Ti2O3,
monoxyde de carbone ou monoxyde de carbone (+2) CO,
oxyde de soufre (+6) DONC 3

2). Raisons :
hydroxyde de fer(+3) Fe(OH)3,
hydroxyde de cuivre Cu(OH)2,
hydroxyde de potassium ou potassium alcalin KOH,
hydroxyde de sodium NaOH.

3). Acides :
acide chlorhydrique HCl,
acide sulfureux H2SO3,
acide nitrique HNO3

4). Sels:
thiosulfate de sodium Na 2 S 2 O 3 ,
sulfate de sodium ou Sel de Glauber Na2SO4,
carbonate de calcium ou calcaire CaCO3,
chlorure de cuivre CuCl2

5). Matière organique:
acétate de sodium CH 3 COONa,
méthane CH4,
acétylène C2H2,
glucose C6H12O6

Enfin, après avoir compris la structure de diverses substances, nous pouvons commencer à écrire des équations chimiques.

Équation chimique.

Le mot « équation » lui-même est dérivé du mot « égaliser », c'est-à-dire diviser quelque chose en parties égales. En mathématiques, les équations constituent presque l’essence même de cette science. Par exemple, vous pouvez donner une équation simple dans laquelle les côtés gauche et droit seront égaux à « 2 » :

40 : (9 + 11) = (50 x 2) : (80 – 30) ;

Et dans les équations chimiques, le même principe : les côtés gauche et droit de l'équation doivent correspondre au même nombre d'atomes et d'éléments qui y participent. Ou, si une équation ionique est donnée, alors nombre de particules doit également répondre à cette exigence. Une équation chimique est une représentation conventionnelle d'une réaction chimique utilisant des formules chimiques et des symboles mathématiques. Une équation chimique reflète intrinsèquement l'une ou l'autre réaction chimique, c'est-à-dire le processus d'interaction de substances, au cours duquel de nouvelles substances apparaissent. Il faut par exemple écrire une équation moléculaire réactions auxquelles ils participent chlorure de baryum BaCl 2 et acide sulfurique H 2 SO 4. À la suite de cette réaction, un précipité insoluble se forme - sulfate de baryum BaSO4 et acide chlorhydrique HCl :

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl (3)

Tout d'abord, il faut comprendre que grand nombre Le « 2 » devant la substance HCl est appelé coefficient, et les petits nombres « 2 », « 4 » sous les formules BaCl 2, H 2 SO 4, BaSO 4 sont appelés indices. Les coefficients et les indices dans les équations chimiques agissent comme des multiplicateurs et non comme des sommes. Pour écrire correctement une équation chimique, vous avez besoin attribuer des coefficients dans l'équation de réaction. Commençons maintenant à compter les atomes des éléments situés aux côtés gauche et droit de l’équation. A gauche de l'équation : la substance BaCl 2 contient 1 atome de baryum (Ba), 2 atomes de chlore (Cl). Dans la substance H 2 SO 4 : 2 atomes d'hydrogène (H), 1 atome de soufre (S) et 4 atomes d'oxygène (O). Du côté droit de l'équation : dans la substance BaSO 4 il y a 1 atome de baryum (Ba), 1 atome de soufre (S) et 4 atomes d'oxygène (O), dans la substance HCl : 1 atome d'hydrogène (H) et 1 chlore atome (Cl). Il s’ensuit que du côté droit de l’équation, le nombre d’atomes d’hydrogène et de chlore est deux fois moins élevé que du côté gauche. Par conséquent, avant la formule HCl sur le côté droit de l'équation, il faut mettre le coefficient « 2 ». Si l'on additionne maintenant les nombres d'atomes des éléments participant à cette réaction, aussi bien à gauche qu'à droite, on obtient le bilan suivant :

Des deux côtés de l'équation, les nombres d'atomes des éléments participant à la réaction sont égaux, elle est donc composée correctement.

Équation chimique et réactions chimiques

Comme nous l'avons déjà découvert, les équations chimiques sont le reflet réactions chimiques. Les réactions chimiques sont les phénomènes au cours desquels se produit la transformation d'une substance en une autre. Parmi leur diversité, on peut distinguer deux types principaux :

1). Réactions composées
2). Réactions de décomposition.

L'écrasante majorité des réactions chimiques appartiennent à des réactions d'addition, car des modifications de sa composition peuvent rarement se produire avec une substance individuelle si elle n'est pas exposée à des influences extérieures (dissolution, échauffement, exposition à la lumière). Rien ne le caractérise mieux phénomène chimique, ou réaction, comme des changements qui se produisent lors de l'interaction de deux ou plusieurs substances. De tels phénomènes peuvent se produire spontanément et s'accompagner d'une augmentation ou d'une diminution de la température, d'effets de lumière, de changements de couleur, de formation de sédiments, de dégagements de produits gazeux et de bruit.

Pour plus de clarté, nous présentons plusieurs équations reflétant les processus de réactions composées, au cours desquelles nous obtenons chlorure de sodium(NaCl), chlorure de zinc(ZnCl2), précipité de chlorure d'argent(AgCl), chlorure d'aluminium(AlCl3)

Cl 2 + 2Na = 2NaCl (4)

CuCl 2 + Zn = ZnCl 2 + Cu (5)

AgNO 3 + KCl = AgCl + 2KNO 3 (6)

3HCl + Al(OH) 3 = AlCl 3 + 3H 2 O (7)

Parmi les réactions du composé, il convient de mentionner spécialement les suivantes : : substitution (5), échange (6), et comme cas particulier de réaction d'échange - la réaction neutralisation (7).

Les réactions de substitution comprennent celles dans lesquelles les atomes d'une substance simple remplacent les atomes de l'un des éléments d'une substance complexe. Dans l'exemple (5), les atomes de zinc remplacent les atomes de cuivre de la solution CuCl 2, tandis que le zinc passe dans le sel soluble ZnCl 2 et que le cuivre est libéré de la solution à l'état métallique.

Les réactions d'échange comprennent les réactions dans lesquelles deux substances complexes échangent leurs composants. Dans le cas de la réaction (6), les sels solubles AgNO 3 et KCl, lorsque les deux solutions sont fusionnées, forment un précipité insoluble du sel AgCl. En même temps, ils échangent leurs éléments constitutifs - cations et anions. Des cations potassium K + sont ajoutés aux anions NO 3, et des cations argent Ag + sont ajoutés aux anions Cl -.

Un cas particulier et particulier de réactions d'échange est la réaction de neutralisation. Les réactions de neutralisation comprennent les réactions dans lesquelles les acides réagissent avec des bases, entraînant la formation de sel et d'eau. Dans l'exemple (7), l'acide chlorhydrique HCl réagit avec la base Al(OH) 3 pour former le sel AlCl 3 et l'eau. Dans ce cas, les cations aluminium Al 3+ de la base sont échangés avec les anions Cl - de l'acide. Que se passe-t-il à la fin neutralisation de l'acide chlorhydrique.

Les réactions de décomposition comprennent celles dans lesquelles deux ou plusieurs nouvelles substances simples ou complexes, mais de composition plus simple, sont formées à partir d'une substance complexe. Des exemples de réactions incluent celles au cours desquelles 1) se décompose. Nitrate de potassium(KNO 3) avec formation de nitrite de potassium (KNO 2) et d'oxygène (O 2) ; 2). Permanganate de potassium(KMnO 4) : il se forme du manganate de potassium (K 2 MnO 4), oxyde de manganèse(MnO 2) et oxygène (O 2) ; 3). Carbonate de calcium ou marbre; dans le processus sont formés carboniquegaz(CO2) et oxyde de calcium(CaO)

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
CaCO 3 = CaO + CO 2 (10)

Dans la réaction (8), une substance complexe et une substance simple sont formées à partir d’une substance complexe. Dans la réaction (9), il y en a deux complexes et une simple. Dans la réaction (10), il y a deux substances complexes, mais de composition plus simple

Toutes les classes de substances complexes sont sujettes à la décomposition :

1). Oxydes : oxyde d'argent 2Ag2O = 4Ag + O2 (11)

2). Hydroxydes : hydroxyde de fer 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)

3). Acides : acide sulfurique H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O (13)

4). Sels: carbonate de calcium CaCO 3 = CaO + CO 2 (14)

5). Matière organique : fermentation alcoolique du glucose

C 6 H 12 O 6 = 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)

Selon une autre classification, toutes les réactions chimiques peuvent être divisées en deux types : les réactions qui dégagent de la chaleur sont appelées exothermique, et les réactions qui se produisent avec l'absorption de chaleur - endothermique. Le critère pour de tels processus est effet thermique de la réaction. En règle générale, les réactions exothermiques comprennent les réactions d'oxydation, c'est-à-dire interaction avec l'oxygène, par exemple combustion du méthane:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q (16)

et aux réactions endothermiques - réactions de décomposition déjà données ci-dessus (11) - (15). Le signe Q à la fin de l'équation indique si la chaleur est libérée (+Q) ou absorbée (-Q) pendant la réaction :

CaCO 3 = CaO+CO 2 - Q (17)

On peut également considérer toutes les réactions chimiques selon le type d'évolution du degré d'oxydation des éléments impliqués dans leurs transformations. Par exemple, dans la réaction (17), les éléments qui y participent ne changent pas leur état d'oxydation :

Ca +2 C +4 O 3 -2 = Ca +2 O -2 +C +4 O 2 -2 (18)

Et dans la réaction (16), les éléments changent d'état d'oxydation :

2Mg 0 + O 2 0 = 2Mg +2 O -2

Les réactions de ce type sont rédox . Ils seront considérés séparément. Pour composer des équations pour des réactions de ce type, vous devez utiliser méthode de demi-réaction et appliquer équation de la balance électronique.

Après avoir apporté différents types réactions chimiques, vous pouvez procéder au principe de compilation d'équations chimiques, sinon en sélectionnant les coefficients sur les côtés gauche et droit.

Mécanismes de composition d'équations chimiques.

Quel que soit le type auquel appartient une réaction chimique, son enregistrement (équation chimique) doit correspondre à la condition selon laquelle le nombre d'atomes avant et après la réaction est égal.

Il existe des équations (17) qui ne nécessitent pas d'égalisation, c'est-à-dire placement des coefficients. Mais dans la plupart des cas, comme dans les exemples (3), (7), (15), il est nécessaire de prendre des mesures visant à égaliser les côtés gauche et droit de l'équation. Quels principes doivent être suivis dans de tels cas ? Existe-t-il un système de sélection des cotes ? Il y en a, et pas qu'un. Ces systèmes comprennent :

1). Sélection de coefficients selon des formules données.

2). Compilation par valence des substances réactives.

3). Compilation par états d'oxydation des substances réactives.

Dans le premier cas, on suppose que nous connaissons les formules des substances en réaction avant et après la réaction. Par exemple, étant donné l'équation suivante:

N2 + O2 →N2O3 (19)

Il est généralement admis que jusqu'à ce que l'égalité soit établie entre les atomes des éléments avant et après la réaction, le signe égal (=) n'est pas placé dans l'équation, mais est remplacé par une flèche (→). Passons maintenant à l'ajustement proprement dit. Sur le côté gauche de l'équation, il y a 2 atomes d'azote (N 2) et deux atomes d'oxygène (O 2), et sur le côté droit, il y a deux atomes d'azote (N 2) et trois atomes d'oxygène (O 3). Il n'est pas nécessaire de l'égaliser en termes de nombre d'atomes d'azote, mais en termes d'oxygène, il est nécessaire d'atteindre l'égalité, car avant la réaction, deux atomes étaient impliqués et après la réaction, il y en avait trois. Faisons le schéma suivant :

avant réaction après réaction
O2O3

Déterminons le plus petit multiple entre les nombres d'atomes donnés, ce sera « 6 ».

O2O3
\ 6 /

Divisons ce nombre du côté gauche de l'équation de l'oxygène par « 2 ». Nous obtenons le nombre « 3 » et le mettons dans l’équation à résoudre :

N2 + 3O2 →N2O3

Nous divisons également le nombre « 6 » pour le côté droit de l’équation par « 3 ». Nous obtenons le nombre « 2 », et le mettons également dans l'équation à résoudre :

N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3

Le nombre d’atomes d’oxygène sur les côtés gauche et droit de l’équation est devenu respectivement égal à 6 atomes chacun :

Mais le nombre d'atomes d'azote des deux côtés de l'équation ne correspondra pas :

Celui de gauche a deux atomes, celui de droite en a quatre. Par conséquent, pour obtenir l'égalité, il est nécessaire de doubler la quantité d'azote sur le côté gauche de l'équation, en fixant le coefficient à « 2 » :

Ainsi, on observe une égalité en azote et, en général, l'équation prend la forme :

2N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3

Maintenant, dans l'équation, vous pouvez mettre un signe égal au lieu d'une flèche :

2N 2 + 3О 2 = 2N 2 О 3 (20)

Donnons un autre exemple. L’équation de réaction suivante est donnée :

P + Cl 2 → PCl 5

Sur le côté gauche de l'équation, il y a 1 atome de phosphore (P) et deux atomes de chlore (Cl 2), et sur le côté droit, il y a un atome de phosphore (P) et cinq atomes d'oxygène (Cl 5). Il n'est pas nécessaire de l'égaliser en termes de nombre d'atomes de phosphore, mais en termes de chlore, il est nécessaire d'atteindre l'égalité, car avant la réaction, deux atomes étaient impliqués et après la réaction, il y en avait cinq. Faisons le schéma suivant :

avant réaction après réaction
Classe 2 Classe 5

Déterminons le plus petit multiple entre les nombres d'atomes donnés, ce sera « 10 ».

Classe 2 Classe 5
\ 10 /

Divisez ce nombre sur le côté gauche de l’équation du chlore par « 2 ». Prenons le nombre « 5 » et mettons-le dans l’équation à résoudre :

P + 5Cl 2 → PCl 5

Nous divisons également le nombre « 10 » pour le côté droit de l’équation par « 5 ». Nous obtenons le nombre « 2 », et le mettons également dans l'équation à résoudre :

P + 5Cl 2 → 2РCl 5

Le nombre d’atomes de chlore sur les côtés gauche et droit de l’équation est devenu respectivement égal à 10 atomes chacun :

Mais le nombre d'atomes de phosphore des deux côtés de l'équation ne correspondra pas :

Par conséquent, afin d'obtenir l'égalité, il est nécessaire de doubler la quantité de phosphore sur le côté gauche de l'équation en fixant le coefficient « 2 » :

Ainsi, l'égalité pour le phosphore est observée et, en général, l'équation prend la forme :

2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)

Lors de la composition d'équations par valences doit être donné détermination de la valence et définissez des valeurs pour les éléments les plus connus. Valence est l'un des concepts précédemment utilisés, actuellement dans de nombreux programmes scolaires pas utilisé. Mais avec son aide, il est plus facile d'expliquer les principes d'élaboration des équations de réactions chimiques. Valence s'entend comme nombre liaisons chimiques, que tel ou tel atome peut former avec un autre ou d'autres atomes . La valence n'a pas de signe (+ ou -) et est indiquée par des chiffres romains, généralement au-dessus des symboles d'éléments chimiques, par exemple :

D'où viennent ces valeurs ? Comment les utiliser lors de l’écriture d’équations chimiques ? Valeurs numériques les valences des éléments coïncident avec leur numéro de groupe Tableau périodiqueéléments chimiques par D.I. Mendeleev (tableau 1).

Pour les autres éléments valeurs de valence peuvent avoir d'autres valeurs, mais jamais supérieures au numéro du groupe dans lequel ils se trouvent. De plus, pour les nombres de groupes pairs (IV et VI), les valences des éléments sont prises uniquement même des valeurs, et pour les impairs, ils peuvent avoir à la fois des valeurs paires et impaires (tableau 2).

Bien entendu, il existe des exceptions aux valeurs de valence pour certains éléments, mais dans chaque cas spécifique, ces points sont généralement précisés. Considérons maintenant principe général compiler des équations chimiques basées sur des valences données pour certains éléments. Plus souvent cette méthode acceptable dans le cas de l'élaboration d'équations de réactions chimiques de composés de substances simples, par exemple lors de l'interaction avec l'oxygène ( réactions d'oxydation). Disons que vous devez afficher une réaction d'oxydation aluminium. Mais rappelons que les métaux sont désignés par des atomes uniques (Al), et les non-métaux situés dans état gazeux– avec les indices « 2 » - (O 2). Tout d’abord, écrivons le schéma général de la réaction :

Al + О 2 →AlО

A ce stade, on ne sait pas encore lequel orthographe correcte devrait être de l'oxyde d'aluminium. Et c’est précisément à ce stade que la connaissance des valences des éléments nous viendra en aide. Pour l’aluminium et l’oxygène, plaçons-les au dessus de la formule attendue de cet oxyde :

IIIII
Al-O

Après cela, « croix » sur « croix » pour ces symboles d'éléments nous mettrons les indices correspondants en bas :

IIIII
Al2O3

Composition d'un composé chimique Al 2 O 3 déterminé. Le diagramme supplémentaire de l’équation de réaction prendra la forme :

Al+ O 2 →Al 2 O 3

Il ne reste plus qu'à égaliser ses parties gauche et droite. Procédons de la même manière que dans le cas de la composition de l'équation (19). Égalisons le nombre d'atomes d'oxygène en trouvant le plus petit multiple :

avant réaction après réaction

O2O3
\ 6 /

Divisons ce nombre du côté gauche de l'équation de l'oxygène par « 2 ». Prenons le nombre « 3 » et mettons-le dans l’équation à résoudre. Nous divisons également le nombre « 6 » pour le côté droit de l’équation par « 3 ». Nous obtenons le nombre « 2 », et le mettons également dans l'équation à résoudre :

Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Pour obtenir l'égalité en aluminium, il faut ajuster sa quantité sur le côté gauche de l'équation en fixant le coefficient à « 4 » :

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Ainsi, l'égalité pour l'aluminium et l'oxygène est observée et, en général, l'équation prendra sa forme définitive :

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 (22)

En utilisant la méthode de valence, vous pouvez prédire quelle substance se forme lors d'une réaction chimique et à quoi ressemblera sa formule. Supposons que le composé ait réagi avec l’azote et l’hydrogène avec les valences III et I correspondantes. Écrivons le schéma réactionnel général :

N 2 + N 2 → NH

Pour l’azote et l’hydrogène, mettons les valences au dessus de la formule attendue de ce composé :

Comme précédemment, « croix » sur « croix » pour ces symboles d’éléments, mettons ci-dessous les indices correspondants :

III Je
NH3

Le diagramme supplémentaire de l’équation de réaction prendra la forme :

N 2 + N 2 → NH 3

J'appelle déjà d'une manière connue, par le plus petit multiple pour l'hydrogène égal à « 6 », on obtient les coefficients recherchés et l'équation dans son ensemble :

N2 + 3H2 = 2NH3 (23)

Lors de la composition d'équations selon états d'oxydation réactifs, il faut rappeler que l’état d’oxydation d’un élément particulier est le nombre d’électrons acceptés ou cédés lors d’une réaction chimique. État d'oxydation dans les composés Fondamentalement, cela coïncide numériquement avec les valeurs de valence de l'élément. Mais ils diffèrent par leur signe. Par exemple, pour l'hydrogène, la valence est I et l'état d'oxydation est (+1) ou (-1). Pour l'oxygène, la valence est II et l'état d'oxydation est -2. Pour l'azote, les valences sont I, II, III, IV, V et les états d'oxydation sont (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) , etc. . Les états d'oxydation des éléments les plus souvent utilisés dans les équations sont donnés dans le tableau 3.

Dans le cas de réactions composées, le principe de compilation des équations par états d'oxydation est le même que lors de la compilation par valences. Par exemple, donnons l'équation de l'oxydation du chlore avec l'oxygène, dans laquelle le chlore forme un composé avec un degré d'oxydation de +7. Écrivons l'équation proposée :

Cl2 + O2 → ClO

Plaçons les états d'oxydation des atomes correspondants sur le composé proposé ClO :

Comme dans les cas précédents, nous établissons que les exigences formule composée prendra la forme :

7 -2
Cl2O7

L’équation de réaction prendra la forme suivante :

Cl 2 + O 2 → Cl 2 O 7

En égalisant pour l’oxygène, en trouvant le plus petit multiple entre deux et sept, égal à « 14 », nous établissons finalement l’égalité :

2Cl 2 + 7O 2 = 2Cl 2 O 7 (24)

Une méthode légèrement différente doit être utilisée avec les états d’oxydation lors de la composition des réactions d’échange, de neutralisation et de substitution. Dans certains cas, il est difficile de le savoir : quels composés se forment lors de l'interaction de substances complexes ?

Comment le savoir : que se passera-t-il dans le processus de réaction ?

En effet, comment savoir quels produits de réaction peuvent apparaître lors d’une réaction particulière ? Par exemple, que se forme-t-il lorsque le nitrate de baryum et le sulfate de potassium réagissent ?

Ba(NON 3) 2 + K 2 SO 4 → ?

Peut-être BaK 2 (NO 3) 2 + SO 4 ? Ou Ba + NON 3 SO 4 + K 2 ? Ou autre chose ? Bien entendu, lors de cette réaction, les composés suivants se forment : BaSO 4 et KNO 3. Comment est-ce connu ? Et comment écrire correctement les formules des substances ? Commençons par ce qui est le plus souvent négligé : le concept même de « réaction d’échange ». Cela signifie que dans ces réactions, les substances changent leurs éléments constitutifs les uns par rapport aux autres. Les réactions d'échange s'effectuant principalement entre des bases, des acides ou des sels, les parties avec lesquelles elles seront échangées sont des cations métalliques (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), des ions H + ou OH -, anions - résidus acides, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). DANS vue générale La réaction d’échange peut être donnée sous la notation suivante :

Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)

Où Kt1 et Kt2 sont des cations métalliques (1) et (2), et An1 et An2 sont les anions correspondants (1) et (2). Dans ce cas, il faut tenir compte du fait que dans les composés avant et après la réaction, les cations sont toujours installés en premier lieu et les anions en deuxième lieu. Par conséquent, si la réaction se produit chlorure de potassium Et nitrate d'argent, tous deux à l'état dissous

KCl + AgNO 3 →

puis dans son processus les substances KNO 3 et AgCl se forment et l'équation correspondante prendra la forme :

KCl + AgNO 3 =KNO 3 + AgCl (26)

Lors des réactions de neutralisation, les protons des acides (H +) se combineront avec les anions hydroxyles (OH -) pour former de l'eau (H 2 O) :

HCl + KOH = KCl + H 2 O (27)

Les états d'oxydation des cations métalliques et les charges d'anions des résidus acides sont indiqués dans le tableau de solubilité des substances (acides, sels et bases dans l'eau). La ligne horizontale montre les cations métalliques et la ligne verticale montre les anions des résidus acides.

Sur cette base, lors de l'élaboration d'une équation pour une réaction d'échange, il est d'abord nécessaire d'établir sur le côté gauche les états d'oxydation des particules reçues dans ce processus chimique. Par exemple, vous devez écrire une équation pour l’interaction entre le chlorure de calcium et le carbonate de sodium. Créons le diagramme initial de cette réaction :

CaCl + NaCO 3 →

Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →

Après avoir effectué l'action « croix » sur « croix » déjà connue, nous déterminons les formules réelles des substances de départ :

CaCl 2 + Na 2 CO 3 →

Sur la base du principe d'échange de cations et d'anions (25), nous établirons des formules préliminaires pour les substances formées lors de la réaction :

CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + NaCl

Plaçons les charges correspondantes au dessus de leurs cations et anions :

Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -

Formules de substancesécrit correctement, conformément aux charges des cations et des anions. Composons équation complète, en égalisant ses parties gauche et droite pour le sodium et le chlore :

CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl (28)

Comme autre exemple, voici l'équation de la réaction de neutralisation entre l'hydroxyde de baryum et l'acide phosphorique :

VaON + NPO 4 →

Plaçons les charges correspondantes sur les cations et les anions :

Ba 2+ OH - + H + PO 4 3- →

Déterminons les formules réelles des substances de départ :

Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 →

Sur la base du principe d'échange de cations et d'anions (25), nous établirons des formules préliminaires pour les substances formées lors de la réaction, en tenant compte du fait que lors d'une réaction d'échange l'une des substances doit nécessairement être de l'eau :

Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 2+ PO 4 3- + H 2 O

Déterminons la notation correcte de la formule du sel formé lors de la réaction :

Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O

Égalisons le côté gauche de l'équation du baryum :

3Ba (OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O

Puisque sur le côté droit de l'équation le résidu d'acide orthophosphorique est pris deux fois, (PO 4) 2, alors à gauche il faut également doubler sa quantité :

3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O

Il reste à faire correspondre le nombre d'atomes d'hydrogène et d'oxygène du côté droit de l'eau. Puisque à gauche quantité totale les atomes d'hydrogène sont 12, alors à droite cela doit aussi correspondre à douze, donc avant la formule de l'eau il faut définir le coefficient« 6 » (puisque la molécule d’eau possède déjà 2 atomes d’hydrogène). Pour l'oxygène, l'égalité est également observée : à gauche vaut 14 et à droite vaut 14. Ainsi, l'équation a forme correcte entrées :

3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O (29)

Possibilité de réactions chimiques

Le monde est constitué d’une grande variété de substances. Le nombre de variantes de réactions chimiques entre elles est également incalculable. Mais peut-on, après avoir écrit telle ou telle équation sur papier, dire qu'une réaction chimique y correspondra ? Il y a une idée fausse selon laquelle si c'est correct fixer les chances dans l'équation, alors cela sera réalisable en pratique. Par exemple, si l'on prend solution d'acide sulfurique et mets-le dedans zinc, vous pouvez alors observer le processus de dégagement d'hydrogène :

Zn+ H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 (30)

Mais si du cuivre est versé dans la même solution, le processus de dégagement de gaz ne sera pas observé. La réaction n'est pas réalisable.

Cu+ H 2 SO 4 ≠

Si de l'acide sulfurique concentré est pris, il réagira avec le cuivre :

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)

Dans la réaction (23) entre les gaz azote et hydrogène, on observe équilibre thermodynamique, ceux. combien de molécules de l'ammoniac NH 3 se forme par unité de temps, la même quantité se décomposera en azote et en hydrogène. Changement d'équilibre chimique peut être obtenu en augmentant la pression et en diminuant la température

N2 + 3H2 = 2NH3

Si tu prends solution d'hydroxyde de potassium et verse-le sur lui solution de sulfate de sodium, alors aucun changement ne sera observé, la réaction ne sera pas réalisable :

KOH + Na 2 SO 4 ≠

Solution de chlorure de sodium en réagissant avec le brome, il ne formera pas de brome, malgré le fait que cette réaction puisse être classée comme réaction de substitution :

NaCl + Br2 ≠

Quelles sont les raisons de tels écarts ? Le fait est qu’il ne suffit pas de déterminer correctement formules composées, vous devez connaître les spécificités de l'interaction des métaux avec les acides, utiliser habilement le tableau de solubilité des substances, connaître les règles de substitution dans la série d'activités des métaux et des halogènes. Cet article décrit uniquement les principes les plus fondamentaux sur la façon dont attribuer des coefficients dans les équations de réaction, Comment écrire équations moléculaires , Comment déterminer la composition d’un composé chimique.

La chimie, en tant que science, est extrêmement diversifiée et multiforme. L'article ci-dessus ne reflète qu'une petite partie des processus se produisant dans monde réel. Types non pris en compte équations thermochimiques, électrolyse, processus synthèse organique et bien plus encore. Mais nous en reparlerons dans les prochains articles.

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DÉFINITION

Réaction chimique sont appelées transformations de substances dans lesquelles un changement dans leur composition et (ou) leur structure se produit.

Le plus souvent, les réactions chimiques sont comprises comme le processus de conversion des substances initiales (réactifs) en substances finales (produits).

Les réactions chimiques sont écrites à l'aide d'équations chimiques contenant les formules des substances de départ et des produits de réaction. Selon la loi de conservation de la masse, le nombre d’atomes de chaque élément à gauche et à droite d’une équation chimique est le même. Habituellement, les formules des substances de départ sont écrites à gauche de l'équation et les formules des produits à droite. L'égalité du nombre d'atomes de chaque élément sur les côtés gauche et droit de l'équation est obtenue en plaçant des coefficients stoechiométriques entiers devant les formules des substances.

Les équations chimiques peuvent contenir Informations Complémentaires sur les caractéristiques de la réaction : température, pression, rayonnement, etc., qui sont indiquées par le symbole correspondant au-dessus (ou « en dessous ») du signe égal.

Toutes les réactions chimiques peuvent être regroupées en plusieurs classes présentant certaines caractéristiques.

Classification des réactions chimiques selon le nombre et la composition des substances initiales et résultantes

Selon cette classification, les réactions chimiques sont divisées en réactions de connexion, de décomposition, de substitution et d'échange.

Par conséquent réactions composéesà partir de deux ou plusieurs substances (complexes ou simples), une nouvelle substance est formée. En général, l’équation d’une telle réaction chimique ressemblera à ceci :

Par exemple:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

2Mg + O2 = 2MgO.

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Les réactions du composé sont dans la plupart des cas exothermiques, c'est-à-dire procéder au dégagement de chaleur. Si des substances simples sont impliquées dans la réaction, ces réactions sont le plus souvent des réactions redox (ORR), c'est-à-dire se produisent avec des changements dans les états d’oxydation des éléments. Il est impossible de dire sans ambiguïté si la réaction d'un composé entre des substances complexes sera classée comme ORR.

Les réactions qui aboutissent à la formation de plusieurs autres substances nouvelles (complexes ou simples) à partir d'une substance complexe sont classées comme suit : réactions de décomposition. En général, l’équation de la réaction chimique de décomposition ressemblera à ceci :

Par exemple:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O (4)

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 =2SO 2 + O 2 (6)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 +4H 2 O (7)

La plupart des réactions de décomposition se produisent lorsqu'elles sont chauffées (1,4,5). Décomposition possible en raison de l'exposition courant électrique(2). La décomposition des hydrates cristallins, des acides, des bases et des sels d'acides contenant de l'oxygène (1, 3, 4, 5, 7) se produit sans modifier les états d'oxydation des éléments, c'est-à-dire ces réactions ne sont pas liées à l'ODD. Les réactions de décomposition ORR comprennent la décomposition des oxydes, des acides et des sels, formé d'éléments V diplômes supérieurs oxydation (6).

Des réactions de décomposition se produisent également dans chimie organique, mais sous d'autres noms - craquage (8), déshydrogénation (9) :

C 18 H 38 = C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)

C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)

À réactions de substitution une substance simple interagit avec une substance complexe, formant une nouvelle substance simple et une nouvelle substance complexe. En général, l’équation d’une réaction de substitution chimique ressemblera à ceci :

Par exemple:

2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2 (2)

2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2 (3)

2КlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5 (6)

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)

La plupart des réactions de substitution sont redox (1 – 4, 7). Les exemples de réactions de décomposition dans lesquelles aucun changement des états d'oxydation ne se produit sont rares (5, 6).

Échange de réactions sont des réactions qui se produisent entre des substances complexes dans lesquelles elles échangent leurs éléments constitutifs. Généralement, ce terme est utilisé pour les réactions impliquant des ions en solution aqueuse. En général, l’équation d’une réaction d’échange chimique ressemblera à ceci :

AB + CD = AD + CB

Par exemple:

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl 3 + ZNaON = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)

Les réactions d'échange ne sont pas redox. Cas particulier ces réactions d'échange sont des réactions de neutralisation (réactions entre acides et alcalis) (2). Les réactions d'échange se déroulent dans le sens où au moins une des substances est retirée de la sphère de réaction sous la forme substance gazeuse(3), un sédiment (4, 5) ou un composé peu dissociable, le plus souvent de l'eau (1, 2).

Classification des réactions chimiques selon les changements d'états d'oxydation

En fonction de l'évolution des états d'oxydation des éléments qui composent les réactifs et les produits de réaction, toutes les réactions chimiques sont divisées en réactions redox (1, 2) et celles se produisant sans changement d'état d'oxydation (3, 4).

2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)

Mg 0 – 2e = Mg 2+ (agent réducteur)

C 4+ + 4e = C 0 (agent oxydant)

FeS 2 + 8HNO 3 (conc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)

Fe 2+ -e = Fe 3+ (agent réducteur)

N 5+ +3e = N 2+ (agent oxydant)

AgNO 3 +HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)

Classification des réactions chimiques par effet thermique

Selon que la chaleur (énergie) est libérée ou absorbée pendant la réaction, toutes les réactions chimiques sont classiquement divisées en exothermiques (1, 2) et endothermiques (3), respectivement. La quantité de chaleur (énergie) libérée ou absorbée au cours d’une réaction est appelée effet thermique de la réaction. Si l'équation indique la quantité de chaleur libérée ou absorbée, alors ces équations sont appelées thermochimiques.

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 kJ (1)

2Mg + O2 = 2MgO + 602,5 kJ (2)

N 2 + O 2 = 2NO – 90,4 kJ (3)

Classification des réactions chimiques selon le sens de la réaction

En fonction du sens de la réaction, on distingue les réversibles (procédés chimiques dont les produits sont capables de réagir entre eux dans les mêmes conditions dans lesquelles ils ont été obtenus pour former les substances de départ) et les irréversibles (procédés chimiques dont les produits ne sont pas capables de réagir entre eux pour former les substances de départ).

Pour réactions réversibles L'équation sous forme générale s'écrit généralement comme suit :

A + B ↔ AB

Par exemple:

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

Exemples réactions irréversibles Les réactions suivantes peuvent servir :

2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

La preuve de l'irréversibilité d'une réaction peut être la libération d'une substance gazeuse, d'un précipité ou d'un composé peu dissociable, le plus souvent de l'eau, comme produits de réaction.

Classification des réactions chimiques selon la présence d'un catalyseur

De ce point de vue, on distingue les réactions catalytiques et non catalytiques.

Un catalyseur est une substance qui accélère la progression d’une réaction chimique. Les réactions qui se produisent avec la participation de catalyseurs sont appelées catalytiques. Certaines réactions ne peuvent avoir lieu sans la présence d’un catalyseur :

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (catalyseur MnO 2)

Souvent, l'un des produits de réaction sert de catalyseur qui accélère cette réaction (réactions autocatalytiques) :

MeO+ 2HF = MeF 2 + H 2 O, où Me est un métal.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

Vous pouvez souvent entendre des personnes d'apparence décente parler des dangers pour la santé de certains produits ou produits. De plus, le principal argument en faveur d'une telle affirmation sera la phrase : « C'est de la chimie ! Cependant, seuls ceux qui ont clairement sauté des cours dans cette matière à l'école peuvent le dire. Le fait est que l'humain, et en fait n'importe quel organisme biologique, lui-même est constitué de nombreux substances inorganiques. En même temps, ils contribuent à maintenir sa viabilité divers processus, se produisant continuellement en son sein. L’une des principales est la réaction de décomposition chimique. Apprenons-en davantage à son sujet et sur les caractéristiques de son apparition avec des substances organiques et inorganiques.

Quel type de processus s’appelle une réaction chimique ?

Tout d'abord, il convient de connaître la signification du concept de « réaction chimique ». Cette expression désigne la transformation d'une ou plusieurs substances de départ (appelées réactifs) en d'autres. Au cours d'une telle métamorphose, les noyaux des atomes des composés en interaction ne sont pas sujets à changement, mais une redistribution des électrons se produit. Ainsi, après la transformation, de nouveaux composés atomiques se forment en sortie.

Les réactions chimiques diffèrent qualitativement des réactions physiques et nucléaires.

• De ce fait, les réactifs initiaux ne changent jamais de composition, bien qu'ils soient capables de former des mélanges ou de passer d'une état d'agrégationà un autre. En revanche, les processus chimiques s’accompagnent de la formation de nouveaux composés aux propriétés complètement différentes.
• Le résultat de cette dernière est une modification de la composition isotopique et du nombre d’atomes. Ainsi, à la sortie de certains éléments, d’autres se forment. Cependant, des métamorphoses aussi profondes ne sont pas typiques. Étant donné que les changements qui en résultent n'affectent pas structure interne atomes.

Conditions des réactions chimiques

Dans de nombreux cas, pour mener à bien des processus de ce type, il est simplement nécessaire contact physique réactifs entre eux ou en les mélangeant. Mais souvent, pour qu’une réaction chimique démarre, elle a besoin de catalyseurs. Ce rôle peut être joué à la fois par diverses substances et par certaines conditions extérieures.

• Impact de la température. Afin de démarrer des processus chimiques individuels, il est nécessaire de chauffer les réactifs. Par exemple, pour commencer la réaction de décomposition du carbonate de calcium, la température de ce composé doit être augmentée à 900-1 200 °C.
• Ondes électromagnétiques. Le moyen le plus efficace de stimuler le déroulement d’un processus consiste à exposer les réactifs aux ondes lumineuses. De telles réactions sont appelées « photochimiques ». Exemple classique Une telle réaction est la photosynthèse.
• Rayonnement ionisant.
• Exposition au courant électrique.
• Différents types d'influence mécanique sur les substances en réaction.

Quels types de réactions chimiques existent

La classification de tels procédés se fait principalement selon six critères.

• Basé sur la présence d’une limite de séparation de phases : réactions homo-/hétérogènes.
• Par dégagement/absorption de chaleur : processus exothermiques et endothermiques.
• Par la présence/absence de catalyseurs : réactions catalytiques et non catalytiques.
• Dans le sens d'écoulement : réversible et En fonction de cette catégorie, le type de signe entre les côtés gauche et droit de l'équation chimique est déterminé. Si irréversible, ce sont deux flèches dirigées dans côtés opposés, avec réversible - un seul, dirigé de gauche à droite.
• Par changement d'état d'oxydation. Selon ce principe, on distingue une réaction d'oxydo-réduction.
• La décomposition (clivage), la combinaison, la substitution et l'échange sont des types de processus chimiques similaires à la métamorphose des réactifs.

(décolleté) : qu'est-ce que c'est

Ce terme fait référence au processus par lequel une chose est divisée en deux ou plusieurs éléments simples. Dans la plupart des cas, le catalyseur en est haute température. Pour cette raison, ce processus est également appelé réaction. décomposition thermique.

Un exemple est celui de méthodes classiques recevoir oxygène pur(O 2) dans l'industrie. Cela se produit à la suite du chauffage de KMnO 4 (mieux connu de tous sous le nom de nom commun"permanganate de potassium")

À la suite de la division, non seulement de l'oxygène se forme, mais également du manganate de potassium (K 2 MnO 4), ainsi que du dioxyde de manganèse (MnO 2).

Équation de réaction de décomposition

Toute équation chimique se compose de deux parties : gauche et droite. Dans le premier d'entre eux, les composés réactifs sont écrits et dans le second, les produits de réaction. Une flèche pointant vers la droite est généralement placée entre eux. Parfois, c'est bilatéral, si nous parlons deà propos processus réversible. DANS dans certains cas il peut être remplacé par un signe égal (=).

Le procédé considéré, comme d'autres types de procédés chimiques, a sa propre formule. Schématiquement, l'équation de la réaction de décomposition ressemble à ceci : AB (t) → A+B.

Il convient de rappeler que la grande majorité de ces processus se produisent sous l’influence de la chaleur. Pour communiquer cela, un t ou un triangle est souvent placé au-dessus ou à côté de la flèche. Cependant, au lieu de la chaleur, diverses substances et rayonnements agissent parfois comme catalyseurs.

Dans la formule discutée ci-dessus, AB est le premier connexions complexes, A, B sont de nouvelles substances formées à la suite d'une réaction de décomposition.

Les exemples pratiques d'un tel processus sont très courants. Peut être illustré cette formule, en utilisant l'équation de processus décrite dans le paragraphe précédent : 2KMnO 4 (t) → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2.

Types de réactions de décomposition

Selon le type de catalyseur (qui permet de décomposer une substance complexe en substances plus simples), on distingue plusieurs types de décomposition.

Division H2O

Après avoir compris la théorie concernant la réaction de décomposition, des exemples de sa mise en œuvre pratique méritent d'être considérés. Puisque H 2 O est aujourd'hui l'une des substances les plus accessibles pour effectuer expériences chimiques, ça vaut la peine de commencer par là.

Cette réaction de décomposition de l'eau est également appelée électrolyse et ressemble à ceci : 2H 2 O (courant électrique) → 2H 2 + O 2.
Décrypté équation donnée Ainsi : sous l'influence du courant électrique sur les molécules d'eau, elles se divisent et forment deux gaz : l'oxygène et l'hydrogène.

Il convient de noter que cette méthode est activement utilisée dans sous-marins pour obtenir de l'oxygène. DANS monde moderne il a remplacé un moyen plus coûteux d'obtenir cet élément vital substance importanteà partir du peroxyde de sodium (Na 2 O 2), grâce à son interaction avec le dioxyde de carbone : Na 2 O 2 + CO 2 → Na 2 CO 3 + O 2.

À l'avenir, la réaction de décomposition de l'eau pourrait avoir grande importance pour l'avenir de la planète. Car de cette manière, il est possible de produire non seulement de l’oxygène, mais aussi de l’hydrogène, qui est utilisé comme carburant pour fusée. Les développements dans ce domaine se poursuivent depuis de nombreuses années, mais le principal problème est la nécessité de réduire la quantité d'énergie dépensée pour diviser les molécules d'eau.

Division H2O2

Parmi d'autres exemples de réactions de décomposition, il convient de prêter attention à la formation d'eau et d'oxygène à partir du peroxyde d'hydrogène (peroxyde).

Cela ressemble à ceci : H 2 O 2 (t) → 2H 2 O + O 2.

Ce processus Il est également thermique, puisque pour le démarrer, il faut que la substance de départ soit chauffée à une température de 150 °C.

C’est pour cette raison que le peroxyde d’hydrogène (que la plupart des gens utilisent pour soigner les plaies) ne se transforme pas en eau lorsqu’il se trouve dans les armoires à pharmacie de la maison.

Cependant, il convient de rappeler que la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène peut également se produire à température ambiante ordinaire si la substance entre en contact avec des composés tels que la soude caustique (NaOH) ou le dioxyde de manganèse (MnO 2). Le platine (Pt) et le cuprum (Cu) peuvent également agir comme catalyseurs.

Réaction de décomposition thermique du CaCO3

Un de plus exemple intéressant peut servir à la dégradation du carbonate de calcium. Ce processus peut être écrit à l'aide de l'équation suivante : CaCO 3 (t) → CaO + CO 2.

Le produit de cette réaction sera de l’oxyde de calcium et du dioxyde de carbone.

Le procédé présenté ci-dessus est activement utilisé dans l'industrie pour obtenir dioxyde de carbone. De telles réactions sont réalisées dans des mines spécialisées, car la dégradation du carbonate de calcium ne se produit qu'à des températures supérieures à 900 °C.

Instructions

Prenons un exemple de formation d’un composé peu soluble.

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl

Ou une version ionique :

2Na+ +SO42- +Ba2++ 2Cl- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl-

Lors de la résolution d'équations ioniques, les règles suivantes doivent être respectées :

Les ions identiques des deux parties sont exclus ;

Il ne faut pas oublier que le montant charges électriques du côté gauche de l’équation doit être égal à la somme des charges électriques du côté droit de l’équation.

Écrire équations ioniques interactions entre les solutions aqueuses des substances suivantes : a) HCl et NaOH ; b) AgNO3 et NaCl ; c) K2CO3 et H2SO4 ; d) CH3COOH et NaOH.

Solution. Notez les équations d'interaction de ces substances sous forme moléculaire :

a) HCl + NaOH = NaCl + H2O

b) AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

c) K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + CO2 + H2O

d) CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O

Notez que l'interaction de ces substances est possible, car le résultat est la liaison d'ions avec la formation soit d'une substance faible (H2O), soit peu soluble (AgCl), soit de gaz (CO2).

En excluant les ions identiques des côtés gauche et droit de l'égalité (dans le cas de l'option a) - ions et , dans le cas b) - ions sodium et -ions, dans le cas c) - ions potassium et ions sulfate), d) - les ions sodium, vous obtenez la résolution de ces équations ioniques :

a) H+ + OH- = H2O

b) Ag+ + Cl- = AgCl

c) CO32- + 2H+ = CO2 + H2O

d) CH3COOH + OH- = CH3COO- + H2O

Très souvent en indépendant et essais Certaines tâches impliquent la résolution d’équations de réaction. Cependant, sans certaines connaissances, compétences et aptitudes, même le produit chimique le plus simple équations n'écris pas.

Instructions

Tout d'abord, vous devez étudier les bases de l'agriculture biologique et composés inorganiques. Sur cas extrême Vous pouvez avoir devant vous une aide-mémoire adaptée qui pourra vous aider pendant la tâche. Après la formation, on se souviendra encore d'eux connaissances nécessaires et des compétences.

Le matériau de base est le revêtement, ainsi que les méthodes d'obtention de chaque composé. Ils sont généralement présentés sous la forme régimes généraux, par exemple : 1. + base = sel + eau
2. oxyde d'acide+ base = sel + eau
3. oxyde basique+ acide = sel + eau
4. métal + acide (dilué) = sel + hydrogène
5. sel soluble + sel soluble = sel insoluble+ sel soluble
6. sel soluble + = base insoluble+ sel soluble
Avoir sous les yeux un tableau de solubilité des sels, et, en plus des aide-mémoire, vous pouvez en décider équations réactions. Il est seulement important d'avoir liste complète ces schémas, ainsi que des informations sur les formules et les noms divers cours composés organiques et inorganiques.

Une fois l’équation elle-même terminée, il est nécessaire de vérifier l’orthographe correcte des formules chimiques. Les acides, sels et bases sont facilement vérifiés à l'aide du tableau de solubilité, qui montre les charges des résidus acides et des ions métalliques. Il est important de se rappeler que tout doit être généralement électriquement neutre, c'est-à-dire que la quantité charges positives doit correspondre au nombre de négatifs. Dans ce cas, il faut prendre en compte les indices, qui sont multipliés par les charges correspondantes.

Si cette étape a été franchie et que vous êtes sûr de l'exactitude de l'orthographe équations chimique réactions, vous pouvez maintenant définir les coefficients en toute sécurité. L'équation chimique est représentée par la notation conventionnelle réactions en utilisant des symboles chimiques, des indices et des coefficients. A ce stade de la tâche, vous devez respecter les règles : Le coefficient est placé avant formule chimique et fait référence à tous les éléments qui composent une substance.
L'index est placé après l'élément chimique un peu plus bas, et se réfère uniquement à l'élément chimique situé à sa gauche.
Si un groupe (par exemple, un résidu acide ou groupe hydroxyle) est entre parenthèses, alors vous devez comprendre que deux indices adjacents (avant et après la parenthèse) sont multipliés.
Lors du comptage des atomes d'un élément chimique, le coefficient est multiplié (et non ajouté !) par l'indice.

Ensuite, la quantité de chaque élément chimique est calculée de manière à ce que le nombre total d'éléments inclus dans les substances de départ coïncide avec le nombre d'atomes inclus dans les composés formés dans les produits. réactions. En analysant et en appliquant les règles ci-dessus, vous pouvez apprendre à résoudre équations réactions incluses dans les chaînes de substances.