Reakcje chemiczne

strona 1/6
Reakcje chemiczne
Dorota Lewandowska, Anna Warchoł, Lidia Wasyłyszyn
Treść podstawy programowej:
Reakcje chemiczne i równania reakcji chemicznych.
Zagadnienia do powtórki
1. Reakcje chemiczne i ich zapis
2. Typy reakcji chemicznych
3. Efekty towarzyszące reakcjom chemicznym
Kompendium wiedzy
1. Reakcje chemiczne i ich symboliczny zapis
• Reakcja chemiczna to przemiana, w wyniku której z substratów powstają produkty, czyli substancje o innych właściwościach fizycznych i chemicznych.
• Równanie reakcji to symboliczny (za pomocą symboli i wzorów) zapis przebiegu reakcji:
2 Mg + O2 = 2 MgO
• Substraty – substancje początkowe reakcji (magnez, tlen)
• Produkty – substancje otrzymane w wyniku reakcji (tlenek magnezu)
• Współczynniki stechiometryczne – duże cyfry występujące w równaniu reakcji informujące
o liczbie atomów lub cząsteczek substratów i produktów
• Uzgodnione równanie reakcji; to takie w którym liczby atomów tego samego pierwiastka po obu
stronach reakcji są sobie równe
2. Jak zapisać równanie reakcji?
Poniższy algorytm pomoże Ci zapisać równanie dowolnej reakcji chemicznej:
1. Zapisz słowami przebieg reakcji chemicznej
2. Występujące w słownym zapisie nazwy pierwiastków zastąp symbolami chemicznymi (pamiętaj
jednak o pierwiastkach, które w stanie wolnym występują w postaci cząsteczek: H2, O2, N2, Cl2,
Br2, P4), a nazwy związków chemicznych – wzorami chemicznymi (przy ich uzgadnianiu pamiętaj
o wartościowościach!)
3. Policz atomy poszczególnych pierwiastków po lewej i prawej stronie równania – jeśli ich liczba nie jest
taka sama, to wstaw przed odpowiednimi symbolami lub wzorami współczynniki stechiometryczne
Data utworzenia: 2008-11-30
strona 2/6
Przykład 1.
Reakcja wapnia z tlenem
1. Słowny zapis:
wapń + tlen → tlenek wapnia
2. Używamy symboli i wzorów:
II
II
Ca + O2 → CaO
3. Uzgadniamy liczbę atomów wapnia:
II
II
2 Ca + O2 → 2 CaO
Poprawne równanie reakcji: 2Ca + O2 = 2CaO
Przykład 2.
Reakcja tlenku wapnia z kwasem chlorowodorowym
1. Słowny zapis:
tlenek wapnia + kwas chlorowodorowy → chlorek wapnia + woda
2. Używamy symboli i wzorów:
II
II
II
I
CaO + HCl → CaCl2 + H2O
3. Uzgadniamy liczbę atomów wodoru:
II
II
II
I
CaO + 2 HCl → CaCl2 + H2O
(liczba atomów wszystkich pierwiastków jest równa)
CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
Poprawne równanie reakcji: Przykład 3.
Reakcja magnezu z kwasem octowym
1. Słowny zapis:
magnez + kwas octowy → octan magnezu + wodór
2. Używamy symboli i wzorów:
I
II
Mg + CH3COOH → (CH3COO)2 Mg + H2↑
3. Uzgadniamy liczbę jonów octanowych:
I
II
Mg + 2 CH3COOH → (CH3COO)2 Mg + H2↑
(liczba atomów wszystkich pierwiastków jest równa)
Poprawne równanie reakcji: Mg + 2CH3COOH = (CH3COO)2Mg + H2↑
Data utworzenia: 2008-11-30
strona 3/6
3. Typy reakcji: synteza, analiza, wymiana
Synteza (łączenie; jest tylko jeden produkt):
• pierwiastki łączą się w związki chemiczne: A + B → AB, np.:
Cu + S = CuS
H2 + Cl2 = 2HCl
P4 + 5O2 = P4O10
•
proste związki chemiczne łączą się w bardziej złożone: AB + CB → ABC, np.:
H2O + SO2 = H2SO3
H2O + CaO = Ca(OH)2
CaO + SO2 = CaSO3
Analiza (rozkład; jest tylko jeden substrat) – związek chemiczny rozkłada się na substancje prostsze
AB → A+B, ABC → AC + BC.
•
pod wpływem temperatury, np.:
2HgO = 2Hg + O2
CaCO3 = CaO + CO2
•
pod wpływem prądu – elektroliza, np.: 2H2O = 2H2 + O2
Wymiana (reakcja, w której jeden ze składników związku chemicznego zostaje zastąpiony przez
inny; występują dwa substraty i dwa produkty)
•
wymiana pojedyncza: AB + C → AC + B, np.:
CuO + H2 =Cu + H2O
2Na + H2O = 2 NaOH + H2↑
•
wymiana podwójna: AB + CD → AD + CB, np.:
AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3
4. Rodzaje reakcji chemicznych
Reakcja przyłączenia (addycja) to proces łączenia dwóch cząsteczek w jedną, najczęściej dotyczy
organicznych związków nienasyconych (posiadających wiązania wielokrotne), np. C2H4 + H2 = C2H6
C2H2 + Br2 = C2H2Br2
Data utworzenia: 2008-11-30
strona 4/6
•
•
•
Reakcja polimeryzacji (rodzaj reakcji addycji) polega na łączeniu się wielkiej liczby cząsteczek
tego samego związku w makrocząsteczki, czyli polimer; dotyczy tylko związków nienasyconych
n CH2=CH2
→
[–CH2–CH2–]n
etylen (monomer)
→
polietylen (polimer)
Rekcja depolimeryzacji jest reakcją odwrotną do reakcji polimeryzacji i polega na rozpadzie
związku wielkocząsteczkowego na prostsze nienasycone związki organiczne
[–CH2–CH2–]n
→
n CH2=CH2
polietylen (polimer)
→
etylen (monomer)
Reakcja hydrolizy to reakcja substancji z wodą, w wyniku której następuje rozkład tej substancji (zachodzi często w obecności katalizatora)
* hydroliza tłuszczu
tłuszcz +
woda
enzymy
→ kwasy tłuszczowe
+ glicerol
(C17H35COO)3C3H5 +
3H2O
enzymy
→ 3C17H35COOH
+ C3H5(OH)3
sacharoza +
woda
enzymy
→ glukoza
+
fruktoza
C12H22O11 +
H2O
enzymy
→ C6H12O6
+
C6H12O6
* hydroliza sacharozy
* hydroliza skrobi
skrobia
enzymy
→
dekstryny
enzymy
→ glukoza
(C6H10O5)n
enzymy
→
(C6H10O5)x
enzymy
→ C6H12O6
prezentowany zapis jest schematem przebiegu reakcji, dlatego liczba atomów nie jest uzgodniona
Reakcje utleniania i redukcji
•
utlenianie to reakcja prowadząca do zwiększenia wartościowości (gwałtowne utlenianie,
któremu towarzyszą efekty świetlne i cieplne to spalanie)
2H2 + O2 = 2H2O
•
reakcje te zachodzą w tym samym czasie:
utlenianie
CuO + H2 = Cu + H2O
redukcja
tlenek miedzi(II) pełni rolę utleniacza (oddaje tlen), a wodór rolę reduktora (odbiera tlen)
Data utworzenia: 2008-11-30
strona 5/6
5. Efekty towarzyszące reakcjom chemicznym
Reakcja egzoenergetyczna – reakcja, której towarzyszy wydzielanie się energii, na przykład
w postaci ciepła
• spalanie metanu
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
•
reakcja magnezu z kwasem solnym
Mg + 2HCl =MgCl2 + H2↑
Reakcja endoenergetyczna – reakcja, która zachodzi dopiero po dostarczeniu energii z zewnątrz
• termiczny rozkład węglanu wapnia
CaCO3 = CaO + CO2
Reakcja zobojętnienia – reakcja pomiędzy kwasem i zasadą, w wyniku której kationy wodoru
neutralizują aniony wodorotlenkowe
kwas + zasada → sól + woda
Zapis cząsteczkowy:
Zapis jonowy pełny:
Zapis jonowy skrócony:
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
2Na+ + 2OH– + 2H+ + SO24– = 2Na+ + SO24– + 2H2O
2OH– + 2H+ → 2H2O
OH– + H+ = H2O
Reakcja strąceniowa – reakcja pomiędzy jonami w roztworze prowadząca do powstania osadu
substancji trudnorozpuszczalnej w wodzie; reakcja ta przebiega najczęściej pomiędzy kwasami
i solami, zasadami i solami, solami i innymi solami
kwas + sól → inny kwas + inna sól
Zapis cząsteczkowy:
Zapis jonowy pełny:
Zapis jonowy skrócony:
HCl + AgNO3 = HNO3 + AgCl↓
H+ + Cl– + Ag+ + NO3– = H+ + NO3– + AgCl↓
Cl– + Ag+ = AgCl↓
zasada + sól → inna sól + inna zasada
Zapis cząsteczkowy:
Zapis jonowy pełny:
Zapis jonowy skrócony:
2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu(OH)2↓
2Na+ + 2OH- + Cu2+ + 2Cl– = 2Na+ + 2Cl– + Cu(OH)2↓
2OH– + Cu2+ = Cu(OH)2↓
sól (1) + sól (2) → sól (3) + sól (4)
Zapis cząsteczkowy:
Zapis jonowy pełny:
Zapis jonowy skrócony:
BaCl2 + Na2SO4 = 2NaCl + BaSO4↓
Ba2+ + 2Cl– + 2Na+ + SO42 – = 2Na+ + 2Cl– + BaSO4↓
Ba2+ + SO42 – = BaSO4↓
Data utworzenia: 2008-11-30
strona 6/6
6. Reakcja charakterystyczna – reakcja, która pozwala na zidentyfikowanie substancji:
Substancje
Reakcja
charakterystyczna
Równanie
Wynik reakcji
tlen
próba z rozżarzonym
łuczywkiem
-
rozżarzone łuczywko w cylindrze z tlenem
zapala się jasnym płomieniem
tlenek
węgla(IV)
próba z wodą
wapienną
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O
woda wapienna pod wpływem tlenku
węgla(IV) mętnieje, a następnie na dnie
naczynia powstaje biały osad węglanu wapnia
wodór
próba palności
2H2 + O2 = 2H2O
wodór spala się w tlenie
z charakterystycznym dźwiękiem
węglan
wapnia (skały
wapienne)
reakcja z kwasem
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑
+ H2O
po polaniu kwasem skały wapiennej wydziela
się gaz, obserwuje się efekt pienienia
związki
organiczne
reakcja z tlenkiem
miedzi(II)
2CuO + C = 2Cu + CO2
w obecności związku organicznego
zawierającego węgiel, tlenek miedzi(II)
w postaci czarnego proszku redukuje się
do miedzi o barwie czerwonej
wiązania
wielokrotne
w związkach
organicznych
reakcja z wodą
bromową lub
roztworem
manganianu(VII)
potasu KMnO4
CH2=CH2 + Br2 = CH2Br–CH2Br
woda bromowa o barwie pomarańczowej
odbarwia się, a manganian(VII) potasu
zmienia zabarwienie z fioletowego
na brunatny
tłuszcze
próba akroleinowa
(ogrzewanie)
-
tłuszcze w odróżnieniu od innych
substancji tłustych w trakcie intensywnego
podgrzewania wydzielają nieprzyjemny
zapach akroleiny – substancji
o właściwościach rakotwórczych
białka
reakcja
ksantoproteinowa
[ze stężonym kwasem
azotowym(V) HNO3]
-
w wyniku działania na białka kwasem
azotowym(V) białko zabarwia się na kolor
żółto-pomarańczowy
reakcja biuretowa
[ze świeżo strąconym
wodorotlenkiem
miedzi(II) Cu(OH)2]
-
niebieski osad wodorotlenku miedzi(II)
w obecności białka rozpuszcza się
i powstaje roztwór o barwie szafirowej
cukry proste
skrobia
próba Trommera; [ze
glukoza
→ Cu2O + H2O
2Cu(OH)
świeżo strąconym
2
wodorotlenkiem
miedzi(II) Cu(OH)2]
próba z jodyną
-
niebieski osad wodorotlenku miedzi(II) pod
wpływem glukozy zmienia zabarwienie na
czerwono-pomarańczowe, gdyż w reakcji
powstaje tlenek miedzi(I)
w obecności skrobi jodyna barwy żółtej
zmienia zabarwienie na kolor granatowy
Data utworzenia: 2008-11-30