Χρήστος Κούτρας, Χημικός, M.Sc.

Τρόποι αναπαράστασης μιας χημικής αντίδρασης

Με λέξεις. Με προσομοιώματα μορίων. Με μοριακούς τύπους, δηλαδή με χημική

εξίσωση. Παράδειγμα: διάσπαση νερού σε υδρογόνο και ο-

ξυγόνο με ηλεκτρόλυση:

Χημική εξίσωση Ορισμός: είναι ο συμβολισμός μιας χημικής

αντίδρα-σης στο χαρτί, στον πίνακα, στα ηλεκτρονικά αρχεία.

Για τη γραφή μιας χημικής εξίσωσης απαιτούνται μοριακοί τύποι, στοιχειομετρικοί συντελεστές, γράμ-ματα που συμβολίζουν φυσικές καταστάσεις, το βέλος της χημικής εξίσωσης ( ή ), … .

H χημική εξίσωση είναι μια συνταγή που μας δίνει τις ποσότητες των αντιδρώντων ουσιών που απαι-τούνται για να σχηματιστούν ορισμένες ποσότητες προϊόντων.

Κυριότερα σύμβολα σε χημικές εξισώσεις:

(g) : αέρια ουσία : εκλυόμενο αέριο (l) : υγρή ουσία : δυσδιάλυτο σώμα (s) : στερεά ουσία : καταλύτης (aq) : ουσία διαλυμένη : ενδόθερμη αντίδραση στο νερό

PtΔ

Τα μέρη μιας χημικής εξίσωσης

αντιδρώντα

προϊόντα

βέλος χημικής εξίσωσηςΧωρίζει την εξίσωση σε δύο μέ-ρη, τα αντιδρώντα (αριστερά) και τα προϊόντα (δεξιά).Συμβολίζει τη μεταβολή που προ-καλεί η αντίδραση.

2Να (s) + Cl2(g) 2NaCl(s)

Αναγνώρισε τα αντιδρώντα και τα προϊόντα στις ακόλουθες χημικές εξισώσεις:

αντιδρώντα προϊόν

τα

Ν2 (g) + 3Η2(g) 2NΗ3g)

BaCO3 (s) BaO(s) + CO2(g)

MnO2(s)+4HCl (aq) MnCl2(aq) + Cl2(g) +H2O(l)

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΥΛΗΣΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΚΟΙ

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ

- δείχνουν πόσα μόρια δια-θέτουν οι ουσίες που μετέ-χουν στη χημική εξίσωση .

-Εδώ, υπάρχουν δύο μόρια ΝΟ, δύο μόρια ΝΟ2 και ένα μόριο Ο2 (το 1 ως ευκόλως εννοούμενο, παραλείπεται).

ΔΕΙΚΤΕΣ-δείχνουν πλήθος ατόμων του στοι- χείου στο μόριο.-πάντοτε, διατηρούνται σταθεροί.

δείκτες vs συντελεστές

σημαίνει

σημαίνει

σημαίνει

σημαίνει

σημαίνει

σημαίνει

Ένα άτομο άνθρακα

Ένα άτομο οξυγόνου

Ένα μόριο οξυγόνου που αποτελείται από δύο άτομα οξυγόνου.

Ένα μόριο μονοξειδίου του άνθρακα που αποτελείται από ένα άτομο αν-θρακα και ένα άτομο οξυγόνου.

Ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα που αποτελείται από ένα άτομο αν-θρακα και δύο άτομα οξυγόνου.

Τρία μόρια διοξειδίου του άνθρακα, δηλαδή συνολικά τρία άτομα άνθρα-κα και έξι άτομα οξυγόνου.

Ποια βασική πληροφορία δίνει η ακόλουθη χημική εξίσωση;

2HI(g) H2(g) + I2(g)

Απ: 2 μόρια αέριου υδροϊωδίου (το καθένα περιέ-χει 1 άτομο Η και ένα άτομο Ι) διασπώνται, δί-νοντας 1 μόριο αέριου υδρογόνου ( που περιέχει 2 άτομα υδρογόνου) και ένα μόριο ατμών ιωδίου (που περιέχει δύο άτομα ιωδίου).

Ποια βασική πληροφορία δίνει η ακόλουθη χημική εξίσωση;

Ν2(g) + 3Η2(g) 2ΝH3(g)

Απ: 1 μόριo αέριου αζώτου (που περιέχει 2 άτομα Ν) και 3 μόρια αέριου υδρογόνου (το καθένα πε-ριέχει δύο άτομα Η) σχηματίζουν 2 μόρια αέριας αμμωνίας (το καθένα περιέχει 1 άτομο Ν και 3 άτομα Η).

Η Αρχή Διατήρησης της Μάζας

« Στις χημικές αντιδράσεις, η μάζα ούτε δημιουρ-γείται ούτε καταστρέφεται. Δηλαδή, η μάζα των αντιδρώντων είναι ίση με τη μάζα των προϊ-όντων.»

Η ορθή γραφή των χημικών εξισώσεων προϋ-ποθέτει ίδιο αριθμό ατόμων από κάθε στοιχείο, στα δύο μέρη της αντίδρασης (αντιδρώντα – προϊόντα).

Λόγω της Α.Δ.Μ. κάθε χημική εξίσωση πρέπει να εξισορροπηθεί ή να ισοσταθμιστεί ως προς τη μάζα: πρέπει να έχουμε τον ίδιο αριθμό ατόμων του ίδιου είδους και στα δύο μέρη της αντίδρασης.

Γιατί είναι σημαντικό να εργαζόμαστε με ι-σοσταθμισμένη χημική εξίσωση;

Αν μια αντίδραση δεν είναι ισοσταθμισμένη υπον-νοείται ότι ξαφνικά εμφανίζονται ή εξαφανίζονται ά-τομα. Αυτό αντιτίθεται στην Αρχή Διατήρησης της Μάζας.

Αν μια χημική εξίσωση δεν είναι ισοσταθμισμένη ενδεχομένως να χαθεί (στο συμβολισμό του φαινο-μένου) ένα προϊόν που δεν παρατηρείται εύκολα (π.χ. άοσμο και άχρωμο αέριο).

Αν η χημική εξίσωση δεν ισοσταθμιστεί, είναι σαν μια συνταγή γλυκού που δεν περιέχει ποσότητες. Είναι ανώφελο να προσπαθήσεις να φτιάξεις το γλυ-κό με τέτοια συνταγή.

Τα βήματα γραφής ισοσταθμισμένης χημικής εξίσωσης

Α.Γράφουμε τους Μοριακούς Τύπους όλων των αντιδρώντων στο αριστερό μέρος του βέλους και όλων των προϊόντων στο δεξί μέρος. Σιγου-ρευόμαστε ότι έχουμε γράψει τους σωστούς Μ.Τ.

Β.Γράφουμε λίστες με τους αριθμούς των ατόμων κάθε στοιχείου, μία στα αντιδρώντα και μια στα προϊόντα.

Γ.Χρησιμοποιούμε κατάλληλους στοιχειομετρικούς συντελεστές μπροστά από κάθε Μ.Τ., για να εξισώσουμε τον αριθμό των ατόμων κάθε στοι-χείου στα δύο μέρη της εξίσωσης (ισοστάθμιση μάζας στοιχείων).

Πολλαπλασιάζουμε το συντελεστή κάθε στοι-χείου με το δείκτη του στοιχείου για να μετρή-σουμε τα άτομα. Στη συνέχεια, διορθώνουμε τη λίστα με τους αριθμούς των ατόμων κάθε στοι-χείου, ώστε τελικά οι δύο λίστες να ταυτιστούν.

ΠΡΟΣΟΧΗ: Δεν αλλάζουμε ποτέ τους δείκτες των μοριακών τύ-

πων. Μεταβάλλουμε μόνο τους συντελεστές. Ο συντελεστής 1 παραλείπεται.

Δ.Είναι συχνά ευκολότερο να ξεκινήσουμε την ισοστάθμιση με τα στοιχεία που εμφανίζονται μόνο μία φορά σε κάθε μέρος του βέλους. Τε-λευταία ισοσταθμίζουμε τα στοιχεία που βρίσκο-νται σε δύο μοριακούς τύπους του ίδιου μέρους.

E.Σημειώνουμε τη φυσική κατάσταση των ουσιών.

Επιβεβαίωση της διαδικασίας

Μαγνήσιο και οξυγόνο δίνουν οξείδιο του μαγνησίου

Πρώτα πρέπει να γράψουμε τους σωστούς μοριακούς τύπους (Α΄ βήμα) τόσο στα αντιδρώντα όσο και στα προϊόντα. Συχνά οι μοριακοί τύποι δίνονται έτοιμοι στην εκφώνηση … όπως εδώ:

Mg + O2 MgO

Ακολούθως, γράφουμε τις λίστες των ατόμων που σχετίζονται με την αντίδραση (Β΄ βήμα).

Mg + O2 MgOMgO

[1] Πρώτα μετράμε τα άτομα κάθε στοιχείου.

Στη συνέχεια ξεκινάμε την ισοστάθμιση (Γ΄ βήμα):

Mg + O2 MgOMg

O

1

1

1

2

[2] Οι αριθμοί δεν είναι ίσοι. Γράφουμε κατάλληλους συντελεστές (¨ΜΕΓΑΛΟΙ¨ αριθμοί) για να καλύψουμε τα ελλείματα.

και προσαρμόζουμε τα αθροίσματα

Mg + O2 MgOMg

O

1

1

1

2

2

2

2

Mg + O2 MgOMg

O

1

2

2

2

2

Αλλά οι αριθμοί ακόμη δεν είναι ίσοι. Πρέπει να προσθέσουμε έ-ναν ακόμη ¨ΜΕΓΑΛΟ¨ αριθμό. Τέλος, σημειώνουμε τις φυσικές καταστάσεις:

2

Και να προσαρμόσουμε τα αθροίσματα ξανά

ΠΛΕΟΝ, ΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΕΊΝΑΙ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΜΕΝΟΙ.

Η ΕΞΙΣΩΣΗ ΕΧΕΙ ΙΣΟΣΤΑΘΜΙΣΤΕΙ

2

(s)(s) (g)

Προσπάθησε να ισοσταθμίσεις τις ακόλουθες εξισώσεις χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο:

[1] Na + Cl2 NaCl

[2] CH4 + O2 CO2 + H2O

[4] Al + O2 Al2O3

[3] Li + HNO3 LiNO3 + H2

Τα κατάφερες;

[1] 2 Na + Cl2 2 NaCl

[2] CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

[4] 4 Al + 3 O2 2 Al2O3

[3] 2 Li + 2 HNO3 2 LiNO3 + H2

Ακολουθούν οι απαντήσεις:

Ισοστάθμιση χημικής εξίσωσης με προσομοιώματα

Αντιδρώντα ΠροϊόνταH 2 2

υδρογόνο και οξυγόνο δίνουν νερό

O2 H2OH2 +

O 2 1

H2 + O2 H2O2

Αντιδρώντα ΠροϊόνταH 2 2O 2 2

Υδρογόνο και οξυγόνο δίνουν υπεροξείδιο του υδρογόνου και όχι νερό

XΔΕΝ ΕΠΙΤΡΕΠΕΤΑΙ ΝΑ ΑΛΛΑΖΕΙΣ ΤΟΥΣ

ΔΕΙΚΤΕΣ

H2 + O2 H2O

Αντιδρώντα ΠροϊόνταH 2 2O 2 1

Υδρογόνο και οξυγόνο δίνουν νερό

2

H2 + O2 H2O

Αντιδρώντα ΠροϊόνταH 2 4O 2 2

Υδρογόνο και οξυγόνο δίνουν νερό

2

2 H2 + O2 H2O

Αντιδρώντα ΠροϊόνταH 4 4O 2 2

Υδρογόνο και οξυγόνο δίνουν νερό

2(g) (g) (g)

Εναλλακτική μέθοδος ΜΠΑΗΟ

Πρόκειται για μια τυπική προσέγγιση εξισορρό-πησης χημικών εξισώσεων.

Η μέθοδος ΜΠΑΗΟ παρέχει την σειρά μειωμέ-νης προτεραιότητας των στοιχείων κατά την ε-ξισορρόπιση των χημικών εξισώσεων:

M – μέταλλα Π – πολυατομικά ιόντα

Α – αμέταλλα (εκτός υδρογόνου οξυγόνου) Η – υδρογόνο Ο- οξυγόνο (συνήθως για επαλήθευση)

Μείωση προ-τεραιότητας

1ο παράδειγμα

__H2 + __O2 __H2O

O -H -

O -H -

22

12

2

24

2

4

__H2SO4 + __NaOH __H2O +__Na2SO4

Na -SO4 –O –H -

Na -SO4 –O – H -

1113

2112

2

2

24

2

24

2ο παράδειγμα

__C3H8 + __O2 __CO2 + __H2O

C -O –H –

C -O –H –

328

132

3

37

4

108

5

10

3ο παράδειγμα

Ισοστάθμιση χημικών εξισώσεων με τη βοήθεια του διαδικτύου