Як вирішувати хімічні рівняння реакцій?

Відео: Перетворюємо схему реакції в хімічне рівняння

Рішення рівнянь хімічний реакцій викликають труднощі у чималої кількості учнів середньої школи по-чому завдяки великій різноманітності беруть участь в них елементів і неоднозначності їх взаємодії. Але так як основна частина курсу загальної хімії в школі розглядає саме взаємодія речовин на основі їх рівнянь реакцій, то учням необхідно обов`язково ліквідувати прогалини в даній області і навчитися вирішувати хімічні рівняння, щоб уникнути проблем з предметом в подальшому.

Відео: 1.4. Алкани: Рішення ланцюжків. ЄДІ з хімії

Рівнянням хімічної реакції називається символьний запис, що відображає взаємодіючі хімічні елементи, їх кількісне співвідношення і виходять в результаті взаємодії речовини. Дані рівняння відображають сутність взаємодії речовин з точки зору атомно-молекулярного або електронної взаємодії.

1. На самому початку шкільного курсу хімії вчать розв`язувати рівняння на основі поняття валентності елементів періодичної таблиці. На основі даного спрощення розглянемо рішення хімічного рівняння на прикладі окислення алюмінію киснем. Алюміній, взаємодіючи з киснем, утворює оксид алюмінію. Володіючи зазначеними вихідними даними складемо схему рівняння.
   
   
   Al + O₂ AlO
   
   В даному випадку ми записали приблизну схему хімічної реакції, яка лише частково відображає її сутність. У лівій частині схеми записуються речовини, що вступає в реакцію, а в правій результат їх взаємодії. Крім того, кисень та інші типові окислювачі, зазвичай записуються правіше металів і інших відновників в обох частинах рівняння. Стрілка показує напрямок реакції.
2. Щоб дана складена схема реакції придбала закінчений вигляд і відповідала закону збереження маси речовин, необхідно:
3. Проставити індекси в правій частині рівняння у речовини, отриманого в результаті взаємодії.
   
4. Вирівняти кількість беруть участь у реакції елементів з кількістю отриманого речовини відповідно до закону збереження маси речовин.
5. Почнемо з припинення індексів в хімічній формулі готового речовини. Індекси встановлюються відповідно до валентностью хімічних елементів. Валентністю називають здатність атомів утворювати з`єднання з іншими атомами за рахунок з`єднання їх неспарених електронів, коли одні атоми віддають свої електрони, а інші приєднують їх собі на зовнішній енергетичний рівень. Прийнято вважати, що валентність хімічного елемента визначає його групою (колонкою) в періодичній таблиці Менделєєва. Однак на практиці взаємодія хімічних елементів відбувається набагато складніше і різноманітніше. Наприклад, атом кисню у всіх реакціях має валентність , незважаючи на те, що в періодичній таблиці знаходиться в шостій групі.
6. Щоб допомогти вам зорієнтуватися в цьому різноманітті, пропонуємо вам наступний невеликий довідковий помічник, який допоможе визначити валентність хімічного елемента. Виберіть цікавий для вас елемент і ви побачите можливі значення його валентності. У дужках вказані рідкісні для обраного елемента валентності.
7. Повернемося до нашого прикладу. Запишемо в правій частині схеми реакції зверху над кожним елементом його валентність.
   Al O
   Для алюмінію Al валентність дорівнюватиме , а для молекули кисню O₂ валентність дорівнює . Знаходимо найменше спільне кратне до цих чисел. Воно буде дорівнює шести. Ділимо найменше спільне кратне на валентність кожного елемента і отримуємо індекси. Для алюмінію шість ділимо на валентність отримуємо індекс 2, для кисню 6/2 = 3. Хімічна формула оксиду алюмінію, отриманого в результаті реакції, набуде вигляду Al₂O₃.
   Al + O₂ Al₂O₃
8. Після отримання правильної формули готового речовини необхідно перевірити і в більшості випадків зрівняти праві і ліві частини схеми згідно закону збереження маси, так як продукти реакції утворюються з тих же атомів, які спочатку входили до складу вихідних речовин, що беруть участь в реакції.
9. Закон збереження маси свідчить, що кількість атомів вступили в реакцію повинна дорівнювати кількості атомів одержані в результаті взаємодії. У нашій схемі у взаємодії беруть участь один атом алюмінію і два атоми кисню. В результаті реакції отримуємо два атома алюмінію і три кисню. Очевидно, що схему необхідно вирівняти, використовуючи коефіцієнти для елементів і речовини, щоб дотримувався закон збереження маси.
10. Зрівнювання виконують також через знаходження найменшого спільного кратного, яке знаходиться між елементами, що володіють найбільшими індексами. У нашому прикладі це буде кисень з індексом в правій частині рівним 3 і в лівій частині рівним 2. Найменше спільне кратне та в цьому випадку буде дорівнює 6. Тепер розділимо найменше спільне кратне на значення найбільшого індексу в лівій і правій частинах рівняння і отримаємо наступні індекси для кисню.
    
    
    Al + 3 O₂ 2 Al₂O₃
11. Тепер залишається зрівняти тільки алюміній в правій частині. Для цього в ліву частину поставимо коефіцієнт 4.
    
    
    4 Al + 3 O₂ = 2 Al₂O₃
12. Після розстановки коефіцієнтів рівняння хімічної реакції відповідає закону збереження маси і між його лівою і правою частинами можна поставити знак рівності. Розставлені коефіцієнти в рівнянні позначають число молекул речовин, що беруть участь в реакції і виходять в результаті неї, або співвідношення даних речовин в молях.

Після вироблення навичок вирішення хімічних рівнянь на основі валентностей взаємодіючих елементів, шкільний курс хімії знайомить з поняттям ступеня окислення і теорією окисно-відновних реакцій. Даний тип реакцій є найбільш поширеним і надалі хімічні рівняння найчастіше вирішують на основі ступенів окислення взаємодіючих речовин. Про те, як вирішувати окислювально-відновні реакції розказано у відповідній статті на нашому сайті.