المعادلات الكيميائية

بسم الله الرحمن الرحيم

تفاعلات كيميائية تحدث في كل مكان حولنا: عندما نحن على ضوء المباراة، وبدء سيارة، تناول وجبة العشاء، أو المشي الكلب. و التفاعل الكيميائي هو العملية التي من خلالها المواد السندات معا (أو سندات انقطاع)، وعند القيام بذلك، إما الإفراج أو تستهلك طاقة المعادلة الكيميائية هي اختزال أن العلماء استخدامها لوصف التفاعل الكيميائي. دعونا نلقي تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين لتكوين الماء على سبيل المثال. لو كان لدينا وعاء يحتوي على غاز الهيدروجين وأحرقوا هذا في وجود الأكسجين، فإن رد فعل الغازين معا، والإفراج عن الطاقة، لتكوين الماء. لكتابة المعادلة الكيميائية لهذا التفاعل، وسوف نضع المواد المتفاعلة (المواد المتفاعلة) على الجانب الأيسر من المعادلة مع سهم يشير إلى المواد التي يجري تشكيلها على الجانب الأيمن من المعادلة (المنتجات). ونظرا لهذه المعلومات، يمكن للمرء أن يخمن ما هو مكتوب في المعادلة لهذا رد فعل:
H + O H 2 O
علامة الجمع على الجانب الأيسر من المعادلة يعني أن الهيدروجين (H) والأكسجين (O) هي رد فعل. لسوء الحظ، هناك نوعان من المشاكل مع هذه المعادلة الكيميائية. أولا، لأن ذرات ترغب في الحصول على كامل قذائف التكافؤ ، وحيد H أو O ذرات نادرة. في الطبيعة، وجدت كل من الهيدروجين والاوكسجين و ثنائي الذرة الجزيئات ، H 2 و O 2، على التوالي (في جزيئات ثنائية الذرة التي تشكل حصة الذرات الإلكترونات وأكمل بهم التكافؤ قذائف). غاز الهيدروجين، لذلك، وتتألف من جزيئات 2 H؛ غاز الأكسجين يتكون من O 2. تصحيح المعادلة لدينا نحصل على:
H 2 + O 2 H 2 O
لكن لا تزال لدينا مشكلة واحدة. كما هو مكتوب، وهذه معادلة يخبرنا أن واحدا الهيدروجين جزيء (مع ذرات H 2) يتفاعل مع جزيء أكسجين واحدة (ذرتين O) الى شكل واحد جزيء الماء (H 2 مع الذرات وذرة واحدة O). وبعبارة أخرى، يبدو أننا قد فقدت واحدا يا ذرة على طول الطريق! لكتابة المعادلة الكيميائية بشكل صحيح، وعدد من الذرات على الجانب الأيسر من المعادلة الكيميائية يجب أن تكون متوازنة بدقة مع ذرات على الجانب الأيمن من المعادلة. كيف يحدث هذا؟ في واقع الأمر، ذرة يا أننا "فقدت" يتفاعل مع جزيء الثانية من الهيدروجين لتكوين جزيء الثانية من المياه. خلال رد فعل، والسندات، وسمو OO كسر والسندات HO تشكل في جزيئات الماء، كما رأينا في محاكاة أدناه.
تشكيل المياه
محاكاة مفهوم - Reenacts رد الفعل من الهيدروجين والاوكسجين في تشكيل الماء.
( فلاش المطلوبة)
ولذلك فإن معادلة متوازنة:
2H 2 + O 2 2H 2 O
في كتابة المعادلات الكيميائية، وعدد أمام جزيء رمز S '(وتسمى معامل) يشير إلى عدد من جزيئات تشارك في رد الفعل. إذا لم يكن هناك معامل يظهر أمام جزيء، لنا أن نفسر هذا بأنه يعني واحد.
من أجل كتابة المعادلة الكيميائية الصحيحة، يجب علينا تحقيق التوازن بين كل من الذرات على الجانب الأيسر من التفاعل مع ذرات على الجانب الأيمن. دعونا ننظر في مثال آخر. إذا كنت تستخدم موقد غاز لطهي العشاء الخاص، وهناك احتمالات بأن موقد الخاص تحرق الغاز الطبيعي، الذي هو في المقام الأول الميثان. الميثان (CH 4) هو جزيء يحتوي على أربع ذرات الهيدروجين المستعبدين إلى ذرة كربون واحدة. عند إشعال الموقد، كنت توريد تفعيل الطاقة لبدء رد فعل من غاز الميثان مع الأكسجين في الهواء. خلال هذا التفاعل، و الروابط الكيميائية انقطاع وإعادة النموذج و المنتجات التي يتم إنتاجها هي ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء (وبطبيعة الحال، وعلى ضوء الحرارة التي تراها كما الشعلة). انه سيتم كتابة المعادلة الكيميائية غير المتوازنة:
CH 4 (الميثان) + O 2 (الأكسجين) CO 2 (ثاني أكسيد الكربون) + H 2 O (الماء)
ننظر إلى رد فعل ذرة بعد ذرة. على الجانب الأيسر من المعادلة نجد ذرة واحدة الكربون، واحد على اليمين.
C H 4 + O 2 C O 2 + H 2 O
^ 1 الكربون ^ 1 الكربون
القادم ننتقل إلى الهيدروجين: هناك هيدروجين 4 ذرات على الجانب الأيسر من المعادلة، ولكن اثنين فقط على اليمين.
C H 4 + O 2 C O 2 + H 2 O
^ 4 الهيدروجين ^ 2 ذرة هيدروجين
ولذلك، يجب علينا تحقيق التوازن بين H ذرات بإضافة معامل "2" في الجبهة من الماء جزيء (يمكنك تغيير فقط في معاملات المعادلة الكيميائية، وليس الحروف السفلية). واضاف هذا معامل نحصل على:
C H 4 + O 2 C O 2 + 2 H 2 O
^ 4 الهيدروجين ^ 4 الهيدروجين
ما هذه المعادلة تقول الآن هو أن اثنين من جزيئات تنتج من الماء لكل جزيء واحد من غاز الميثان المستهلكة. الانتقال الى الاوكسجين الذرات ، نجد اثنين على الجانب الأيسر من المعادلة، ولكن ما مجموعه أربعة على الجانب الأيمن (2 من 2 جزيء ثاني أكسيد الكربون، وواحد من كل من جزيئات الماء 2 H 2 O).
C H 4 + O 2 C O 2 + 2H 2 O
^ 2 أكسجين ^ 4 أكسجين ^
لتحقيق التوازن في المعادلة الكيميائية يجب أن نضيف معامل "2" في الجبهة من أكسجين جزيء على الجانب الأيسر من المعادلة، وتبين أن يتم استهلاك جزيئات الأكسجين اثنين من أجل كل جزيء الميثان الذي حروق.
C H 4 + 2 O 2 C O 2 + 2H 2 O
^ 4 أكسجين ^ 4 أكسجين ^
قانون دالتون النسب المحددة ينطبق على جميع التفاعلات الكيميائية في جوهرها، وهذا القانون ينص على أن تفاعل كيميائي ينطلق دائما وفقا للنسبة التي حددها المعادلة الكيميائية الموزونة. وبالتالي، يمكن تفسير معادلة متوازنة الميثان أعلاه وقراءة، "واحد غاز الميثان جزءا يتفاعل مع الأكسجين جزأين لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون جزء واثنين من المياه أجزاء". هذه النسبة لا تزال هي نفسها دائما. على سبيل المثال، إذا كان لنا أن نبدأ الميثان قسمين، ثم فإننا سوف تستهلك أربعة أجزاء O 2 وتوليد قسمين CO 2 وأربعة أجزاء H 2 O. إذا بدأنا مع فائض من أي من المواد المتفاعلة (على سبيل المثال، خمسة أجزاء أكسجين واحدة فقط عندما غاز الميثان جزءا متوفرا)، لن المتفاعلة الزائدة للاستهلاك:
C H 4 + 5O 2 C O 2 + 2H 2 O + 3O 2
فائض المواد المتفاعلة لن يتم استهلاكها.
في المثال رأينا أعلاه، وكان 3O 2 لتضاف إلى الجانب الأيمن من المعادلة لتحقيق التوازن، وتبين أن لا تستهلك الأكسجين الزائد خلال رد فعل. في هذا المثال، يسمى الميثان المتفاعلة الحد.
على الرغم من أننا ناقشنا موازنة المعادلات من حيث العدد من الذرات و الجزيئات ، أن نضع في اعتبارنا اننا لم نتحدث عن ذرة واحدة (أو الجزيء) عندما نستخدم المعادلات الكيميائية. وذلك لأن الذرات واحدة (والجزيئات) هي صغيرة جدا بحيث يصعب عزل. وتناقش المعادلات الكيميائية بالنسبة لعدد الشامات من المواد المتفاعلة و المنتجات المستخدمة أو المنتجةأو الخلد لأن الخلد يشير إلى عدد قياسي من الذرات (أو جزيئات)، يمكن ببساطة أن تكون بديلا على المدى في المعادلات الكيميائية. وبالتالي، يمكن أيضا أن معادلة متوازنة الميثان أعلاه أن تفسر على أنها قراءة، "مول واحد من الميثان يتفاعل مع اثنين من جزيئات الأكسجين لإنتاج مول واحد من غاز ثاني أكسيد الكربون واثنين من جزيئات من الماء".

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته