Reakcje chemiczne. Dorota Lewandowska, Anna Warchoł, Lidia Wasyłyszyn. Kompendium wiedzy. 1. Reakcje chemiczne i ich symboliczny zapis

Transkrypt

1 strona 1/6 Reakcje chemiczne Dorota Lewandowska, Anna Warchoł, Lidia Wasyłyszyn Treść podstawy programowej: Reakcje chemiczne i równania reakcji chemicznych. Zagadnienia do powtórki Reakcje chemiczne i ich zapis Typy reakcji chemicznych 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 + 2 = 2 Mg 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:, 2, N 2, Cl 2, Br 2, P 4 ), 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

2 strona 2/6 Przykład 1. Reakcja wapnia z tlenem 1. Słowny zapis: wapń + tlen tlenek wapnia 2. Używamy symboli i wzorów: Ca + 2 Ca 3. Uzgadniamy liczbę atomów wapnia: 2 Ca Ca Poprawne równanie reakcji: 2Ca + 2 = 2Ca Przykład 2. Reakcja tlenku wapnia z kwasem chlorowodorowym 1. Słowny zapis: tlenek wapnia + kwas chlorowodorowy chlorek wapnia + woda 2. Używamy symboli i wzorów: Ca II I + HCl CaCl2 3. Uzgadniamy liczbę atomów wodoru: Ca II I + 2 HCl CaCl2 (liczba atomów wszystkich pierwiastków jest równa) Poprawne równanie reakcji: Ca + 2HCl = CaCl 2 Przykład 3. Reakcja magnezu z kwasem octowym 1. Słowny zapis: magnez + kwas octowy octan magnezu + wodór 2. Używamy symboli i wzorów: I II Mg + CH 3 CH (CH3C) 2Mg 3. Uzgadniamy liczbę jonów octanowych: I II Mg + 2 CH 3 CH (CH3C) 2Mg (liczba atomów wszystkich pierwiastków jest równa) Poprawne równanie reakcji: Mg + 2CH 3 CH = (CH 3 C) 2 Mg

3 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 + Cl 2 = 2HCl P = P 4 10 proste związki chemiczne łączą się w bardziej złożone: AB + CB ABC, np.: + S 2 = S 3 + Ca = Ca(H) 2 Ca + S 2 = CaS 3 Analiza (rozkład; jest tylko jeden substrat) związek chemiczny rozkłada się na substancje prostsze AB A+B, ABC AC + BC. pod wpływem temperatury, np.: 2Hg = 2Hg + 2 CaC 3 = Ca + C 2 pod wpływem prądu elektroliza, np.: 2H = 2H 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.: Cu =Cu 2Na = 2 NaH wymiana podwójna: AB + CD AD + CB, np.: AgN 3 + HCl = AgCl + HN 3 4. Rodzaje reakcji chemicznych Reakcja przyłączenia (addycja) to proces łączenia dwóch cząsteczek w jedną, najczęściej dotyczy organicznych związków nienasyconych (posiadających wiązania wielokrotne), np. C 2 H 4 = C 2 H 6 C 2 + Br 2 = C 2 Br 2

4 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 C =C [ C C ] n etylen (monomer) polietylen (polimer) Rekcja depolimeryzacji jest reakcją odwrotną do reakcji polimeryzacji i polega na rozpadzie związku wielkocząsteczkowego na prostsze nienasycone związki organiczne [ C C ] n n C =C 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 (C 17 H 35 C) 3 C 3 H enzymy 3C 17 H 35 CH + C 3 H 5 (H) 3 * hydroliza sacharozy sacharoza + woda enzymy glukoza + fruktoza C enzymy C 6 H C 6 H 12 6 * hydroliza skrobi skrobia enzymy dekstryny enzymy glukoza (C 6 H 10 5 ) n enzymy (C 6 H 10 5 ) x enzymy C 6 H 12 6 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) = 2 reakcje te zachodzą w tym samym czasie: Cu = Cu redukcja utlenianie tlenek miedzi(ii) pełni rolę utleniacza (oddaje tlen), a wodór rolę reduktora (odbiera tlen)

5 strona 5/6 5. Efekty towarzyszące reakcjom chemicznym Reakcja egzoenergetyczna reakcja, której towarzyszy wydzielanie się energii, na przykład w postaci ciepła spalanie metanu CH = C reakcja magnezu z kwasem solnym Mg + 2HCl =MgCl 2 Reakcja endoenergetyczna reakcja, która zachodzi dopiero po dostarczeniu energii z zewnątrz termiczny rozkład węglanu wapnia CaC 3 = Ca + C 2 Reakcja zobojętnienia reakcja pomiędzy kwasem i zasadą, w wyniku której kationy wodoru neutralizują aniony wodorotlenkowe kwas + zasada sól + woda 2NaH S 4 = Na 2 S Na + + 2H + 2H S 4 = 2Na S H + 2H + 2 H + H + = 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 HCl + AgN 3 = HN 3 + AgCl H + + Cl + Ag + + N 3 = H + + N 3 + AgCl Cl + Ag + = AgCl zasada + sól inna sól + inna zasada 2NaH + CuCl 2 = 2NaCl + Cu(H) 2 2Na + + 2H - + Cu Cl = 2Na + + 2Cl + Cu(H) 2 2H + Cu 2+ = Cu(H) 2 sól (1) + sól (2) sól (3) + sól (4) BaCl 2 + Na 2 S 4 = 2NaCl + BaS 4 Ba Cl + 2Na S 4 = 2Na + + 2Cl + BaS 4 Ba S 4 = BaS 4

6 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 C 2 + Ca(H) 2 = CaC 3 woda wapienna pod wpływem tlenku węgla(iv) mętnieje, a następnie na dnie naczynia powstaje biały osad węglanu wapnia wodór próba palności = 2 wodór spala się w tlenie z charakterystycznym dźwiękiem węglan wapnia (skały wapienne) reakcja z kwasem CaC 3 + 2HCl = CaCl 2 + C 2 po polaniu kwasem skały wapiennej wydziela się gaz, obserwuje się efekt pienienia związki organiczne reakcja z tlenkiem miedzi(ii) 2Cu + C = 2Cu + C 2 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 KMn 4 C =C + Br 2 = C Br C Br woda bromowa o barwie pomarańczowej odbarwia się, a manganian(vii) potasu zmienia zabarwienie z fioletowego na brunatny tłuszcze białka próba akroleinowa (ogrzewanie) reakcja ksantoproteinowa [ze stężonym kwasem azotowym(v) HN 3 ] reakcja biuretowa [ze świeżo strąconym wodorotlenkiem miedzi(ii) Cu(H) 2 ] - tłuszcze w odróżnieniu od innych substancji tłustych w trakcie intensywnego podgrzewania wydzielają nieprzyjemny zapach akroleiny substancji o właściwościach rakotwórczych - w wyniku działania na białka kwasem azotowym(v) białko zabarwia się na kolor żółto-pomarańczowy - niebieski osad wodorotlenku miedzi(ii) w obecności białka rozpuszcza się i powstaje roztwór o barwie szafirowej cukry proste próba Trommera; [ze świeżo strąconym wodorotlenkiem miedzi(ii) Cu(H) 2 ] 2Cu(H) glukoza 2 Cu 2 niebieski osad wodorotlenku miedzi(ii) pod wpływem glukozy zmienia zabarwienie na czerwono-pomarańczowe, gdyż w reakcji powstaje tlenek miedzi(i) skrobia próba z jodyną - w obecności skrobi jodyna barwy żółtej zmienia zabarwienie na kolor granatowy