Jégből víz, vasból rozsda
A jég olvadásakor a H2O-részecskék közötti rendeződés változik; nem keletkezik más összetételű vegyület. A vas rozsdásodásakor új vasvegyületek képződnek. A fizikai változás és kémiai reakció megkülönböztetéséhez a részecskék azonosságát és a termékeket vizsgáld.
Pezsgés, színváltozás, hőmérséklet-változás, fény és csapadék utalhat reakcióra, de egyik jel sem bizonyíték önmagában: a forrás is buborékos, az oldódás is járhat hőhatással. Az oldódás ráadásul lehet fizikai jellegű, vagy reakcióval kísért, például HCl vízbe kerülésekor protonátadás történik.
Mit mond meg a képlet?
A tapasztalati képlet az elemek legegyszerűbb egész számú atomarányát adja meg. A molekulaképlet egy molekulában az egyes elemek atomjainak tényleges számát mutatja. A glükóz molekulaképlete C6H12O6, tapasztalati képlete CH2O: az arányt 6-tal egyszerűsítettük. Ugyanez a tapasztalati képlet más anyaghoz is tartozhat, ezért önmagában nem azonosít egy vegyületet.
Az ionkristály képlete az ionok arányát írja le: NaCl esetén Na+ : Cl− = 1 : 1. Nem különálló NaCl-molekulákból áll a kristály. A szerkezeti képlet többletinformációt ad: megmutatja az atomok kapcsolódását, az elektronképlet pedig a kötő és nemkötő elektronpárokat is jelöli.
Kidolgozott példa: atomok számlálása zárójeles képletben
Feladat: Hány alumínium-, kén- és oxigénatomot jelöl a 2 Al2(SO4)3 felírás?
Először egy képletegységet számolunk: 2 Al-atom, 3 szulfátionnak megfelelő csoport.
A zárójel utáni 3 az összes benne lévő atomra vonatkozik, ezért 3 S-atom és 3 · 4 = 12 O-atom szerepel.
Az elöl álló 2 az egész képletet szorozza: Al-ból 2 · 2 = 4, S-ből 2 · 3 = 6, O-ból 2 · 3 · 4 = 24 atom.
Az együtthatót, a zárójel szorzóját és az egyes atomok indexét külön lépésben alkalmazzuk.
Az Al2(SO4)3 ionvegyület képletegysége, nem egy elkülönült molekula.
A számolásban a képlet által megadott atomarányt használjuk.
A képletet ne változtasd meg rendezéskor
A 2 H2O jelölés részecskeszinten két vízmolekulát jelent. Az együttható a mólarányt is megadja: a 2 H2 + O2 → 2 H2O egyenlet szerint például 2 mol hidrogénből és 1 mol oxigénből 2 mol víz keletkezhet. A H2O2 viszont más vegyület, hidrogén-peroxid. Az együttható változtatható, az index az anyag azonosságához tartozik. Az egyenletben jelölhető a halmazállapot: (s) szilárd, (l) folyadék, (g) gáz, (aq) vizes oldat. A nyíl fölé kerülhet a melegítés, fény vagy katalizátor.
Hidrogén-peroxid bomlása
2 H2O2 → 2 H2O + O2
Mindkét oldalon 4 H és 4 O atom van. A 2:2:1 arány részecske- vagy mólarány, nem tömegarány.
A hidrogén-peroxid bomlásának atommérlege
Ábra szöveges leírása
| Lépés | Magyarázat |
|---|---|
| Kiindulás | 2 H2O2: 4 H-atom, 4 O-atom |
| Termékek | 2 H2O és 1 O2: 4 H-atom, 4 O-atom |
| Mennyiségi jelentés | 2 mol H2O2-ből 2 mol H2O és 1 mol O2 keletkezhet |
Kidolgozott példa: tömegmegmaradás
Feladat: 68,0 g hidrogén-peroxid teljes bomlásakor mennyi víz és oxigén keletkezik?
M(H2O2)=34,0 gmol.
68,034,0 = 2,00 mol H2O2.
Az egyenlet szerint 2,00 mol víz és 1,00 mol O2 keletkezik.
A termékek tömege 36,0 g és 32,0 g;
összesen 68,0 g.
Nyitott edényben a gáz távozhat, ezért a mérlegen kisebb tömeg marad;
a teljes rendszer tömege ettől megmarad.
Kidolgozott példa: a nátrium-karbonát és sósav reakciója
Feladat: Rendezd a Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O egyenletet, majd ellenőrizd!
Az anyagképletek helyesek, ezeket nem változtatjuk.
A bal oldalon 2 Na szerepel, ezért a NaCl elé 2 kerül.
Most a jobb oldalon 2 Cl van, ezért a HCl elé is 2 kerül.
Így a két hidrogénatomhoz éppen egy H2O tartozik;
a szénatomhoz egy CO2.
A rendezett egyenlet: Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O.
Elemenként ellenőrizve: Na 2–2;
C 1–1;
O 3–3;
H 2–2;
Cl 2–2.
Mindegyik anyag teljes képlete semleges, az össztöltés mindkét oldalon 0.
Az arány 1 : 2 : 2 : 1 : 1.
Ha valamennyi együtthatót ugyanazzal az egész számmal megszorozzuk, szintén rendezett egyenletet kapunk, de általában a legkisebb egész együtthatókat adjuk meg.
Egy reakciónak több neve is lehet
| Szempont | Példa és indok |
|---|---|
| Anyagok száma | Egyesülés: 2 Mg + O2 → 2 MgO. Bomlás: CaCO3 → CaO + CO2. |
| Átadott részecske | Sav–bázis: protonátadás. Redoxi: elektronátadás, illetve oxidációsszám-változás. |
| Megfigyelés | Csapadékképződés: AgCl; gázfejlődés: Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2. |
| Fázisok | Homogén: egy fázisban; heterogén: fázishatáron, például cink és sósav között. |
| Hőhatás | Exoterm: a rendszer hőt ad le. Endoterm: hőt vesz fel. |
Miért kell néha gyújtás egy exoterm reakcióhoz?
A hőfelszabadulás a kezdeti és végső állapot különbségét jelzi. A reakcióindításhoz ettől függetlenül aktiválási gát tartozhat. A gázrészecskéknek megfelelő energiával és térállásban kell találkozniuk. A gyufa segít átjutni a gáton; nem teszi endotermmé az égést. A katalizátor más reakcióutat kínál kisebb gáttal, de nem változtatja meg az adott reakció reakcióhőjét vagy egyensúlyi állandóját.
Felidéző gyakorlás
Miért hibás a víz keletkezését H2 + O2 → H2O2 alakban „rendezni”?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Források
Tankönyvi kapcsolódás
Oktatási Hivatal: Kémia 9–10., I. kötet, 72–75. nyomtatott oldal; 15. lecke. A PDF-ben a nyomtatott oldalszámhoz 1-et adj hozzá.
A magyarázatok, hasonlatok és feladatok önálló feldolgozások. A közép- és emelt szintű követelmények ellenőrzésének alapja az Oktatási Hivatal részletes követelményrendszere.