1

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH REAKCJA CHEMICZNA:

REAKCJ CHEMICZN NAZYWAMY PROCES, W WYNIKU KTREGO Z JEDNYCH SUBSTANCJI POWSTAJ NOWE (PRODUKTY) O INNYCH WACIWOCIACH NI SUBSTANCJE WYJCIOWE (SUBSTRATY)

RWNANIE CHEMICZNE: ZAPIS BILANSU REAKCJI CHEMICZNEJ ZA POMOC SYMBOLI PIERWIASTKW, WZORW CHEMICZNY I WSPCZYNNIKW STECHIOMETRYCZNYCH

2 Al + 3 S = Al2S3 (1)

2 N2 + 3 O2 = 2 N2O3 (2) 4 KMnO4 + 10 NaHSO3 + H2SO4 = 4 MnSO4 + 5 Na2SO4 + 2 K2SO4 + 6H2O (3) SUBSTRATY: SUBSTANCJE WYJCIOWE Substraty dla reakcji:

(1) = pierwiastki: glin (Al) i siarka (S) (2) = pierwiastki: azot (N2) i tlen (O2) (3) = zwizki: KMnO4[manganian(VII) potasu], NaHSO3, [wodorosiarczan(IV) sodu], H2SO4 [kwas siarkowy (VI)] PRODUKTY: SUBSTANCJE KOCOWE REAKCJI Produkty dla reakcji:

(1) = zwizek chemiczny: Al2S3 [siarczek glinu(III)] (2) = zwizek chemiczny: N2O3 [tlenek azotu(III)]

(3) = zwizki chemiczne: MnSO4 [siarczan(VI) manganu(II)], Na2SO4 [siarczan(VI) sodu], K2SO4 [siarczan(VI) potasu], H2O woda

WSPCZYNNIKI STECHIOMETRYCZNE: LICZBY WSKAZUJCE ILOCI PIERWIASTW LUB ZWIZKW CHEMICZNYCH, KTRE UCZESTNICZCYCH W DANEJ REAKCJI CHEMICZNEJ Wspczynniki stechiometryczne dla reakcji:

(1): 2, 3, 1 (2): 2, 3, 2

(3): 4, 10, 1, 4, 5, 2, 6

2

PODZIA REAKCJI CHEMICZNYCH

PODZIA 1.

1. reakcje syntezy 2. reakcje analizy 3. reakcje wymiany pojedynczej 4. reakcje wymiany podwjnej

I.1. Reakcja syntezy:

powstawanie nowych substancji (produktw) z dwch lub wikszej liczby substancji wyjciowych (substratw).

A + B = AB

gdzie: A,B - substraty; AB produkt.

2 Al + 3 S = Al2S3

2 N2 + 3 O2 = 2N2O3

CaO + CO2 = CaCO3

SO2 +O2 = SO3

HO-R-COOH + HO-R-COOH = HO-R-COO-R-COOH + H2O (1)

CH2=CH2 + CH2=CH2 = -CH2-CH2 - CH2-CH2- (2) I.2. Reakcja analizy powstawanie z jednej substancji (substratu) dwu lub wicej nowych substancji (produktw) prostszych lub pierwiastkw.

AB =A+B

gdzie: AB - substancja zoona

A, B - zwizki prostsze lub pierwiastki.

CaCO3 = CaO + CO2

2HgO = 2Hg + O2

2H2O = 2H2 +O2

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

3

I.3. Reakcje wymiany pojedynczej: reakcje pomidzy substancj pierwiastkow a zwizkiem chemicznym, w wyniku czego otrzymuje si jako produkt inn substancje pierwiastkow i inny zwizek.

A + BC = AC + B gdzie A, B pierwiastki, BC i AC zwizki chemiczne.

2Na + H2O = Na2O + H2

Mg + H2O = MgO + H2

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2

Fe + CuSO4 = FeSO4 +Cu

UWAGA !!: reakcje wymiany pojedynczej wi si ze zmian stopni utlenienia reagentw I.4. Reakcje wymiany podwjnej: reakcje dwch lub wicej zwizkw chemicznych , w wyniku czego otrzymuje si zwizki chemiczne inne ni te, ktre uyte byy jako substraty

AB+CD =AD+CB gdzie AB i CD substraty AD i CB produkty

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HC1

AgNO3 + NaCI = AgCI + NaNO3

HCI + NaOH =NaCI +H2O

UWAGA !!: Reakcje wymiany podwjnej zachodz bez zmiany stopnia utlenienia reagentw - reakcje jonowe.

4

II. INNE PODZIAY

II.1. Reakcje chemiczne odwracalne nieodwracalne CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O S +O2 = SO2

II.2. Reakcje chemiczne homogeniczne heterogeniczne H2 + F2 = 2HF H2 + S = H2S

II.3. Reakcje chemiczne egzotermiczne endotermiczne N2 + 3H2 = 2NH3 - Ho = -46.19kJ/mol C + CO2 = 2CO - Ho = +172kJ/mol

II.4 Reakcje chemiczne bez zmiany stopnia ze zmian stopnia utleniania pierwiastkw utleniania pierwiastkw (reakcje redoks) SO2 + H2O = H2SO3 2SO2 + O2 = SO3

II.5 Reakcje chemiczne energia

reakcje termiczne

reakcje fotochemiczne

reakcje fonochemiczne

reakcje radiacyjno-chemiczne

reakcje elektrochemicze

5

II.1.a.Reakcje odwracalne: rwnoczenie z reakcj np. syntezy: A + B AB zachodzi reakcja rozkadu AB A + B sumarycznie: A + B AB stan rwnowagi:

np.:CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O II.1.b.Reakcje nieodwracalne: reakcje jednokierunkowe reakcje w ktrych proces chemiczny trwa do wyczerpania si jednego z reagentw, np.: S + O2 = SO2 Fe + H2SO3 = FeSO3 + H2 II.2.a.Reakcje homogeniczne: jednorodne reakcje, w ktrych substraty i produkty maj ten sam stan skupienia reakcje zachodzce w jednej fazie, np.: H2 + F2 = 2HF N2 + O2 = 2NO NaOH + HCl = NaCl + H2O II.2.b.Reakcje heterogeniczne: niejednorodne reakcje, w ktrych substraty i produkty nie s w tym samym stanie skupienia reakcje wielofazowe, np.: H2 + S = H2S Na2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2NaOH CO2 + H2O = H2CO3

]]][[][BA

ABK =

6

II.3.a.Reakcje egzotermiczne: reakcje chemiczne, ktrym towarzyszy wydzielanie si ciepa, np.: C2H4 + H2 = C2H6 + 136.3 kJ/mol II.3.b.Reakcje endotermiczne: reakcje chemiczne w ktrych ciepo jest pobierane, np.: CO2 + H2 = CO + H2O - 39.1 kJ/mol II.4.a.Reakcje zachodzce bez zmiany stopnia utlenienia pierwiastkw, np.: podwjnej wymiany, zobojtniania: NaOH + HCl = NaCl + H2O II.4.b.Reakcje redoks: reakcje rwnoczesnego utleniania i redukcji, reakcje , ktre zachodz przy zmianie stopni utlenienia atomw reagujcych pierwiastkw S + O2 = SO2 II.5.a.Reakcje termiczne: reakcje zachodzce pod wpywem doprowadzonego ciepa ciepo (250oC) Cl2 2Cl II.5.b.Reakcje fotochemiczne: reakcje zachodzce pod wpywem promieniowania elektrochemicznego, np.: procesy fotograficzne: wiato 2AgCl 2Ag + Cl2 homoliza (rozpad czsteczki z wytworzeniem wolnych rodnikw), np. wiato Cl2 2Cl II.5.c.Reakcje fonochemiczne: reakcje zachodzce pod wpywem ultradwikw, np.: reakcje polimeryzacji lub depolaryzacji II.5.d.Reakcje radiacyjno-chemiczne: reakcje zachodzce pod wpywem promieniowania jonizujcego II.5.e.Reakcje elektrochemicze: reakcje zachodzce pod wpywem prdu elektrycznego lub ktrym towarzyszy przepyw prdu, np.: elektroliza stopionych soli: prd 2NaCl 2Na + Cl2

7

REAKCJE REDOKS Reakcje redoks: reakcje chemiczne, ktrym towarzyszy zmiana stopni

utlenienia atomw pierwiastkw.

Stopie utlenienia pierwiastka w zwizku: liczba utlenienia:

Def. 1.: liczba dodatnich lub ujemnych elementarnych adunkw

elektrycznych jakie posiadaby atomom pierwiastka w danym

zwizku, gdyby elektrony wice go byy cakowicie przesunite

w kierunku atomu pierwiastka o wikszej elektroujemnoci. Def. 2.: liczba dodatnich lub ujemnych adunkw elementarnych

wykazywanych przez atom w danym zwizku, gdyby zwizek ten

mia budow jonow.

OBLICZANIE STOPNIA UTLENIENIA PIERWIASTKW - REGUY

Atomom substancji prostych - pierwiastkom (w stanie wolnym) przypisuje si stopie utlenienia rwny zero.

Au0

O20

Fe0

Kr0

Powstae w wyniku reakcji redoks czsteczki zwizkw s elektrycznie obojtne. Sumaryczny adunek wszystkich atomw w zwizku chemicznym rwny jest zeru,

a w przypadku jonw rwny jest adunkowi jonu.

Wodr we wszystkich poczeniach za wyjtkiem wodorkw metali grup 1 i 2 przyjmuje stopie utlenienia +I

W wodorkach metali grup 1 i 2 wodorowi przypisuje si stopie utlenienia -I

Tlen we wszystkich poczeniach chemicznych za wyjtkiem nadtlenkw I i ponadtlenkw 1/2 przyjmuje stopie utlenienia -II

W poczeniach OF2 i O2F2 tlen ma wartociowo +II i +I

Fluor we wszystkich zwizkach wystpuje na I stopniu utlenienia.

Stopie utlenienia litowcw zawsze wynosi +I, a berylowcw +II.

8

UZGADNIANIE WSPCZYNNIKW STECHIOMETRYCZNYCH

W REAKCJACH REDOKS REAKCJA REDOKS: atomy reagentw w czasie reakcji zmieniaj swoje stopnie utlenienia atomy jednego pierwiastka oddaj elektrony rwnoczenie atomy drugiego pierwiastka przyjmuj elektrony

S0 + O20 = S+IVO2-II S0 - 4e S+IV proces utleniania

O20 + 4e O-II proces redukcji atom S zmienia swj stopie utlenienia z 0 na +IV oddajc elektrony S zwiksza swj stopie utlenienia atomy tlenu w czsteczce tlenu O2 zmieniaj stopie utlenienia z 0 na +II przyjmujc elektrony O zmniejsza swj stopie utlenienia REDUKTOR: substancja, ktra oddaje elektrony UTLENIACZ: substancja, ktra przyjmuje elektrony UZGADNIANIE RWNA REDOKS: Na + Cl2 = NaCl 1. Sd jest pierwiastkiem 1 grupy w zwizkach stopie utlenienia zawsze -I 2. Suma adunkw atomw w czsteczce NaCl musi si rwna zero -1 + X (stopie utlenienia Cl) = 0 X = +1

3. Na0 + Cl20 = Na+1Cl-1 4. Na0 - 1e Na+1

Cl20 + 2e 2Cl-1

5. Liczba elektronw oddanych w reakcji musi si rwna liczbie elektronw pobranych: Na0 - 1e Na+1 x 2

Cl20 + 2e 2Cl-1 x 1 UZGODNIONA REAKCJA: 2Na + Cl2 = 2NaCl

9

PRZYKAD: UZGODNI REAKCJ REDOKS:

KMnO4 + HCl = MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O 1. Wyznaczam stopnie utlenienia wszystkich pierwiastkw uczestniczcych w reakcji:

K: pierwiastek grupy 1 stopie utlenienia +I O: zawsze na -II Mn: X Obliczam X: 1 x (+1) + 4 x (-2) + 1 x X = 0

1 + (-8) + X = 0 ; -7 + X = 0 ; X = +VII H: zawsze na +I to: Cl: na I Skoro Cl w kwasie chlorowodorowym na I to Mn w soli tego kwasu na +II Cl w Cl2 na 0 2. Zapisuj wyznaczone stopnie utlenienia pierwiastkw i znajduj te pierwiastki, ktrych stopnie utlenienia ulegy zmianie:

K+IMn+VIIO4-II + H+ICl-I = Mn+IICl2-I + K+ICl-I + Cl20 + H2+IO-II 3. Okrelam ilo elektronw pobranych i oddanych:

Mn+VII + 5e Mn+ II x 1 x 2* x 2

Cl-I - 1e Cl0 x 5 x 2* x 10 *UWAGA: czsteczka Cl2 wystpujca w produktach zawiera parzyst ilo atomw uzgodnione wspczynniki mno przez 2

5.Wprowadzam wyznaczone wspczynniki do rwnania reakcji:

2KMnO4 + 10HCl = MnCl2 + 2KCl + Cl2 + H2O 6. Uwzgldniam zmiany liczb pozostaych atomw i/lub czsteczek: do reakcji konieczne s dwie czsteczki manganianu (VII) potasu i 10 czsteczek kwasu chlorowodorowego z tego powodu musi powsta: 5 czsteczki Cl2 2 czsteczki chlorku manganu (II) 2 czsteczki chlorku potasu 8 jonw O2- i 10 jonw H1- powstanie dwu czsteczek chlorku manganu (II) i dwu czsteczek chlorku potasu wymaga w sumie 6 dodatkowych czsteczek kwasu chlorowodorowego W sumie ilo czsteczek HCl = 16 Wprowadzenie dodatkowych czsteczek HCl daje 3 dodatkowe jony wodoru, ktre z 8 jonami tlenu dadz 6 czsteczek wody i sumaryczny zapis reakcji jest:

2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCHZAPIS BILANSU REAKCJI CHEMICZNSYMBOLI PIERWIASTKW, WZORW CHEMICZNYI WSPCZYNNIKW STECHIOMETRYCSUBSTANCJE WYJCIOWE

WSPCZYNNIKI STECHIOMETRYCZNEPODZIA REAKCJI CHEMICZNYCH

A + B = ABCaO + CO2 = CaCO3

AB =A+BCaCO3 = CaO + CO2A + BC = AC + B

AB+CD =AD+CBgdzie AB i CD substratyII.2.a.Reakcje homogeniczne: jednorodnereakcje, w ktrych substraty ireakcje, w ktrych substraty iII.3.a.Reakcje egzotermiczne: reakcje chemiczne, ktrym towarzyszy wydzielaniesi ciepa, np.:II.3.b.Reakcje endotermiczne: np.:II.4.b.Reakcje redoks: reakcje rwnoczesnego utleniania i redukcji,reakcje , ktre zachodz przy II.5.d.Reakcje radiacyjno-chem

REAKCJE REDOKSDef. 1.: liczba dodatnich lubUZGADNIANIE WSPCZYNNIKW STE

W REAKCJACH REDOKS