§5 Химические реакции. Уравнения химических реакций
Известно, что химия – это наука о веществах и их превращениях. В процессе превращений атомы одних веществ образуют другие новые вещества, но не куда не исчезают.
Например, CuO + H2 = Cu + H2O.
В химии такие превращения записываются в виде уравнения химических реакций.
Уравнение химической реакции (химическое уравнение) — это условная запись реакции при помощи химических формул и специальных знаков.
Специальными знаками, которые используются при написании химических реакций, являются:
- «+» (плюс), соединяющий формулы веществ в каждой части уравнения,
- «=» (равно), который связывает левую и правую части уравнения,
- коэффициенты – числа перед формулами веществ, показывают число молекул или формульных единиц.
- знак «↓», если вещество образует осадок, например:
\(\mathrm{AgNO_{3}+HCl=AgCl \downarrow + HNO_{3},}\)
- знак «↑», если в результате реакции образуется газ, например:
\(\mathrm{C+O_{2}=CO_{2} \uparrow}\)
- «+Q» – выделение тепла,
- «-Q» – поглощение тепла.
Часто в уравнениях реакций над знаком «=» указывают условия их протекания: нагревание (t), облучение светом (hv), [simple_tooltip content=’катализатор – это вещество, ускоряющее химическую реакцию, но само в ней не расходуется’]катализатор и другие.
Отличить химическую реакцию от других процессов можно с помощью следующих признаков:
- выделение газа;
- образование осадка;
- растворение осадка;
- изменение цвета;
- выделение теплоты;
- появлению запаха;
- излучению света.
Составлять химические уравнения и производить расчеты по ним нужно, опираясь на закон сохранения массы веществ при химических реакциях. Рассмотрим, как можно составить химическое уравнение, на примере реакции меди с кислородом.
- Слева запишем исходные вещества, справа — продукты реакции. Если веществ два и более, соединяем их знаком «+».
- Между левой и правой частями пока поставим стрелку.
Подобное выражение называют схемой химической реакции. Запишем эту схему при помощи химических формул:
\(\mathrm{Cu+O_{2} \rightarrow CuO}\)
- Число атомов кислорода в левой части схемы равно двум, а в правой — одному. Число атомов каждого элемента до реакции должно быть равно числу атомов этих же элементов после реакции.
- Чтобы уравнять число атомов кислорода в левой и правой частях схемы, перед формулой СuО поставим коэффициент 2:
\(\mathrm{Cu + O_{2} \rightarrow 2CuO}\)
- Теперь число атомов меди после реакции (в правой части) равно двум, а до реакции (в левой части) только одному, поэтому перед формулой меди Сu поставим коэффициент 2.
\(\mathrm{2Cu+O_{2} \rightarrow 2CuO}\)
- В результате произведенных действий число атомов каждого вида в левой и правой частях одинаково, что дает нам основание заменить стрелку на знак «=» (равно). Схема превратилась в уравнение химической реакции.
Обратите внимание: если для протекания реакции требуется повышенная температура, то над знаком равенства нужно поставить значок t (данная реакция протекает при температуре t = 400 – 500 °C).
Типы химических реакций:
1 | Реакции соединения | A + B = AB | |
2 | Реакции разложения | AB = A + B | |
3 | Реакции замещения | A + BC = AC + B | |
4 | Реакции обмена | AB + CD = AD + CB |
Тип реакции разложение – это реакции, в которых из одного исходного вещества образуются несколько продуктов реакции.
\(\mathrm{AB=A+B}\)
Тип реакции соединения – это реакции, в которых из нескольких веществ (простых или сложных) образуется только одно (обязательно сложное) вещество.
Например, \(\mathrm{S+O_{2}\stackrel{t}{=}SO_{2} \uparrow}\)
\(\mathrm{A+B=AB}\)
Тип реакции замещение – это реакции, в ходе которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.
\(\mathrm{AB+С=СB+A}\)
Тип реакции обмен – это реакции между сложными веществами, в результате которой они обмениваются своими составными частями.
\(\mathrm{AB+СD=СB+AD}\)