Uma equação química é um registro de uma reação usando os símbolos dos elementos e as fórmulas dos compostos que participam dela. As quantidades relativas de reagentes e produtos, expressas em mols, são indicadas por coeficientes numéricos na equação de reação completa (balanceada). Essas razões são algumas vezes chamadas de razões estequiométricas. Atualmente, há uma tendência crescente de incluir indicações do estado físico de reagentes e produtos em equações químicas. Isso é feito usando as seguintes designações: (gás) ou significa um estado gasoso, (-líquido, ) - sólido, (-solução aquosa.

Uma equação química pode ser elaborada com base no conhecimento estabelecido experimentalmente dos reagentes e produtos da reação em estudo, bem como medindo as quantidades relativas de cada reagente e produto que participam da reação.

Escrevendo uma equação química

A compilação de uma equação química completa envolve as quatro etapas a seguir.

1ª etapa. Registrando a reação em termos verbais. Por exemplo,

2ª etapa. Substituição de nomes verbais por fórmulas de reagentes e produtos.

3ª etapa. Balanceamento de equações (determinando seus coeficientes)

Tal equação é chamada de balanceada ou estequiométrica. A necessidade de equilibrar a equação é ditada pelo fato de que em qualquer reação a lei de conservação da matéria deve ser cumprida. Em relação à reação que estamos considerando como exemplo, isso significa que nem um único átomo de magnésio, carbono ou oxigênio pode se formar ou desaparecer. Em outras palavras, o número de átomos de cada elemento nos lados esquerdo e direito de uma equação química deve ser o mesmo.

4ª etapa. Indicação do estado físico de cada participante na reação.

Tipos de equações químicas

Considere a seguinte equação completa:

Esta equação descreve todo o sistema de reação como um todo. No entanto, a reação em consideração também pode ser representada de forma simplificada usando a equação iônica.

Esta equação não inclui informações sobre íons sulfato que não estão listados nela porque eles não participam da reação em consideração. Esses íons são chamados de íons observadores.

A reação entre ferro e cobre (II) é um exemplo de reações redox (ver Cap. 10). Ela pode ser condicionalmente dividida em duas reações, uma das quais descreve a redução e a outra, a oxidação, ocorrendo simultaneamente na reação global:

Essas duas equações são chamadas de equações de semi-reação. Eles são especialmente usados ​​em eletroquímica para descrever processos que ocorrem em eletrodos (ver Cap. 10).

Interpretação de equações químicas

Considere a seguinte equação estequiométrica simples:

Pode ser interpretado de duas maneiras. Primeiro, de acordo com esta equação, um mol de moléculas de hidrogênio reage com um mol de moléculas de bromo para formar dois mols de moléculas de brometo de hidrogênio.Esta interpretação da equação química é às vezes chamada de interpretação molar.

No entanto, esta equação também pode ser interpretada de tal forma que na reação resultante (veja abaixo) uma molécula de hidrogênio reage com uma molécula de bromo para formar duas moléculas de brometo de hidrogênio.Tal interpretação de uma equação química é às vezes chamada de interpretação molecular.

Ambas as interpretações molares e moleculares são igualmente válidas. No entanto, seria completamente errado concluir com base na equação da reação em consideração que uma molécula de hidrogênio colide com uma molécula de bromo para formar duas moléculas de brometo de hidrogênio. O fato é que essa reação, como a maioria das outras, é realizada em várias etapas sucessivas. A totalidade de todos esses estágios é geralmente chamada de mecanismo de reação (ver Cap. 9). Em nosso exemplo, a reação inclui as seguintes etapas:

Assim, a reação em consideração é na verdade uma reação em cadeia na qual participam intermediários (reagentes intermediários) chamados radicais (ver Capítulo 9). O mecanismo da reação em consideração também inclui outras etapas e reações colaterais. Assim, a equação estequiométrica indica apenas a reação resultante. Não fornece informações sobre o mecanismo de reação.

Cálculos usando equações químicas

As equações químicas são o ponto de partida para uma ampla variedade de cálculos químicos. Aqui e mais adiante no livro, são dados vários exemplos de tais cálculos.

Cálculo da massa de reagentes e produtos. Já sabemos que uma equação química balanceada indica as quantidades molares relativas de reagentes e produtos envolvidos em uma reação. Esses dados quantitativos permitem o cálculo das massas dos reagentes e produtos.

Calcule a massa de cloreto de prata formada quando uma quantidade excessiva de solução de cloreto de sódio é adicionada a uma solução contendo 0,1 mol de prata na forma de íons

A primeira etapa de todos esses cálculos é escrever a equação da reação em consideração: I

Como uma quantidade excessiva de íons cloreto é usada na reação, pode-se supor que todos os íons presentes na solução são convertidos em. A equação da reação mostra que um mol de íons é obtido de um mol. Isso permite calcular o massa do formado da seguinte forma:

Conseqüentemente,

Como g/mol, então

Determinação da concentração de soluções. Cálculos baseados em equações estequiométricas fundamentam a análise química quantitativa. Como exemplo, considere a determinação da concentração de uma solução a partir de uma massa conhecida do produto formado na reação. Esse tipo de análise química quantitativa é chamada de análise gravimétrica.

Adicionou-se à solução de nitrato uma quantidade de solução de iodeto de potássio, suficiente para precipitar todo o chumbo na forma de iodeto.A massa do iodeto resultante foi de 2,305 g. O volume da solução inicial de nitrato era igual.

Já encontramos a equação da reação em consideração:

Esta equação mostra que um mol de nitrato de chumbo (II) é necessário para produzir um mol de iodeto. Vamos determinar a quantidade molar de iodeto de chumbo (II) formada na reação. Na medida em que

Uma equação química pode ser chamada de visualização de uma reação química usando os sinais da matemática e fórmulas químicas. Tal ação é um reflexo de algum tipo de reação, durante a qual aparecem novas substâncias.

Tarefas químicas: tipos

Uma equação química é uma sequência de reações químicas. Eles são baseados na lei da conservação da massa de quaisquer substâncias. Existem apenas dois tipos de reações:

• Compostos - estes incluem (há uma substituição de átomos de elementos complexos por átomos de reagentes simples), troca (substituição de partes constituintes de duas substâncias complexas), neutralização (a reação de ácidos com bases, a formação de sal e água).
• Decomposição - a formação de duas ou mais substâncias complexas ou simples a partir de um complexo, mas sua composição é mais simples.

As reações químicas também podem ser divididas em tipos: exotérmicas (ocorrem com a liberação de calor) e endotérmicas (absorção de calor).

Esta questão preocupa muitos alunos. Aqui estão algumas dicas simples para ajudá-lo a aprender como resolver equações químicas:

• Desejo de compreender e dominar. Você não pode desviar do seu objetivo.
• Conhecimento teórico. Sem eles, é impossível compor até mesmo uma fórmula elementar do composto.
• A correção de escrever um problema químico - mesmo o menor erro na condição anulará todos os seus esforços para resolvê-lo.

É desejável que o processo de resolução de equações químicas seja emocionante para você. Então as equações químicas (como resolvê-las e quais pontos você precisa lembrar, analisaremos neste artigo) não serão mais problemáticas para você.

Problemas que são resolvidos usando as equações de reações químicas

Essas tarefas incluem:

• Encontrar a massa de um componente dada a massa de outro reagente.
• Tarefas para a combinação "massa-mole".
• Cálculos para a combinação "volume-mole".
• Exemplos usando o termo "excesso".
• Cálculos usando reagentes, um dos quais não é desprovido de impurezas.
• Tarefas para o decaimento do resultado da reação e para perdas de produção.
• Problemas para encontrar uma fórmula.
• Tarefas em que os reagentes são fornecidos como soluções.
• Tarefas contendo misturas.

Cada um desses tipos de tarefas inclui vários subtipos, que geralmente são discutidos em detalhes nas primeiras aulas de química da escola.

Equações Químicas: Como Resolver

Existe um algoritmo que ajuda a lidar com quase todas as tarefas desta difícil ciência. Para entender como resolver equações químicas corretamente, você precisa seguir um certo padrão:

• Ao escrever a equação da reação, não se esqueça de definir os coeficientes.
• Determine como encontrar dados desconhecidos.
• A exatidão da aplicação na fórmula de proporções selecionada ou o uso do conceito de "quantidade de substância".
• Preste atenção às unidades de medida.

No final, é importante verificar a tarefa. No processo de resolução, você pode cometer um erro elementar que afetou o resultado da decisão.

Regras básicas para compilar equações químicas

Se você seguir a sequência correta, a questão do que são equações químicas, como resolvê-las, não o incomodará:

• Fórmulas de substâncias que reagem (reagentes) são escritas no lado esquerdo da equação.
• As fórmulas das substâncias que se formam como resultado da reação já estão escritas no lado direito da equação.

A formulação da equação da reação é baseada na lei da conservação da massa das substâncias. Portanto, ambos os lados da equação devem ser iguais, ou seja, com o mesmo número de átomos. Isso pode ser alcançado se os coeficientes forem colocados corretamente na frente das fórmulas das substâncias.

Arranjo de coeficientes em uma equação química

O algoritmo para colocar os coeficientes é o seguinte:

• Conte no lado esquerdo e direito da equação os átomos de cada elemento.
• Determinação do número variável de átomos em um elemento. Você também precisa encontrar N.O.K.
• A obtenção de coeficientes é obtida dividindo-se N.O.K. para índices. Certifique-se de colocar esses números na frente das fórmulas.
• O próximo passo é recalcular o número de átomos. Às vezes torna-se necessário repetir uma ação.

A equalização das partes de uma reação química ocorre com a ajuda de coeficientes. O cálculo dos índices é feito através da valência.

Para a compilação e solução bem-sucedida de equações químicas, é necessário levar em consideração as propriedades físicas da matéria, como volume, densidade, massa. Você também precisa conhecer o estado do sistema de reação (concentração, temperatura, pressão), entender as unidades de medida dessas quantidades.

Para entender a questão do que são equações químicas, como resolvê-las, é necessário usar as leis e conceitos básicos dessa ciência. Para calcular com sucesso esses problemas, você também deve se lembrar ou dominar as habilidades das operações matemáticas, ser capaz de realizar ações com números. Esperamos que com nossas dicas seja mais fácil lidar com equações químicas.

O principal assunto de compreensão em química são as reações entre diferentes elementos químicos e substâncias. A grande consciência da validade da interação de substâncias e processos em reações químicas torna possível gerenciá-los e aplicá-los para seus próprios fins. Uma equação química é um método de expressar uma reação química, no qual as fórmulas das substâncias e produtos iniciais são escritas, indicadores que mostram o número de moléculas de qualquer substância. As reações químicas são divididas em reações de conexão, substituição, decomposição e troca. Também entre eles é permitido distinguir redox, iônico, reversível e irreversível, exógeno, etc.

Instrução

1. Determine quais substâncias interagem umas com as outras em sua reação. Escreva-os no lado esquerdo da equação. Por exemplo, considere a reação química entre alumínio e ácido sulfúrico. Disponha os reagentes à esquerda: Al + H2SO4 Em seguida, coloque um sinal de "igual", como em uma equação matemática. Em química, você pode encontrar uma seta apontando para a direita, ou duas setas direcionadas opostas, um “sinal de reversibilidade”. Como resultado da interação de um metal com um ácido, um sal e hidrogênio são formados. Escreva os produtos da reação após o sinal de igual, à direita Al + H2SO4 \u003d Al2 (SO4) 3 + H2 O esquema de reação é obtido.

2. Para escrever uma equação química, você precisa encontrar os expoentes. No lado esquerdo do esquema obtido anteriormente, o ácido sulfúrico contém átomos de hidrogênio, enxofre e oxigênio na proporção de 2:1:4, no lado direito há 3 átomos de enxofre e 12 átomos de oxigênio na composição do sal e 2 átomos de hidrogênio na molécula de gás H2. No lado esquerdo, a proporção desses 3 elementos é 2:3:12.

3. Para igualar o número de átomos de enxofre e oxigênio na composição do sulfato de alumínio (III), coloque o indicador 3 no lado esquerdo da equação na frente do ácido, agora há seis átomos de hidrogênio no lado esquerdo. Para equalizar o número de elementos de hidrogênio, coloque o indicador 3 na frente dele no lado direito. Agora a proporção de átomos em ambas as partes é 2:1:6.

4. Resta igualar o número de alumínio. Como o sal contém dois átomos de metal, coloque um 2 na frente do alumínio no lado esquerdo do diagrama. Como resultado, você obterá a equação de reação para este esquema. 2Al + 3H2SO4 \u003d Al2 (SO4) 3 + 3H2

Uma reação é a transformação de um produto químico em outro. E a fórmula para escrevê-los com a ajuda de símbolos especiais é a equação dessa reação. Existem diferentes tipos de interações químicas, mas a regra para escrever suas fórmulas é idêntica.

Você vai precisar

• sistema periódico de elementos químicos D.I. Mendeleiev

Instrução

1. As substâncias iniciais que reagem estão escritas no lado esquerdo da equação. São chamados de reagentes. A gravação é feita com a ajuda de símbolos especiais que denotam qualquer substância. Um sinal de mais é colocado entre as substâncias reagentes.

2. No lado direito da equação, está escrita a fórmula de uma ou mais substâncias resultantes, que são chamadas de produtos de reação. Em vez de um sinal de igual, uma seta é colocada entre os lados esquerdo e direito da equação, que indica a direção da reação.

3. Mais tarde, escrevendo as fórmulas dos reagentes e produtos da reação, você precisa organizar os indicadores da equação da reação. Isso é feito para que, de acordo com a lei de conservação da massa da matéria, o número de átomos do mesmo elemento nas partes esquerda e direita da equação permaneça idêntico.

4. Para organizar corretamente os indicadores, você precisa identificar qualquer uma das substâncias que entram na reação. Para fazer isso, um dos elementos é retirado e o número de seus átomos à esquerda e à direita é comparado. Se for diferente, é necessário encontrar um múltiplo dos números que denotam o número de átomos de uma determinada substância nas partes esquerda e direita. Depois disso, esse número é dividido pelo número de átomos da substância na parte correspondente da equação, e um indicador é obtido para qualquer uma de suas partes.

5. Como o indicador é colocado na frente da fórmula e se aplica a cada substância incluída nela, o próximo passo será comparar os dados obtidos com o número de outra substância que faz parte da fórmula. Isso é feito da mesma forma que com o primeiro elemento e levando em consideração o indicador existente para cada fórmula.

6. Mais tarde, após a análise de todos os elementos da fórmula, é realizada uma verificação final da correspondência das partes esquerda e direita. Então a equação da reação pode ser considerada completa.

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Observação!
Nas equações das reações químicas, é impossível trocar os lados esquerdo e direito. Caso contrário, um esquema de um processo completamente diferente resultará.

Conselho util
O número de átomos de substâncias reagentes individuais e substâncias que compõem os produtos da reação é determinado usando o sistema periódico de elementos químicos de D.I. Mendeleiev

Como a natureza não é surpreendente para uma pessoa: no inverno ela envolve a terra em um edredom nevado, na primavera revela como flocos de pipoca, todos os seres vivos, no verão ela se enfurece com uma profusão de cores, no outono incendeia as plantas com vermelho fogo... E só se você pensar sobre isso e olhar de perto, você pode ver o que está por trás de todas essas mudanças habituais são processos físicos difíceis e REAÇÕES QUÍMICAS. E para estudar todos os seres vivos, você precisa ser capaz de resolver equações químicas. O principal requisito na equalização de equações químicas é o conhecimento da lei de conservação do número de matéria: 1) o número de matéria antes da reação é igual ao número de matéria após a reação; 2) o número total de substâncias antes da reação é igual ao número total de substâncias após a reação.

Instrução

1. Para equalizar o "exemplo" químico, você precisa seguir alguns passos. a equação reações em geral. Para isso, indicadores desconhecidos diante das fórmulas das substâncias são indicados pelas letras do alfabeto latino (x, y, z, t, etc.). Seja necessário igualar a reação da combinação de hidrogênio e oxigênio, como resultado da qual a água será obtida. Antes das moléculas de hidrogênio, oxigênio e água, coloque as letras latinas (x, y, z) - indicadores.

2. Para qualquer elemento, com base no equilíbrio físico, componha equações matemáticas e obtenha um sistema de equações. Neste exemplo, para o hidrogênio à esquerda, pegue 2x, porque tem o índice “2”, à direita - 2z, o chá também tem o índice “2”, resulta 2x=2z, otsel, x=z. Para oxigênio, tome 2y à esquerda, porque há um índice “2”, à direita - z, não há índice para chá, o que significa que é igual a um, que geralmente não é escrito. Acontece que 2y=z e z=0,5y.

Observação!
Se um número maior de elementos químicos estiver envolvido na equação, a tarefa não se tornará mais complicada, mas aumentará de volume, o que não deve ser assustado.

Conselho util
Também é possível equalizar as reações com a ajuda da teoria das probabilidades, usando as valências dos elementos químicos.

Dica 4: Como compor uma reação redox

As reações redox são reações com uma mudança nos estados de oxidação. Muitas vezes acontece que as substâncias iniciais são dadas e é necessário escrever os produtos de sua interação. Ocasionalmente, a mesma substância pode dar produtos finais diferentes em ambientes diferentes.

Instrução

1. Dependendo não apenas do meio de reação, mas também do grau de oxidação, a substância se comporta de maneira diferente. Uma substância em seu estado de oxidação mais alto é invariavelmente um agente oxidante e, em seu estado de oxidação mais baixo, é um agente redutor. Para tornar um ambiente ácido, o ácido sulfúrico (H2SO4) é tradicionalmente usado, menos frequentemente o ácido nítrico (HNO3) e o ácido clorídrico (HCl). Se necessário, crie um ambiente alcalino, use hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH). Vejamos alguns exemplos de substâncias.

2. íon MnO4(-1). Em meio ácido, transforma-se em Mn (+2), uma solução incolor. Se o meio for neutro, então MnO2 é formado, um precipitado marrom se forma. Em meio alcalino, obtemos MnO4 (+2), uma solução verde.

3. Peróxido de hidrogênio (H2O2). Se for um agente oxidante, i.e. aceita elétrons, então em meios neutros e alcalinos gira de acordo com o esquema: H2O2 + 2e = 2OH (-1). Em um ambiente ácido, obtemos: H2O2 + 2H(+1) + 2e = 2H2O. Desde que o peróxido de hidrogênio seja um agente redutor, ou seja, doa elétrons; em meio ácido, O2 é formado; em meio alcalino, O2 + H2O. Se H2O2 entrar em um ambiente com um forte agente oxidante, ele próprio será um agente redutor.

4. O íon Cr2O7 é um agente oxidante; em meio ácido, transforma-se em 2Cr(+3), de cor verde. A partir do ião Cr(+3) na presença de iões hidróxido, i.e. em meio alcalino, forma-se CrO4(-2) amarelo.

5. Vamos dar um exemplo da composição da reação: KI + KMnO4 + H2SO4 - Nesta reação, o Mn está em seu estado de oxidação mais elevado, ou seja, é um agente oxidante, aceitando elétrons. O ambiente é ácido, o ácido sulfúrico (H2SO4) nos mostra isso, o agente redutor aqui é o I (-1), ele doa elétrons, aumentando seu estado de oxidação. Anotamos os produtos da reação: KI + KMnO4 + H2SO4 - MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O. Organizamos os indicadores usando o método de equilíbrio eletrônico ou o método de meia reação, obtemos: 10KI + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O.

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Observação!
Não se esqueça de adicionar indicadores às suas reações!

As reações químicas são a interação de substâncias, acompanhada por uma mudança em sua composição. Em outras palavras, as substâncias que entram na reação não correspondem às substâncias resultantes da reação. Uma pessoa encontra interações semelhantes a cada hora, a cada minuto. Os processos do chá que ocorrem em seu corpo (respiração, síntese de proteínas, digestão, etc.) também são reações químicas.

Instrução

1. Qualquer reação química deve ser escrita corretamente. Um dos principais requisitos é que o número de átomos de todo o elemento de substâncias do lado esquerdo da reação (chamadas “substâncias iniciais”) corresponda ao número de átomos do mesmo elemento nas substâncias do lado direito (são chamados de “produtos de reação”). Em outras palavras, o registro da reação deve ser equalizado.

2. Vejamos um exemplo específico. O que acontece quando um queimador de gás é aceso na cozinha? O gás natural reage com o oxigênio do ar. Essa reação de oxidação é tão exotérmica, ou seja, acompanhada pela liberação de calor, que surge uma chama. Com o apoio do qual você cozinha ou aquece alimentos já cozidos.

3. Para simplificar, suponha que o gás natural consiste em apenas um de seus componentes - metano, que possui a fórmula CH4. Porque como compor e equalizar essa reação?

4. Quando combustíveis contendo carbono são queimados, isto é, quando o carbono é oxidado pelo oxigênio, o dióxido de carbono é formado. Você conhece a fórmula dele: CO2. O que é formado quando o hidrogênio contido no metano é oxidado com oxigênio? Definitivamente água na forma de vapor. Até a pessoa mais distante da química sabe de cor sua fórmula: H2O.

5. Acontece que anote as substâncias iniciais do lado esquerdo da reação: CH4 + O2, do lado direito, respectivamente, haverá os produtos da reação: CO2 + H2O.

6. O registro antecipado desta reação química será ainda mais: CH4 + O2 = CO2 + H2O.

7. Equalize a reação acima, ou seja, atinja a regra básica: o número de átomos de todo o elemento nas partes esquerda e direita da reação química deve ser idêntico.

8. Você pode ver que o número de átomos de carbono é o mesmo, mas o número de átomos de oxigênio e hidrogênio é diferente. Existem 4 átomos de hidrogênio no lado esquerdo e apenas 2 no lado direito. Portanto, coloque o indicador 2 na frente da fórmula da água. Obtenha: CH4 + O2 \u003d CO2 + 2H2O.

9. Os átomos de carbono e hidrogênio estão equalizados, agora resta fazer o mesmo com o oxigênio. Existem 2 átomos de oxigênio no lado esquerdo e 4 no lado direito, colocando o índice 2 na frente da molécula de oxigênio, você terá o registro final da reação de oxidação do metano: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.

Uma equação de reação é um registro condicional de um processo químico no qual algumas substâncias são convertidas em outras com uma mudança nas propriedades. Para registrar reações químicas, são usadas fórmulas de substâncias e habilidades sobre as propriedades químicas dos compostos.

Instrução

1. Escreva as fórmulas corretamente de acordo com seus nomes. Digamos, óxido de alumínio Al?O?, índice 3 do alumínio (correspondente ao seu estado de oxidação neste composto) colocado próximo ao oxigênio, e índice 2 (estado de oxidação do oxigênio) próximo ao alumínio. Se o estado de oxidação for +1 ou -1, o índice não será definido. Por exemplo, você precisa escrever a fórmula do nitrato de amônio. O nitrato é o resíduo ácido do ácido nítrico (-NO?, s.o. -1), amônio (-NH?, s.o. +1). Então a fórmula do nitrato de amônio é NH? NÃO?. Ocasionalmente, o estado de oxidação é indicado no nome do composto. Óxido de enxofre (VI) - SO?, óxido de silício (II) SiO. Algumas substâncias primitivas (gases) são escritas com índice 2: Cl?, J?, F?, O?, H? etc.

2. Você precisa saber quais substâncias estão reagindo. Sinais visíveis de reação: evolução gasosa, metamorfose de cor e precipitação. Muitas vezes as reações passam sem mudanças visíveis. Exemplo 1: reacção de neutralização H?SO? + 2 NaOH? Na?SO? + 2 H?O O hidróxido de sódio reage com o ácido sulfúrico para formar um sal solúvel de sulfato de sódio e água. O íon sódio é separado e combinado com o resíduo ácido, substituindo o hidrogênio. A reação prossegue sem sinais externos. Exemplo 2: teste de iodofórmio С?H?OH + 4 J? + 6 NaOH?CHJ?? + 5 NaJ + HCOONa + 5 H?O A reação ocorre em várias etapas. O resultado final é a precipitação de cristais de iodofórmio amarelos (boa reação aos álcoois). Exemplo 3: Zn + K?SO? ? A reação é impensável, porque em uma série de tensões metálicas, o zinco é posterior ao potássio e não pode deslocá-lo dos compostos.

3. A lei da conservação da massa afirma que a massa dos reagentes é igual à massa das substâncias formadas. Um registro competente de uma reação química é metade do furor. Você precisa configurar indicadores. Comece equalizando com os compostos nas fórmulas dos quais existem grandes índices. K?Cr?O? + 14 HCl? 2CrCl? + 2 KCl + 3 Cl?? + 7 H?O sua fórmula contém o maior índice (7). Essa precisão no registro de reações é necessária para calcular massa, volume, concentração, energia liberada e outras quantidades. Tome cuidado. Lembre-se de fórmulas especialmente comuns de ácidos e bases, bem como resíduos de ácidos.

Dica 7: Como Determinar Equações Redox

Uma reação química é um processo de reencarnação de substâncias que ocorre com uma mudança em sua composição. As substâncias que entram na reação são chamadas de iniciais e as que são formadas como resultado desse processo são chamadas de produtos. Acontece que, no decorrer de uma reação química, os elementos que compõem as substâncias iniciais mudam seu estado de oxidação. Ou seja, eles podem aceitar os elétrons de outras pessoas e dar os seus próprios. Em ambos os casos, sua carga muda. Essas reações são chamadas de reações redox.

Instrução

1. Escreva a equação exata para a reação química que você está considerando. Veja quais elementos estão incluídos na composição das substâncias iniciais e quais são os estados de oxidação desses elementos. Mais tarde, compare essas figuras com os estados de oxidação dos mesmos elementos no lado direito da reação.

2. Se o estado de oxidação mudou, esta reação é redox. Se os estados de oxidação de todos os elementos permanecessem os mesmos, então não.

3. Aqui, por exemplo, está a reação de boa qualidade amplamente conhecida para a detecção do íon sulfato SO4 ^2-. Sua essência é que o sulfato de bário, que tem a fórmula BaSO4, é praticamente insolúvel em água. Quando formado, precipita imediatamente na forma de um precipitado branco denso e pesado. Escreva alguma equação para uma reação semelhante, digamos, BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl.

4. Acontece que a partir da reação você vê que, além do precipitado de sulfato de bário, foi formado cloreto de sódio. Essa reação é uma reação redox? Não, não é, porque nem um único elemento que faz parte das substâncias iniciais mudou seu estado de oxidação. Tanto no lado esquerdo quanto no lado direito da equação química, o bário tem um estado de oxidação de +2, cloro -1, sódio +1, enxofre +6, oxigênio -2.

5. E aqui está a reação Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2. É redox? Elementos das substâncias iniciais: zinco (Zn), hidrogênio (H) e cloro (Cl). Veja quais são seus estados de oxidação? Para o zinco, é igual a 0 como em qualquer substância simples, para o hidrogênio é +1, para o cloro é -1. E quais são os estados de oxidação desses mesmos elementos no lado direito da reação? No cloro, permaneceu inabalável, ou seja, igual a -1. Mas para o zinco tornou-se igual a +2 e para o hidrogênio - 0 (do fato de que o hidrogênio foi liberado na forma de uma substância simples - gás). Portanto, esta reação é uma reação redox.

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A equação canônica de uma elipse é compilada a partir daquelas considerações de que a soma das distâncias de qualquer ponto da elipse a 2 de seus focos é invariavelmente contínua. Fixando este valor e movendo o ponto ao longo da elipse, é possível determinar a equação da elipse.

Você vai precisar

• Folha de papel, caneta esferográfica.

Instrução

1. Especifique dois pontos fixos F1 e F2 no plano. Seja a distância entre os pontos igual a algum valor fixo F1F2= 2s.

2. Desenhe uma linha reta em um pedaço de papel, que é a linha coordenada do eixo das abcissas, e desenhe os pontos F2 e F1. Esses pontos são os focos da elipse. A distância de todo o ponto de foco até a origem deve ser o mesmo valor, c.

3. Desenhe o eixo y, formando assim um sistema de coordenadas cartesianas, e escreva a equação básica que define a elipse: F1M + F2M = 2a. O ponto M representa o ponto atual da elipse.

4. Determine o valor dos segmentos F1M e F2M usando o teorema de Pitágoras. Tenha em mente que o ponto M tem coordenadas atuais (x, y) em relação à origem, e em relação, digamos, ao ponto F1, o ponto M tem coordenadas (x + c, y), ou seja, a coordenada “x” adquire um deslocamento. Assim, na expressão do teorema de Pitágoras, um dos termos deve ser igual ao quadrado do valor (x + c), ou do valor (x-c).

5. Substitua as expressões para os módulos dos vetores F1M e F2M na razão básica da elipse e eleve ao quadrado ambos os lados da equação, movendo uma das raízes quadradas para o lado direito da equação antecipadamente e abrindo os colchetes. Depois de reduzir os termos idênticos, divida a razão resultante por 4a e eleve novamente à segunda potência.

6. Dê termos semelhantes e colete termos com o mesmo fator do quadrado da variável "x". Retire o quadrado da variável "X".

7. Tome o quadrado de alguma quantidade (digamos b) como a diferença entre os quadrados de a e c, e divida a expressão resultante pelo quadrado dessa nova quantidade. Assim, você obteve a equação canônica de uma elipse, no lado esquerdo da qual está a soma dos quadrados das coordenadas dividida pelas magnitudes dos eixos, e no lado esquerdo está um.

Conselho util
Para verificar o desempenho da tarefa, você pode usar a lei da conservação da massa.

A química é a ciência das substâncias, suas propriedades e transformações. .
Ou seja, se nada acontecer com as substâncias ao nosso redor, isso não se aplica à química. Mas o que significa "nada acontece"? Se uma tempestade de repente nos pegou no campo e todos nós ficamos molhados, como se costuma dizer, “até a pele”, isso não é uma transformação: afinal, as roupas estavam secas, mas ficaram molhadas.

Se, por exemplo, você pegar um prego de ferro, processá-lo com uma lima e depois montar limalha de ferro (Fe) , então isso também não é uma transformação: havia um prego - tornou-se pó. Mas se depois disso montar o aparelho e segurar obtenção de oxigênio (O 2): aquecer permanganato de potássio(KMpo 4) e coletar oxigênio em um tubo de ensaio e, em seguida, colocar essas limalhas de ferro aquecidas “a vermelho”, então elas se acenderão com uma chama brilhante e, após a combustão, se transformarão em um pó marrom. E isso também é uma transformação. Então, onde está a química? Apesar de nestes exemplos a forma (prego de ferro) e o estado da roupa (seco, molhado) mudarem, não são transformações. O fato é que o próprio prego, como era uma substância (ferro), permaneceu assim, apesar de sua forma diferente, e nossas roupas absorveram a água da chuva e depois evaporou na atmosfera. A água em si não mudou. Então, o que são transformações em termos de química?

Do ponto de vista da química, as transformações são fenômenos que são acompanhados por uma mudança na composição de uma substância. Vamos pegar o mesmo prego como exemplo. Não importa a forma que tomou depois de ser arquivada, mas depois de ser coletada limalha de ferro colocado em uma atmosfera de oxigênio - transformou-se em óxido de ferro(Fe 2 O 3 ) . Então, algo realmente mudou? Sim, tem. Havia uma substância nas unhas, mas sob a influência do oxigênio uma nova substância foi formada - óxido de elemento glândula. equação molecular esta transformação pode ser representada pelos seguintes símbolos químicos:

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

Para uma pessoa não iniciada em química, as perguntas surgem imediatamente. Qual é a "equação molecular", o que é Fe? Por que existem números "4", "3", "2"? Quais são os pequenos números "2" e "3" na fórmula Fe 2 O 3? Isso significa que chegou a hora de organizar as coisas em ordem.

Sinais de elementos químicos.

Apesar de começarem a estudar química na 8ª série, e algumas até antes, muitas pessoas conhecem o grande químico russo D. I. Mendeleev. E, claro, sua famosa "Tabela Periódica de Elementos Químicos". Caso contrário, mais simplesmente, é chamado de "Tabela de Mendeleev".

Nesta tabela, na ordem apropriada, os elementos estão localizados. Até hoje, são conhecidos cerca de 120. Os nomes de muitos elementos nos são conhecidos há muito tempo. São eles: ferro, alumínio, oxigênio, carbono, ouro, silício. Anteriormente, usávamos essas palavras sem hesitação, identificando-as com objetos: um parafuso de ferro, fio de alumínio, oxigênio na atmosfera, um anel de ouro, etc. etc. Mas, na verdade, todas essas substâncias (parafuso, fio, anel) consistem em seus respectivos elementos. Todo o paradoxo é que o elemento não pode ser tocado, apanhado. Como assim? Eles estão na tabela periódica, mas você não pode pegá-los! Sim, exatamente. Um elemento químico é um conceito abstrato (isto é, abstrato), e é usado em química, no entanto, como em outras ciências, para cálculos, compilação de equações e resolução de problemas. Cada elemento difere do outro na medida em que é caracterizado por sua própria configuração eletrônica de um átomo. O número de prótons no núcleo de um átomo é igual ao número de elétrons em seus orbitais. Por exemplo, o hidrogênio é o elemento #1. Seu átomo consiste em 1 próton e 1 elétron. O hélio é o elemento número 2. Seu átomo consiste em 2 prótons e 2 elétrons. O lítio é o elemento número 3. Seu átomo consiste em 3 prótons e 3 elétrons. Darmstadtium - elemento número 110. Seu átomo consiste em 110 prótons e 110 elétrons.

Cada elemento é denotado por um certo símbolo, letras latinas, e tem uma certa leitura na tradução do latim. Por exemplo, o hidrogênio tem o símbolo "N", leia-se "hidrogênio" ou "cinzas". O silício tem o símbolo "Si" lido como "silício". Mercúrio tem um símbolo "Hg" e é lido como "hydrargyrum". etc. Todas essas designações podem ser encontradas em qualquer livro de química para a 8ª série. Para nós, agora, o principal é entender que, ao compilar equações químicas, é necessário operar com os símbolos indicados dos elementos.

Substâncias simples e complexas.

Denotando várias substâncias com símbolos únicos de elementos químicos (Hg mercúrio, Fe ferro, Cu cobre, Zn zinco, Al alumínio) denotamos essencialmente substâncias simples, isto é, substâncias constituídas por átomos do mesmo tipo (contendo o mesmo número de prótons e nêutrons em um átomo). Por exemplo, se as substâncias de ferro e enxofre interagem, a equação terá a seguinte forma:

Fe + S = FeS (2)

Substâncias simples incluem metais (Ba, K, Na, Mg, Ag), bem como não metais (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). E você deve prestar atenção
atenção especial ao fato de que todos os metais são indicados por símbolos simples: K, Ba, Ca, Al, V, Mg, etc., e não metais - seja por símbolos simples: C, S, P ou podem ter índices diferentes que indique sua estrutura molecular: H 2 , Cl 2 , O 2 , J 2 , P 4 , S 8 . No futuro, isso será de grande importância na formulação de equações. Não é difícil adivinhar que substâncias complexas são substâncias formadas por átomos de diferentes tipos, por exemplo,

1). Óxidos:
óxido de alumínio Al 2 O 3,

óxido de sódio Na2O
óxido de cobre CuO,
óxido de zinco ZnO
óxido de titânio Ti2O3,
monóxido de carbono ou monóxido de carbono (+2) CO
óxido de enxofre (+6) SO 3

2). Razões:
hidróxido de ferro(+3) Fe (OH) 3,
hidróxido de cobre Cu(OH)2,
hidróxido de potássio ou alcalino de potássio KOH,
hidróxido de sódio NaOH.

3). Ácidos:
ácido clorídrico HCl
ácido sulfuroso H2SO3,
Ácido nítrico HNO3

4). Sais:
tiossulfato de sódio Na 2 S 2 O 3,
sulfato de sódio ou sal de Glauber Na2SO4,
carbonato de cálcio ou calcário CaCO3,
cloreto de cobre CuCl 2

5). matéria orgânica:
acetato de sódio CH3COOHa,
metano CH 4,
acetileno C2H2,
glicose C 6 H 12 O 6

Finalmente, depois de esclarecer a estrutura de várias substâncias, podemos começar a escrever equações químicas.

Equação química.

A palavra “equação” em si é derivada da palavra “equalizar”, ou seja, dividir algo em partes iguais. Na matemática, as equações são quase a própria essência dessa ciência. Por exemplo, você pode dar uma equação tão simples na qual os lados esquerdo e direito serão iguais a "2":

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

E nas equações químicas, o mesmo princípio: os lados esquerdo e direito da equação devem corresponder ao mesmo número de átomos, os elementos que participam deles. Ou, se uma equação iônica é dada, então nela número de partículas também deve atender a esse requisito. Uma equação química é um registro condicional de uma reação química usando fórmulas químicas e sinais matemáticos. Uma equação química reflete inerentemente uma determinada reação química, ou seja, o processo de interação de substâncias, durante o qual surgem novas substâncias. Por exemplo, é necessário escreva uma equação molecular reações que participam cloreto de bário BaCl2 e ácido sulfúrico H 2 SO 4. Como resultado desta reação, um precipitado insolúvel é formado - Sulfato de Bário BaSO4 e ácido clorídrico Hcl:

ВаСl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2 НCl (3)

Antes de tudo, é necessário entender que o grande número “2” na frente da substância HCl é chamado de coeficiente, e os pequenos números “2”, “4” sob as fórmulas ВаСl 2, H 2 SO 4 , BaSO 4 são chamados de índices. Tanto os coeficientes quanto os índices nas equações químicas desempenham o papel de fatores, não de termos. Para escrever corretamente uma equação química, é necessário organizar os coeficientes na equação de reação. Agora vamos começar a contar os átomos dos elementos nos lados esquerdo e direito da equação. No lado esquerdo da equação: a substância BaCl 2 contém 1 átomo de bário (Ba), 2 átomos de cloro (Cl). Na substância H 2 SO 4: 2 átomos de hidrogênio (H), 1 átomo de enxofre (S) e 4 átomos de oxigênio (O). No lado direito da equação: na substância BaSO 4 há 1 átomo de bário (Ba) 1 átomo de enxofre (S) e 4 átomos de oxigênio (O), na substância HCl: 1 átomo de hidrogênio (H) e 1 átomo de cloro (Cl). Daí segue que no lado direito da equação o número de átomos de hidrogênio e cloro é metade do que no lado esquerdo. Portanto, antes da fórmula HCl no lado direito da equação, é necessário colocar o coeficiente "2". Se somarmos agora o número de átomos dos elementos envolvidos nesta reação, tanto à esquerda como à direita, obtemos o seguinte equilíbrio:

Em ambas as partes da equação, o número de átomos dos elementos que participam da reação são iguais, portanto está correto.

Equação química e reações químicas

Como já descobrimos, as equações químicas são um reflexo das reações químicas. As reações químicas são fenômenos em que ocorre a transformação de uma substância em outra. Entre sua diversidade, dois tipos principais podem ser distinguidos:

1). Reações de conexão
2). reações de decomposição.

A grande maioria das reações químicas pertence a reações de adição, uma vez que raramente podem ocorrer mudanças em sua composição com uma única substância se ela não for submetida a influências externas (dissolução, aquecimento, luz). Nada caracteriza um fenômeno químico, ou reação, tanto quanto as mudanças que ocorrem quando duas ou mais substâncias interagem. Tais fenômenos podem ocorrer espontaneamente e ser acompanhados por aumento ou diminuição da temperatura, efeitos de luz, mudança de cor, sedimentação, liberação de produtos gasosos, ruído.

Para maior clareza, apresentamos várias equações que refletem os processos de reações compostas, durante as quais obtemos Cloreto de Sódio(NaCl), cloreto de zinco(ZnCl2), cloreto de prata precipitado(AgCl), cloreto de alumínio(AlCl3)

Cl 2 + 2Nà = 2NaCl (4)

CuCl 2 + Zn \u003d ZnCl 2 + Cu (5)

AgNO 3 + KCl \u003d AgCl + 2KNO 3 (6)

3HCl + Al(OH) 3 \u003d AlCl 3 + 3H 2 O (7)

Entre as reações do composto, as seguintes devem ser especialmente notadas : substituição (5), intercâmbio (6), e como um caso especial da reação de troca, a reação neutralização (7).

As reações de substituição incluem aquelas em que átomos de uma substância simples substituem os átomos de um dos elementos de uma substância complexa. No exemplo (5), os átomos de zinco substituem os átomos de cobre da solução de CuCl 2 , enquanto o zinco passa para o sal solúvel de ZnCl 2 e o cobre é liberado da solução no estado metálico.

As reações de troca são aquelas reações nas quais duas substâncias complexas trocam seus constituintes. No caso da reação (6), os sais solúveis de AgNO 3 e KCl, quando ambas as soluções são drenadas, formam um precipitado insolúvel do sal de AgCl. Ao mesmo tempo, eles trocam suas partes constituintes - cátions e ânions. Os cátions de potássio K + estão ligados aos ânions NO 3 e os cátions de prata Ag + - aos ânions Cl -.

Um caso especial e particular de reações de troca é a reação de neutralização. As reações de neutralização são reações nas quais os ácidos reagem com as bases para formar sal e água. No exemplo (7), o ácido clorídrico HCl reage com a base Al(OH) 3 para formar sal de AlCl 3 e água. Neste caso, os cátions de alumínio Al 3+ da base são trocados por ânions Cl - do ácido. Como resultado, acontece neutralização do ácido clorídrico.

As reações de decomposição incluem aquelas em que duas ou mais novas substâncias simples ou complexas, mas de composição mais simples, são formadas a partir de uma substância complexa. Como reações, pode-se citar aquelas em processo de 1) decomposição. nitrato de potássio(KNO 3) com a formação de nitrito de potássio (KNO 2) e oxigênio (O 2); 2). Permanganato de potássio(KMnO 4): forma-se manganato de potássio (K 2 MnO 4), óxido de manganês(MnO 2) e oxigênio (O 2); 3). carbonato de cálcio ou mármore; no processo são formados carbônicogás(CO2) e óxido de cálcio(Cao)

2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (10)

Na reação (8), uma substância complexa e uma substância simples são formadas a partir de uma substância complexa. Na reação (9) existem dois complexos e um simples. Na reação (10) há duas substâncias complexas, mas de composição mais simples

Todas as classes de substâncias complexas sofrem decomposição:

1). Óxidos: óxido de prata 2Ag2O = 4Ag + O2 (11)

2). Hidróxidos: hidróxido de ferro 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)

3). Ácidos: ácido sulfúrico H 2 SO 4 \u003d SO 3 + H 2 O (13)

4). Sais: carbonato de cálcio CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (14)

5). matéria orgânica: fermentação alcoólica da glicose

C 6 H 12 O 6 \u003d 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)

De acordo com outra classificação, todas as reações químicas podem ser divididas em dois tipos: reações que ocorrem com a liberação de calor, são chamadas exotérmico, e reações que acompanham a absorção de calor - endotérmico. O critério para tais processos é efeito térmico da reação. Como regra, as reações exotérmicas incluem reações de oxidação, i.e. interações com oxigênio combustão de metano:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q (16)

e às reações endotérmicas - reações de decomposição, já dadas acima (11) - (15). O sinal Q no final da equação indica se o calor é liberado durante a reação (+Q) ou absorvido (-Q):

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 - Q (17)

Você também pode considerar todas as reações químicas de acordo com o tipo de mudança no grau de oxidação dos elementos envolvidos em suas transformações. Por exemplo, na reação (17), os elementos que participam dela não mudam seus estados de oxidação:

Ca +2 C +4 O 3 -2 \u003d Ca +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)

E na reação (16), os elementos mudam seus estados de oxidação:

2Mg 0 + O 2 0 \u003d 2Mg +2 O -2

Esses tipos de reações são redox . Eles serão considerados separadamente. Para formular equações para reações desse tipo, é necessário usar método de meia reação e aplique equação de equilíbrio eletrônico.

Depois de trazer vários tipos de reações químicas, você pode prosseguir para o princípio de compilação de equações químicas, ou seja, a seleção de coeficientes em suas partes esquerda e direita.

Mecanismos de compilação de equações químicas.

Qualquer que seja o tipo a que esta ou aquela reação química pertença, seu registro (equação química) deve corresponder à condição de igualdade do número de átomos antes da reação e depois da reação.

Existem equações (17) que não requerem ajuste, ou seja, colocação de coeficientes. Mas na maioria dos casos, como nos exemplos (3), (7), (15), é necessário realizar ações que visem igualar os lados esquerdo e direito da equação. Que princípios devem ser seguidos nesses casos? Existe algum sistema na seleção de coeficientes? Existe, e nenhum. Esses sistemas incluem:

1). Seleção de coeficientes de acordo com as fórmulas dadas.

2). Compilação de acordo com as valências dos reagentes.

3). Compilação de acordo com os estados de oxidação dos reagentes.

No primeiro caso, assume-se que conhecemos as fórmulas dos reagentes antes e depois da reação. Por exemplo, dada a seguinte equação:

N 2 + O 2 → N 2 O 3 (19)

É geralmente aceito que até que a igualdade entre os átomos dos elementos antes e depois da reação seja estabelecida, o sinal de igual (=) não é colocado na equação, mas é substituído por uma seta (→). Agora vamos ao balanceamento real. No lado esquerdo da equação há 2 átomos de nitrogênio (N 2) e dois átomos de oxigênio (O 2), e no lado direito há dois átomos de nitrogênio (N 2) e três átomos de oxigênio (O 3). Não é necessário equalizá-lo pelo número de átomos de nitrogênio, mas pelo oxigênio é necessário alcançar a igualdade, pois dois átomos participaram antes da reação e após a reação havia três átomos. Vamos fazer o seguinte diagrama:

antes da reação após a reação
O 2 O 3

Vamos definir o menor múltiplo entre os números dados de átomos, será "6".

O 2 O 3
\ 6 /

Divida este número no lado esquerdo da equação do oxigênio por "2". Obtemos o número "3", colocamos na equação a ser resolvida:

N 2 + 3O 2 → N 2 O 3

Também dividimos o número "6" do lado direito da equação por "3". Obtemos o número "2", basta colocá-lo na equação a ser resolvida:

N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3

O número de átomos de oxigênio nas partes esquerda e direita da equação tornou-se igual, respectivamente, 6 átomos:

Mas o número de átomos de nitrogênio em ambos os lados da equação não corresponderá:

No lado esquerdo há dois átomos, no lado direito há quatro átomos. Portanto, para alcançar a igualdade, é necessário dobrar a quantidade de nitrogênio no lado esquerdo da equação, colocando o coeficiente "2":

Assim, a igualdade para o nitrogênio é observada e, em geral, a equação terá a forma:

2N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3

Agora na equação, em vez de uma seta, você pode colocar um sinal de igual:

2N 2 + 3O 2 \u003d 2N 2 O 3 (20)

Vamos dar outro exemplo. A seguinte equação de reação é dada:

P + Cl 2 → PCl 5

No lado esquerdo da equação há 1 átomo de fósforo (P) e dois átomos de cloro (Cl 2), e no lado direito há um átomo de fósforo (P) e cinco átomos de oxigênio (Cl 5). Não é necessário equalizá-lo pelo número de átomos de fósforo, mas para o cloro é necessário alcançar a igualdade, pois dois átomos participaram antes da reação e após a reação havia cinco átomos. Vamos fazer o seguinte diagrama:

antes da reação após a reação
Cl 2 Cl 5

Vamos definir o menor múltiplo entre os números dados de átomos, será "10".

Cl 2 Cl 5
\ 10 /

Divida este número no lado esquerdo da equação do cloro por "2". Obtemos o número "5", colocamos na equação a ser resolvida:

Р + 5Cl 2 → РCl 5

Também dividimos o número "10" do lado direito da equação por "5". Obtemos o número "2", basta colocá-lo na equação a ser resolvida:

Р + 5Cl 2 → 2РCl 5

O número de átomos de cloro nas partes esquerda e direita da equação tornou-se igual, respectivamente, 10 átomos:

Mas o número de átomos de fósforo em ambos os lados da equação não corresponderá:

Portanto, para alcançar a igualdade, é necessário dobrar a quantidade de fósforo no lado esquerdo da equação, colocando o coeficiente "2":

Assim, a igualdade para o fósforo é observada e, em geral, a equação terá a forma:

2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)

Ao escrever equações por valência Deve ser dado definição de valência e defina valores para os elementos mais famosos. A valência é um dos conceitos utilizados anteriormente, atualmente não utilizado em vários programas escolares. Mas com sua ajuda é mais fácil explicar os princípios da compilação de equações de reações químicas. Por valência entende-se o número de ligações químicas que um átomo pode formar com outro, ou outros átomos . A valência não tem sinal (+ ou -) e é indicada por algarismos romanos, geralmente acima dos símbolos dos elementos químicos, por exemplo:

De onde vêm esses valores? Como aplicá-los na preparação de equações químicas? Os valores numéricos das valências dos elementos coincidem com o número do grupo do sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev (Tabela 1).

Para outros elementos valores de valência podem ter outros valores, mas nunca maiores que o número do grupo em que estão localizados. Além disso, para números pares de grupos (IV e VI), as valências dos elementos assumem apenas valores pares, e para os ímpares, podem ter valores pares e ímpares (Tabela.2).

Claro, existem exceções aos valores de valência para alguns elementos, mas em cada caso específico, esses pontos geralmente são especificados. Agora vamos considerar o princípio geral da compilação de equações químicas para determinadas valências de certos elementos. Na maioria das vezes, esse método é aceitável no caso de compilar equações para reações químicas de combinação de substâncias simples, por exemplo, ao interagir com oxigênio ( reações de oxidação). Suponha que você queira exibir a reação de oxidação alumínio. Mas lembre-se que os metais são denotados por átomos únicos (Al), e os não metais que estão em estado gasoso - com índices "2" - (O 2). Primeiro, escrevemos o esquema geral da reação:

Al + O 2 → AlO

Nesta fase, ainda não se sabe qual deve ser a grafia correta para alumina. E é precisamente nesta fase que o conhecimento das valências dos elementos virá em nosso auxílio. Para alumínio e oxigênio, os colocamos acima da fórmula proposta para este óxido:

IIIIII
Al O

Depois disso, "cruzar"-sobre-"cruzar" esses símbolos dos elementos colocarão os índices correspondentes abaixo:

IIIIII
Al 2 O 3

Composição de um composto químico Al2O3 determinado. O esquema adicional da equação da reação terá a forma:

Al + O 2 → Al 2 O 3

Resta apenas equalizar as partes esquerda e direita. Procedemos da mesma forma que no caso de formular a equação (19). Equalizamos o número de átomos de oxigênio, recorrendo a encontrar o menor múltiplo:

antes da reação após a reação

O 2 O 3
\ 6 /

Divida este número no lado esquerdo da equação do oxigênio por "2". Obtemos o número "3", colocamos na equação a ser resolvida. Também dividimos o número "6" do lado direito da equação por "3". Obtemos o número "2", basta colocá-lo na equação a ser resolvida:

Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Para alcançar a igualdade para o alumínio, é necessário ajustar sua quantidade no lado esquerdo da equação, definindo o coeficiente "4":

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Assim, a igualdade para alumínio e oxigênio é observada e, em geral, a equação terá a forma final:

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3 (22)

Usando o método de valência, é possível prever qual substância é formada no decorrer de uma reação química, como será sua fórmula. Suponha que nitrogênio e hidrogênio com as valências correspondentes III e I entraram na reação do composto. Vamos escrever o esquema geral da reação:

N 2 + H 2 → NH

Para nitrogênio e hidrogênio, colocamos as valências sobre a fórmula proposta deste composto:

Como antes, "cross"-on-"cross" para esses símbolos de elementos, colocamos os índices correspondentes abaixo:

IIII
N H 3

O esquema adicional da equação da reação terá a forma:

N 2 + H 2 → NH 3

Equalizando da forma já conhecida, através do menor múltiplo para o hidrogênio, igual a “6”, obtemos os coeficientes desejados, e a equação como um todo:

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 (23)

Ao compilar equações para estados de oxidação substâncias reagentes, deve-se lembrar que o grau de oxidação de um elemento é o número de elétrons recebidos ou cedidos no processo de uma reação química. O estado de oxidação em compostos basicamente, coincide numericamente com os valores das valências do elemento. Mas eles diferem em sinal. Por exemplo, para o hidrogênio, a valência é I e o estado de oxidação é (+1) ou (-1). Para o oxigênio, a valência é II e o estado de oxidação é (-2). Para nitrogênio, as valências são I, II, III, IV, V e os estados de oxidação são (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) , etc. Os estados de oxidação dos elementos mais comumente usados ​​nas equações são mostrados na Tabela 3.

No caso de reações compostas, o princípio de compilar equações em termos de estados de oxidação é o mesmo que compilar em termos de valências. Por exemplo, vamos dar a equação da reação para a oxidação do cloro com oxigênio, na qual o cloro forma um composto com estado de oxidação +7. Vamos escrever a equação proposta:

Cl 2 + O 2 → ClO

Colocamos os estados de oxidação dos átomos correspondentes sobre o composto ClO proposto:

Como nos casos anteriores, estabelecemos que o fórmula composta terá a forma:

7 -2
Cl 2 O 7

A equação da reação terá a seguinte forma:

Cl 2 + O 2 → Cl 2 O 7

Equalizando para o oxigênio, encontrando o menor múltiplo entre dois e sete, igual a "14", finalmente estabelecemos a igualdade:

2Cl 2 + 7O 2 \u003d 2Cl 2 O 7 (24)

Um método ligeiramente diferente deve ser usado com estados de oxidação ao compilar reações de troca, neutralização e substituição. Em alguns casos, é difícil descobrir: quais compostos são formados durante a interação de substâncias complexas?

Como você sabe o que acontece em uma reação?

De fato, como você sabe: que produtos de reação podem surgir no curso de uma reação específica? Por exemplo, o que é formado quando o nitrato de bário e o sulfato de potássio reagem?

Ba (NO 3) 2 + K 2 SO 4 →?

Talvez VAC 2 (NO 3) 2 + SO 4? Ou Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Ou outra coisa? Claro, durante esta reação, os compostos são formados: BaSO 4 e KNO 3. E como isso é conhecido? E como escrever fórmulas de substâncias? Vamos começar com o que é mais frequentemente esquecido: o próprio conceito de "reação de troca". Isso significa que nessas reações, as substâncias mudam umas com as outras em partes constituintes. Uma vez que as reações de troca são realizadas principalmente entre bases, ácidos ou sais, as partes com as quais elas vão mudar são cátions metálicos (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), íons H + ou OH -, aniões - resíduos ácidos, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). Em geral, a reação de troca pode ser dada na seguinte notação:

Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)

Onde Kt1 e Kt2 são os cátions metálicos (1) e (2), e An1 e An2 são os ânions (1) e (2) correspondentes a eles. Nesse caso, deve-se levar em consideração que nos compostos antes da reação e após a reação, os cátions são sempre instalados em primeiro lugar e os ânions - em segundo. Portanto, se reagir Cloreto de Potássio e nitrato de prata, ambos em solução

KCl + AgNO 3 →

então, no processo, as substâncias KNO 3 e AgCl são formadas e a equação correspondente assumirá a forma:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl (26)

Nas reações de neutralização, prótons de ácidos (H +) se combinam com ânions hidroxila (OH -) para formar água (H 2 O):

HCl + KOH \u003d KCl + H 2 O (27)

Os estados de oxidação dos cátions metálicos e as cargas dos ânions dos resíduos ácidos estão indicados na tabela de solubilidade das substâncias (ácidos, sais e bases em água). Os cátions metálicos são mostrados horizontalmente e os ânions de resíduos ácidos são mostrados verticalmente.

Com base nisso, ao compilar a equação da reação de troca, primeiro é necessário estabelecer os estados de oxidação das partículas que recebem neste processo químico em seu lado esquerdo. Por exemplo, você precisa escrever uma equação para a interação entre cloreto de cálcio e carbonato de sódio. Vamos traçar o esquema inicial para esta reação:

CaCl + NaCO 3 →

Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →

Tendo realizado a já conhecida ação “cruzar” para “cruzar”, determinamos as fórmulas reais das substâncias iniciais:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 →

Com base no princípio de troca de cátions e ânions (25), estabelecemos as fórmulas preliminares das substâncias formadas durante a reação:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + NaCl

Colocamos as cargas correspondentes sobre seus cátions e ânions:

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

Fórmulas de substâncias estão escritos corretamente, de acordo com as cargas de cátions e ânions. Vamos fazer uma equação completa igualando as partes esquerda e direita dela em termos de sódio e cloro:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 + 2NaCl (28)

Como outro exemplo, aqui está a equação para a reação de neutralização entre hidróxido de bário e ácido fosfórico:

VaON + NPO 4 →

Colocamos as cargas correspondentes sobre cátions e ânions:

Ba 2+ OH - + H + RO 4 3- →

Vamos definir as fórmulas reais das substâncias iniciais:

Va (OH) 2 + H 3 RO 4 →

Com base no princípio de troca de cátions e ânions (25), estabelecemos as fórmulas preliminares das substâncias formadas durante a reação, levando em consideração que na reação de troca, uma das substâncias deve necessariamente ser a água:

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

Vamos determinar o registro correto da fórmula do sal formado durante a reação:

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

Equacione o lado esquerdo da equação para o bário:

3VA (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O

Como no lado direito da equação o resíduo de ácido fosfórico é tomado duas vezes, (PO 4) 2, então no lado esquerdo também é necessário dobrar sua quantidade:

3VA (OH) 2 + 2H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O

Resta igualar o número de átomos de hidrogênio e oxigênio no lado direito da água. Como o número total de átomos de hidrogênio à esquerda é 12, à direita também deve corresponder a doze, portanto, antes da fórmula da água, é necessário coloque um coeficiente"6" (pois já existem 2 átomos de hidrogênio na molécula de água). Para o oxigênio, a igualdade também é observada: à esquerda 14 e à direita 14. Assim, a equação tem a forma correta de escrita:

3Ва (ОН) 2 + 2Н 3 РО 4 → Ва 3 (РО 4) 2 + 6Н 2 O (29)

Possibilidade de reações químicas

O mundo é feito de uma grande variedade de substâncias. O número de variantes de reações químicas entre eles também é incalculável. Mas podemos, tendo escrito esta ou aquela equação no papel, afirmar que uma reação química corresponderá a ela? Há um equívoco de que se o direito organizar probabilidades na equação, então será viável na prática. Por exemplo, se tomarmos solução de ácido sulfúrico e cair nele zinco, então podemos observar o processo de evolução do hidrogênio:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 (30)

Mas se o cobre for colocado na mesma solução, o processo de evolução do gás não será observado. A reação não é viável.

Cu + H 2 SO 4 ≠

Se o ácido sulfúrico concentrado for tomado, ele reagirá com o cobre:

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)

Na reação (23) entre os gases nitrogênio e hidrogênio, equilíbrio termodinâmico, Essa. quantas moléculas amônia NH 3 é formada por unidade de tempo, o mesmo número deles se decompõe novamente em nitrogênio e hidrogênio. Mudança no equilíbrio químico pode ser alcançado aumentando a pressão e diminuindo a temperatura

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3

Se você pegar solução de hidróxido de potássio e despeje sobre ele solução de sulfato de sódio, então nenhuma mudança será observada, a reação não será viável:

KOH + Na 2 SO 4 ≠

Solução de cloreto de sódio ao interagir com o bromo, não forma bromo, apesar de esta reação poder ser atribuída a uma reação de substituição:

NaCl + Br2 ≠

Quais são as razões para tais discrepâncias? O fato é que não basta apenas definir corretamente fórmulas compostas, você precisa conhecer as especificidades da interação de metais com ácidos, usar habilmente a tabela de solubilidade de substâncias, conhecer as regras de substituição na série de atividade de metais e halogênios. Este artigo descreve apenas os princípios mais básicos de como organizar os coeficientes nas equações de reação, como escreva equações moleculares, como determinar a composição de um composto químico.

A química, como ciência, é extremamente diversa e multifacetada. Este artigo reflete apenas uma pequena parte dos processos que ocorrem no mundo real. Tipos, equações termoquímicas, eletrólise, processos de síntese orgânica e muito, muito mais. Mas mais sobre isso em artigos futuros.

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Para caracterizar uma determinada reação química, é necessário poder fazer um registro que exiba as condições para o curso de uma reação química, mostre quais substâncias reagiram e quais se formaram. Para isso, são utilizados esquemas de reações químicas.

Esquema de uma reação química- um registro condicional mostrando quais substâncias entram na reação, quais produtos de reação são formados, bem como as condições para que a reação ocorra. Considere, como exemplo, a reação da interação de carvão e oxigênio. Esquema esta reação é escrita da seguinte forma:

C + O2 → CO2

carvão reage com oxigênio para formar dióxido de carbono

Carbono e oxigênio- nesta reação, os reagentes e o dióxido de carbono resultante é o produto da reação. Sinal " → ” denota o progresso da reação. Muitas vezes, as condições sob as quais a reação ocorre estão escritas acima da seta.

• Sinal « t° → » significa que a reação prossegue quando aquecida.
• Sinal "R →" significa pressão
• Sinal «hv→»- que a reação ocorre sob a influência da luz. Também acima da seta pode indicar substâncias adicionais envolvidas na reação.
• Por exemplo, "O2 →". Se uma substância gasosa é formada como resultado de uma reação química, no esquema de reação, após a fórmula dessa substância, o sinal “ → ". Se um precipitado se formar durante o curso da reação, isso é indicado pelo sinal " → ».
• Por exemplo, quando o pó de giz é aquecido (contém uma substância com a fórmula química CaCO3), duas substâncias são formadas: cal viva CaO e dióxido de carbono. O esquema de reação é escrito da seguinte forma:

СaCO3 t° → CaO + CO2

Assim, o gás natural, composto principalmente de metano CH4, quando aquecido a 1500 ° C, se transforma em outros dois gases: hidrogênio H2 e acetileno C2H2. O esquema de reação é escrito da seguinte forma:

CH4 t° → C2H2 + H2.

É importante não apenas ser capaz de elaborar esquemas de reações químicas, mas também entender o que elas significam. Considere outro esquema de reação:

Corrente elétrica H2O → H2 + O2

Este esquema significa que, sob a influência de uma corrente elétrica, a água se decompõe em duas substâncias gasosas simples: hidrogênio e oxigênio. O esquema de uma reação química é uma confirmação da lei de conservação da massa e mostra que os elementos químicos não desaparecem durante uma reação química, mas apenas se reorganizam em novos compostos químicos.

Equações de reações químicas

De acordo com a lei de conservação de massa, a massa inicial dos produtos é sempre igual à massa dos reagentes obtidos. O número de átomos dos elementos antes e depois da reação é sempre o mesmo, os átomos apenas se reorganizam e formam novas substâncias. Vamos voltar aos esquemas de reação escritos anteriormente:

СaCO3 t° → CaO + CO2

C + O2CO2.

Nesses esquemas de reação, o sinal " → ” pode ser substituído pelo sinal “=”, pois é claro que o número de átomos antes e depois das reações é o mesmo. As entradas ficarão assim:

СaCO3 = CaO + CO2

C + O2 = CO2.

São esses registros que são chamados de equações de reações químicas, ou seja, são registros de esquemas de reação em que o número de átomos antes e depois da reação é o mesmo.

equação de reação química- registro condicional de uma reação química por meio de fórmulas químicas, que corresponde à lei de conservação da massa de uma substância

Se considerarmos os outros esquemas de equações dados anteriormente, podemos ver que em À primeira vista, a lei da conservação da massa não é cumprida neles:

CH4 t° → C2H2 + H2.

Pode-se ver que no lado esquerdo do diagrama há um átomo de carbono e no lado direito há dois. Os átomos de hidrogênio são divididos igualmente e há quatro deles nas partes esquerda e direita. Vamos transformar este diagrama em uma equação. Para isso é necessário igualar o número de átomos de carbono. Equalize reações químicas usando coeficientes que são escritos na frente das fórmulas das substâncias. Obviamente, para que o número de átomos de carbono fique igual à esquerda e à direita, do lado esquerdo do diagrama, antes da fórmula do metano, é necessário colocar coeficiente 2:

2CH4 t° → C2H2 + H2

Pode-se ver que os átomos de carbono à esquerda e à direita estão agora igualmente divididos, dois cada. Mas agora o número de átomos de hidrogênio não é o mesmo. No lado esquerdo de sua equação 2∙4 = 8. Existem 4 átomos de hidrogênio no lado direito da equação (dois deles na molécula de acetileno e mais dois na molécula de hidrogênio). Se você colocar um coeficiente na frente do acetileno, a igualdade dos átomos de carbono será violada. Colocamos um coeficiente 3 na frente da molécula de hidrogênio:

2CH4 = C2H2 + 3H2

Agora, o número de átomos de carbono e hidrogênio em ambos os lados da equação é o mesmo. A lei da conservação da massa está cumprida! Vamos considerar outro exemplo. esquema de reação Na + H2O → NaOH + H2 precisa ser convertida em uma equação. Neste esquema, o número de átomos de hidrogênio é diferente. Há dois à esquerda e dois à direita três átomos. Coloque um fator de 2 antes NaOH.

Na + H2O → 2NaOH + H2

Então haverá quatro átomos de hidrogênio no lado direito, portanto, o coeficiente 2 deve ser adicionado antes da fórmula da água:

Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Vamos equalizar o número de átomos de sódio:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Agora o número de todos os átomos antes e depois da reação é o mesmo. Assim, podemos concluir: para transformar um esquema de reação química em uma equação de uma reação química, é necessário equalizar o número de todos os átomos que compõem os reagentes e produtos da reação usando coeficientes. Os coeficientes são colocados antes das fórmulas das substâncias. Vamos resumir sobre Equações de Reação Química

• Um esquema de reação química é um registro condicional que mostra quais substâncias reagem, quais produtos de reação são formados, bem como as condições para que a reação ocorra.
• Esquemas de reação usam símbolos que indicam as características de seu curso.
• A equação de uma reação química é um registro condicional de uma reação química por meio de fórmulas químicas, que corresponde à lei de conservação da massa de uma substância
• O esquema de uma reação química é convertido em uma equação colocando os coeficientes na frente das fórmulas das substâncias