Хімія. 7 клас. Ярошенко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 24. Схема хімічної реакції. Рівняння хімічних реакцій

Вивчення параграфа допоможе вам:

пояснювати суть рівнянь хімічних реакцій;
розрізняти схему і рівняння хімічної реакції, коефіцієнти й індекси;
у схемах і рівняннях хімічних реакцій розрізняти реагенти і продукти реакцій;
писати рівняння хімічних реакцій з дотриманням закону збереження маси речовин

Досі ми з вами описували хімічні явища словами. Це робити досить незручно, оскільки доводиться виголошувати чи занотовувати чимало слів. Зі введенням у хімії поняття рівняння хімічної реакції з’явилась можливість передавати перебіг хімічних явищ одним компактним записом, що складається не зі слів, а з хімічних формул речовин та математичних знаків «+», «→» чи «=». З’ясуємо це на прикладах.

СХЕМИ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ. Одним із металів, що їх прожарював М. В. Ломоносов у запаяній реторті, був цинк Ζn. Між металом та киснем О₂ повітря відбувалася хімічна реакція, в результаті якої утворювалася складна речовина цинк оксид ΖnΟ. Як бачимо, словесний опис цього хімічного явища складається майже із 30 слів. Замінимо його хімічними формулами речовин, використаємо математичний знак «+» та стрілку «→» і запишемо таку схему хімічної реакції:

У наведеній схемі стрілка відділяє формули речовин, узятих для проведення цієї реакції (до них застосовують назву «реагенти»), від утвореної речовини, що зветься продукт реакції. У різних реакціях можуть брати участь один або кілька реагентів та утворюватись один чи кілька продуктів реакції.

Скільки реагентів і продуктів реакції позначено у наведеній схемі? До простих чи складних речовин вони належать?

Згідно із законом збереження маси речовин кількість атомів кожного елемента у хімічній реакції залишається незмінною. Перевіримо, наскільки це відображає записана схема хімічної реакції:

Zn + O₂ → ΖnΟ

Як бачимо, до реакції записами Ζn та О₂ у схемі позначено 1 атом Цинку й 2 атоми Оксигену. Після реакції запис ΖnΟ передає позначення 1 атома Цинку й 1 атома Оксигену. Виходить, що другий атом Оксигену «зник»? Але ж згідно із законом збереження маси речовин у хімічних реакціях атоми не зникають безслідно і не утворюються з нічого, а маса речовин до реакції дорівнює масі речовин після реакції! Така невідповідність у записах схем усувається складанням рівнянь хімічних реакцій.

РІВНЯННЯ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ. Як і в схемі, у рівняннях хімічних реакцій застосовують ті ж самі позначення, розрізняють формули реагентів та продуктів реакції, але між ними ставлять не стрілку, а знак дорівнює «=».

• Хімічне рівняння — це умовний запис хімічної реакції (хімічного явища) за допомогою хімічних формул, коефіцієнтів і знаків «+» та «=». Знак «=» вказує на те, що кількість атомів кожного хімічного елемента у лівій та правій частинах хімічного рівняння однакова.

Для того, щоб урівняти хімічне рівняння, добирають коефіцієнти.

• Коефіцієнтами у рівнянні хімічної реакції називають арабські цифри, записані перед хімічною формулою речовини (в жодному разі не всередині неї між символами двох елементів!). Коефіцієнти записують в один рядок із формулою, й вони мають однакові розміри з нею, наприклад: 2Н₂, 3NaOH.

Скористаємося наведеним правилом і перетворимо схему

Zn + О₂→ ZnO

на рівняння реакції. Оскільки в лівій частині схеми є 2 атоми Оксигену, а в правій — тільки 1, перед формулою ZnO пишемо коефіцієнт 2:

Zn + О₂→ 2ZnO

Але коефіцієнт 2 відтепер належить не лише Оксигену, а й Цинку і записом 2ZnO позначено, окрім 2 атомів Оксигену, ще й 2 атоми Цинку. Отже, у лівій частині схеми перед формулою Zn потрібно написати коефіцієнт 2:

2Zn + О₂→ 2ZnO

Тепер ліва і права частини схеми зрівняні, тому замінюємо знак «→» на знак «=»:

2Zn + О₂ = 2ZnO — рівняння хімічної реакції

• Урівняти — означає зробити так, щоб кількість атомів кожного елемента до та після реакції була однаковою. Роблять це за допомогою коефіцієнтів. Їх записують перед хімічною формулою речовини (саме це дає змогу не плутати коефіцієнти із індексами). Коефіцієнт 1 у рівняннях не пишеться.

Коефіцієнт стосується всіх хімічних елементів, що є у складі формули, та їхніх індексів.

Наприклад, записом 6Н₂О позначено 12 атомів Гідрогену й 6 атомів Оксигену.

Закріпити нову інформацію про рівняння хімічних реакцій дає вам змогу рівняння СН₄+ 2О₂ = CO₂ + 2Н₂О.

Мал. 83. Модель рівняння хімічної реакції метану з киснем

Рівняння слід не лише правильно писати, а й правильно читати.

Потренуємося робити це на прикладі рівняння 2Zn + О₂= 2ZnO.

Воно вимовляється так: «два-цинк плюс о-два дорівнює два-цинк-о».

Рівняння, змодельоване на малюнку 83, читають так: «це-аш-чотири плюс два-о-два дорівнює це-о-два плюс два-аш-два-о».

Як бачите, при читанні послідовно до кожної формули називають: коефіцієнти, символи хімічних елементів, індекси, а також наявні між формулами математичні знаки «+» і «=».

Прочитайте рівняння хімічної реакції:

Fe₂O₃ + 6НСl = 2FeCl₃ + 3Н₂О.

Хімічне рівняння, як і математичне, має праву та ліву частини. Проте якщо від перестановки частин математичного рівняння вираз не змінюється, то в хімії перестановка лівої та правої частини позначає зовсім різні хімічні явища.

Слід зазначити, що при зрівнюванні здійснюють підрахунок атомів, незалежно від того, молекулярну, атомну чи іншу будову має речовина.

• Хімічні рівняння пишуть із дотриманням закону збереження маси речовин.

Закріпимо набуті знання про схему, рівняння хімічної реакції, закон збереження маси речовин та коефіцієнти. Напишіть рівняння хімічної реакції за схемою:

Al + О₂→ Аl₂О₃

Підраховуємо окремо кількість атомів Оксигену у лівій та у правій частинах рівняння. В лівій частині хімічного рівняння є 2 атоми Оксигену, у правій — 3. Число атомів різне, тому слід знайти для них найменше спільне кратне (це число 6) і по черзі поділити його на індекс атомів Оксигену у кожній формулі. Знайдені частки від ділення 3 і 2 слід записати коефіцієнтами відповідно перед формулами О₂ та Аl₂О₃:

Аl + 3О₂→ 2Аl₂О₃

Відтепер запис 2Аl₂О₃ позначає після реакції не лише 6 атомів Оксигену, але й 4 атоми Алюмінію. За законом збереження маси речовин до реакції і після реакції кількість атомів однакова. Тож перед Аl у лівій частині рівняння пишемо коефіцієнт 4:

4Аl + 3О₂→ 2Аl₂О₃

Перевіряємо правильність розстановки коефіцієнтів, після чого стрілку замінюємо на знак «=» й отримуємо рівняння хімічної реакції алюмінію з киснем:

4Аl + 3Ο₂ = 2Аl₂О₃

Прочитаємо написане рівняння: «чотири-алюміній плюс три-о-два дорівнює два-алюміній-два-о-три».

Зверніть увагу, що у написаному рівнянні реакції перед кожною формулою є коефіцієнт.

Запам’ятайте! Правильно дібрані коефіцієнти скоротити неможливо.

• Якщо у рівнянні реакції перед хімічною формулою речовини є коефіцієнт, кількість атомів кожного елемента у такому записі визначається добутком коефіцієнта на індекс.

ЗАГАЛЬНІ ПРАВИЛА СКЛАДАННЯ РІВНЯНЬ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ. Узагальнення розглянутого у параграфі навчального матеріалу дає змогу сформулювати таку послідовність дій з написання рівнянь хімічних реакцій:

1) написати формули речовин, що вступають у реакцію (реагентів), і між ними поставити знак «+»;

2) після формул реагентів поставити знак «=» і записати формули продуктів реакції, між якими теж поставити знак «+»;

3) зрівняти кількість атомів кожного хімічного елемента у лівій та у правій частинах хімічного рівняння за допомогою відповідних коефіцієнтів — арабських цифр, що пишуться перед формулою і стосуються атомів усіх її хімічних елементів.

Скарбничка ерудита

Мова науки хімії дістала назву «хімічна мова». Буквами в ній є символи хімічних елементів, словами — хімічні формули, а реченнями — рівняння хімічних реакцій. Як із невеликої кількості букв складається різноманіття слів, а з них ще більше речень, так і в хімії з символів хімічних елементів утворено формули речовин, а з формул може бути записано багато рівнянь хімічних реакцій.

Хімічні рівняння є міжнародною формою опису хімічних явищ, зрозумілою людям, які розмовляють різними мовами. Зі введенням у науковий обіг рівнянь хімічних реакцій між хіміками різних країн остаточно подолано мовний бар’єр, тому що хімічні формули речовин та рівняння хімічних реакцій усюди записують однаково.

1. Поясніть, що називають рівнянням хімічної реакції.

2. Чим рівняння хімічної реакції відрізняється від її схеми?

3. Поясніть, чому коефіцієнтами можуть бути тільки цілі числа.

4. Сформулюйте правила складання рівнянь хімічних реакцій.

5. Запишіть, як читають рівняння реакції, що лежить в основі фотосинтезу:

6H₂Ο + 6СО₂ = С₆Н₁₂О₆ + 6O₂

6. Заповніть таблицю інформацією, якої бракує.

Хімічна формула	Кількість атомів кожного елемента у формулі	Запис формули 3 коефіцієнтом	Кількість атомів кожного елемента у записі формули з коефіцієнтом
NH₃		2
НВrО₃		3
	2 атоми Фосфору, 5 атомів Оксигену	4
	12 атомів Карбону, 22 атоми Гідрогену, 11 атомів Оксигену	5