Back to chapter

3.10:

Reactievergelijkingen

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Chemical Equations

Idiomas

COMPARTILHAR

Chemische reacties omvatten chemische omzettingen van een of meer stoffen in verschillende materialen. Een reactie wordt normaalgesproken weergegeven met behulp van een chemische vergelijking, die chemische formules gebruikt om de betrokken atomen, moleculen of verbindingen weer te geven. De stoffen die aan het begin van een reactie aanwezig zijn en tijdens het proces worden verbruikt, worden reactanten genoemd.Reactanten worden aan de linkerkant van de vergelijking gespecificeerd. De stoffen die tijdens de reactie worden gevormd, worden producten genoemd en worden aan de rechterkant van de vergelijking aangegeven. Een pijl die de reactanten en producten scheidt, geeft de richting van de reactie aan.De verschillende toestanden van materie worden weergegeven met afkortingen tussen haakjes. Een chemische reactie volgt de wet van behoud van massa, waarbij de totale massa van alle deelnemende elementen behouden blijft. Daarom zal het cumulatieve aantal atomen van elk element overeenkomen in zowel de reactanten als de producten.Chemische vergelijkingen worden uitgebalanceerd met behulp van numerieke coëfficiënten om het werkelijke aantal atomen dat bij de reactie is betrokken weer te geven. Het is belangrijk om alleen de numerieke coëfficiënten te wijzigen en niet de numerieke subscripts die de identiteit van een verbinding bepalen, terwijl een chemische vergelijking in evenwicht wordt gehouden. Algemene richtlijnen helpen een chemische vergelijking efficiënt te illustreren en aan te passen.Zo wordt de verbranding van vloeibaar benzoëzuur, waarbij gasvormig kooldioxide en water gevormd wordt, aanvankelijk weergegeven met behulp van een chemische skeletvergelijking. De atomen worden vervolgens in evenwicht gebracht door eerst die in de verbindingen aan te passen, gevolgd door de atomen van vrije elementen. De opname van coëfficiënten zeven en drie voor de formules voor kooldioxide en water brengt de koolstof-en waterstofatomen in evenwicht.Een fractionele coëfficiënt van vijftien bij twee past de zuurstofatomen aan. Breukcoëfficiënten worden omgezet in hele getallen door de volledige vergelijking te vermenigvuldigen met de noemer. Het collectieve aantal atomen van elk element is aan beide zijden gelijk in een uitgebalanceerde vergelijking.In chemische vergelijkingen die reacties vertegenwoordigen waarbij ionische verbindingen betrokken zijn, worden de kationen eerst gebalanceerd, gevolgd door de anionen. Polyatomische ionen zijn altijd als een eenheid in evenwicht. Waterig aluminiumsulfaat reageert bijvoorbeeld met waterig calciumhydroxide en vormt vast aluminiumhydroxide en vast calciumsulfaat.Met behulp van een skeletvergelijking worden de kationen van aluminium en calcium in evenwicht gebracht, gevolgd door de anionen van polyatomische hydroxide-en sulfaationen. Ten slotte worden de coëfficiënten aangepast om een algeheel evenwichtige vergelijking te krijgen.

3.10:

Reactievergelijkingen

Chemical equations represent the identities and relative quantities of substances involved in a chemical reaction. The substances undergoing reaction are called reactants, and their formulas are placed on the left side of the equation. The substances generated by the reaction are called products, and their formulas are placed on the right side of the equation. Plus signs (+) separate individual reactant and product formulas, and an arrow (→) separates the reactant and product (left and right) sides of the equation. The relative numbers of reactant and product species are represented by numerical coefficients, placed immediately to the left of each formula. A coefficient of 1 is typically not usually shown. The smallest possible whole-number coefficients are commonly used in a chemical equation, and they are interpreted as ratios. For example, methane and oxygen react to yield carbon dioxide and water in a 1:2:1:2 ratio. 

Eq1

The ratio indicates that the smallest possible coefficients of methane, oxygen, carbon dioxide, and water are 1, 2, 1, and 2, respectively. The coefficients may be interpreted with regard to any amount (number) unit, and so this equation may be correctly read in many ways, including:

i. One methane molecule and two oxygen molecules react to yield one carbon dioxide molecule and two water molecules.

ii. One mole of methane molecules and 2 moles of oxygen molecules react to yield 1 mole of carbon dioxide molecules and 2 moles of water molecules. 

The physical states of reactants and products in chemical equations very often are indicated with a parenthetical abbreviation following the formulas. Standard abbreviations include ‘s’ for solids, ‘l’ for liquids, ‘g’ for gases, and ‘aq’ for substances dissolved in water.

Balancing equations

In a balanced equation, the numbers of atoms for each element involved in the reaction are the same on the reactant and product sides, thereby satisfying the law of conservation of matter. A balanced equation can be confirmed by adding the numbers of atoms on either side of the arrow and comparing these sums to ensure they are equal. Note that the number of atoms for a given element is calculated by multiplying the coefficient of any formula containing that element by the element’s subscript in the formula. If an element appears in more than one formula on a given side of the equation, the number of atoms represented in each must be computed and then added together.

To balance the equation, the coefficients of the equation may be changed as needed. It is sometimes convenient to use fractions instead of integers as intermediate coefficients in the process of balancing a chemical equation. When balance is achieved, all the equation’s coefficients may then be multiplied by a whole number to convert the fractional coefficients to integers without upsetting the atom balance. 

For example, the reaction of ethane (C2H6) with oxygen yields water and carbon dioxide, which can be represented by the following unbalanced equation:

Eq2

The unbalanced equation contains: 

Atoms Reactant Product Balanced?
C 2 1 No
H 6 2 No
O 2 3 No

To balance the number of carbon atoms and hydrogen atoms, multiply CO2 by the coefficient 2 and multiply H2O by the coefficient 3, respectively. This changes the total number of oxygen atoms on the product to 7. To balance the number of oxygen atoms, multiply oxygen by the fractional coefficient 7/2. This initial balancing of the carbon, hydrogen, and oxygen atoms by changing the coefficients for reactants and products, gives the provisionally balanced equation: 

Eq3

A conventional balanced equation with integer-only coefficients is derived by multiplying each coefficient by 2, to generate the equation:

Eq4

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 4.1: Writing and Balancing Chemical Equations.