Reaktioyhtälö
9.5.2014 Reaktioyhtälö Sähköisen oppimisen edelläkävijä | www.e-oppi.fi Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava • Empiirinen kaava (suhdekaava) ilmoittaa, missä suhteessa yhdiste sisältää eri alkuaineiden atomeja • Molekyylikaava ilmoittaa, monta alkuaineen atomia on yhdisteen molekyylissä • Rakennekaava ilmoittaa molekyylissa olevien atomien keskinäisen sijainnin – Tiivistetty rakennekaava, Viivakaava 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 21 1 9.5.2014 Kemian merkintöjä • Kemiallinen merkki • Kemiallinen kaava • Kemiallinen reaktioyhtälö 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 22 Empiirisen kaavan määrittäminen • Polttoanalyysi etenee seuraavasti: – Tutkittava yhdiste laitetaan korkeaa lämpötilaa kestävään upokkaaseen ja upokas laitetaan uuniin. – Uuniin johdetaan happivirta. Tutkittava orgaaninen yhdiste reagoi hapen kanssa. – Täydellisen palamisreaktion reaktiotuotteena saadaan vettä ja hiilidioksidia. Palamisen ensimmäisessä vaiheessa vesi absorboidaan (imetään) reaktiotuotteista erilleen. – Toisessa vaiheessa kerätään reaktiossa syntynyt hiilidioksidi. Ylimääräinen happi kulkee koko analyysiketjun läpi. 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 23 2 9.5.2014 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 24 Kemiallisen reaktion yhtälö • Reaktioyhtälö on symbolinen ilmaisu – – – – Lähtöaineet ja reaktiotuotteet Kertoimet ilmoittavat ainemääräsuhteet, aineiden olomuodot Reaktioyhtälö ei kerro, miten nopeasti reaktio tapahtuu Nuolimerkintä • Yksinkertainen nuoli = reaktio etenee niin pitkälle oikealle, että vähintään yksi lähtöaineista loppuu • Kaksisuuntainen nuoli = reaktio asettuu tasapainoon tietyn ajan kuluttua; tasapainotilassa tapahtuu sekä etenevä reaktio että sille vastakkainen palautuva reaktio – Kaksisuuntainen nuoli, joista nuolten sisemmät sakarat poistettu, käytössä, kun kuvataan dynaamista tasapainoa – Orgaanisessa kemiassa ei aina kirjoiteta täydellistä reaktioyhtälöä – Kokonaisreaktioyhtälö, ionimuodossa oleva yhtälö, osittaisreaktiot 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 25 3 9.5.2014 Reaktioyhtälön kertoimien määrittäminen atomien ja elektronien häviämättömyyden perusteella 1. 2. 3. 4. 5. Kirjoitetaan lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden kaavat ja nuolet Tasapainotetaan ensimmäisen alkuaineen määrä ja toisen … Määritetään mahdollisimman pienet kokonaisluku kertoimet Tarkista tasapainotus Liitetään tieto aineen (alkuaine, yhdiste, molekyyli) olomuodosta sulkeisiin kemiallisen merkin tai kaavan perään Orgaanisen kemian reaktioiden reaktioyhtälöiden merkintätavoissa poikkeuksia (mm. hapettuminen, pelkistyminen). Jos reaktiossa mukana varauksia, ne on myös tasapainotettava. 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 26 Reaktioyhtälötehtäviä • Kirjoita reaktioyhtälöt oikein kaavoin ja kertoimin – Kun suolahappoliuokseen (vetyloridin vesiliuokseen ) lisätään magnesiumjauhetta, syntyy vetykaasua ja magnesiumkloridin vesiliuos 2 HCl(aq) + Mg(s) H2(g) + MgCl2(aq) – Kun rautanaulaa hehkutetaan, rauta reagoi ilman hapen kanssa ja naulan pinnalle muodostuu rauta(II)oksidia 2 Fe(s) + O2(g) 2 FeO(s) – Rikkidioksidikaasu hapetetaan rikkitrioksidiksikaasuksi käyttäen katalyyttinä divanadiinipentaoksidia [O], V2O5 VO SO2(g) SO3(g) tai 2 SO2(g) + O2(g) 2 5 2 SO3(g) – Kiinteä kaliumnitraatti hajoaa kiinteäksi kaliumnirtiitiksi, ja rekatiossa vapautuu happea 2 KNO3(s) 2 KNO2(s) + O2(g) – Rauta liukenee kuuman fosforihapon vesiliuokseen, ja reaktiossa syntyy veteen liukenevaa rauta(III)fosfaattia ja vetykaasua 2 Fe(s) + 2H3PO4(aq) 2 FePO4(aq) + 3 H2(g) – Sinkkimalmirikaste muunnetaan oksidiksi lopullista sinkin valmistusta varten siten, että happikaasu reagoi kiinteän sinkki(II)sulfidin kanssa, jolloin muodostuu kiinteää sinkki(II)oksidia ja rikkidioksidikaasua 2 ZnS(s) + 3 O2(g) 2 ZnO(s) + 2 SO2(g) 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 27 4 9.5.2014 Hapetuslukujen määräytyminen 1. Vapaan alkuaineen atomien hapetusluku on aina nolla. Sama sääntö pätee myös alkuainemolekyyleissä, joissa on useampi saman alkuaineen atomi (N2, S8, P4, I2, O2). 2. Neutraalissa molekyylissä atomien hapetuslukujen summa on nolla (NH3, H2O, CaO). 3. Yksiatomisten ionien hapetusluku on sama kuin sen ionivaraus. 4. Moniatomisessa ionissa hapetuslukujen summa on sama kuin ionin varaus. Esimerkiksi Cr2O72-, hapetuslukujen summa -II; HSO4-, hapetuslukujen summa on -I. 5. Molekyylin elektronegatiivisemmalla atomilla on negatiivinen hapetusluku ja vähemmän elektronegatiivisella positiivinen hapetusluku. Tästä seuraa muun muassa se, että alkalimetallien hapetusluku on +I, maa-alkalimetallien +II, halogeenien -I (pääasiassa). 6. Vetyatomin hapetusluku yhdisteessä on +I, paitsi metallihydrideissä -I (LiH, NaH). 7. Hapen hapetusluku yhdisteessä on -II, paitsi peroksideissa -I (H2O2) ja fluoriyhdisteessä +II (OF2) Tähän palataan KE4-kurssilla 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 28 Stoikiometriaa Sähköisen oppimisen edelläkävijä | www.e-oppi.fi 5 9.5.2014 Nämä tulossa tällä kurssilla 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 30 Reaktioyhtälöiden käyttöä • Reaktiota rajoittava tekijä – Jos jokin reaktion lähtöaineista loppuu ensin, sitä kutsutaan reaktiota rajoittavaksi tekijäksi • Rinnakkaiset reaktio – Reaktioseoksessa voi tapahtua useita toisistaan riippumattomia reaktioita. Nämä reaktiot kirjataan erikseen ja myös lasketaan erikseen. Voidaan sanoa myös, että kysymyksessä on seoksissa tapahtuvat reaktiot ja lasketaan seoslaskuja • Reaktiosarjat – Reaktiosarjassa aineen valmistaminen raaka-aineistaan (alkuperäiset lähtöaineet) tapahtuu monesti useassa vaiheessa. Eri reaktioita voidaan kuvata omilla reaktioyhtälöillä ja niistä koostuvaa reaktioiden sarjaa kokonaisreaktioyhtälöllä. • Reaktiosaanto 8.5.2014 Orbitaali 3 -kalvoaineisto 31 6
© Copyright 2024