Hemijske reakcije
Naravno, opet neću u ovom postu navoditi
definicije niti ću objašnjavati koji tipovi reakcija postoje, šta u njima
nastaje, sve to opet naglašavam, možete naći na netu.
Ok napisali smo hemijsku reakciju
(reaktante i produkte) sledeće što moramo da uradimo je da je izjednačimo.
Reakciju izjednačavamo kako bi smo izjednačili brojeve molova supstanci sa leve
i desne strane, odnosno reaktante sa produktima. Zašto se to radi, to je već
definisano zakonom o održanju mase.
Hajmo da uzmemo primer neke hemijske
reakcije. Uzećemo reakciju neutralizacije H2SO4 sa NaOH:
H2SO4 +
NaOH → Na2SO4+ H2O
Najlakši način da izjednačimo hemijsku
reakciju je da prvo obratimo pažnju na elemente koji se samo jednom pojavljuju
sa leve i desne strane. U ovoj reakciji,
vidimo da se Na i S pojavljuju samo jednom i sa desne i sa leve strane. Zato
ćemo početi od njih. Da smo npr. počeli da brojimo H, videli bi smo da imamo 3
vodonika sa leve i 2 sa desne, to je već komplikovano srediti. Dakle, gledamo
za Na i S. Vidimo da nam se broj atoma S slaže jer ispred H2SO4
ne stoji ni jedan koeficijent tj podrazumeva se da tu stoji broj 1. Dakle
imamo 1 sumpor sa leve strane. Takođe vidimo da imamo 1 sumpor i sa desne
strane. Sada za Na vidimo da sa leve strane imamo 1 natrijum, a sa desne da
imamo 2 natrijuma jer iako ispred Na2SO4
imamo koeficijent 1 vidimo da u subskriptu imamo broj 2
što nam se odnosi na atome Na. Da bi smo izjednačili sada br atoma Na pišemo
koeficijent 2 ISPRED NaOH. Nikako ne smemo pisati u subskriptu (npr. Na2OH bi bilo nepravilno jer na taj način utičemo
na formulu jedinjenja što nikako ne smemo da radimo). Dakle pišemo dvojku
ispred NaOH:
H2SO4 +
2NaOH → Na2SO4+ H2O
Sada vidimo da nam se brojevi Na poklapaju,
brojevi S se i dalje poklapaju jer dodat broj 2 nije uticao na njihov broj.
Brojimo H i vidimo da sa leve strane imamo 4 a sa leve 2. Stavljamo 2 ispred H2O
kako bi smo sada izjednačili H:
H2SO4 +
2NaOH → Na2SO4+ 2H2O
Sada brojimo kiseonik, vidimo da imamo 6
(4+2) sa leve i 6 sa desne (4+2) što se poklapa. Uspeli smo da izjednačimo
hemijsku reakciju, sada je ona spremna za proračune.
Mala napomena, hajde da probamo da
izbrojimo šta sve imamo u molekulu (NH4)2SO4 .
Uzeo sam ovo jedinjenje jer ima u sebi zagradu sa subskriptom i pravilo za ovo
jedninjenje važiće za sva ostala jedinjenja na koja možete naići a koja se pišu
sa zagradama.
(NH4)2SO4
N: Vidimo da imamo 1 azot, ali takođe
vidimo da se azot nalazi u zagradi sa subskriptom 2 plave boje. Ta dvojka znači
da se sve unutar nje množi sa tim brojem. Dakle imamo 1 N ∙ 2 (dvojka koja potiče od
zagrade) = 2 N. Dakle imamo 2 azota.
H: Vidimo da imamo 4 H (crvena 4) i to se
sve nalazi u zagradi sa 2 u subskriptu pa imamo 4 H ∙ 2 = 8 H.
S: Imamo samo jedan S jer se on nalazi van
zagrade a takođe nema subskript.
O: kiseonik se ne nalazi u zagradi pa na
njega ne utiče 2, ali ima u subskriptu broj 4 pa imamo ukupno 4 O.
Oksido-redukcione
reakcije
Sada već krećemo sa malo ozbiljnijim
temama, takođe ovde moram spomenuti par definicija, koje ću takođe probati da
objasnim tako da vam budu logične.
Oksido-redukcione reakcije ili redoks
reakcije su reakcije kod kojih se jedan element oksiduje dok se drugi redukuje,
zato se i zovu oksido-redukcione. Prostim rečima kod oksido-redukcionih
reakcija jedan atom daje elektrone a neki drugi atom ih prima.
Postoje elementi kojima odgovara kada daju
elektrone, npr metali. Zato će u oksido-redukcionim reakcijama metali davati
elektrone. Kada neki elemenent daje odnosno otpušta elektrone mi kažemo da se
on onda oksidovao. Te elektrone koje
je neki element otpustio mora neko da prihvati, a to rade elementi kojima
odgovara višak negativnog naelektrisanja, kao npr nemetali. Za elemente koji
prime elektron se kaže da su se redukovali.
Dakle imamo oksidaciju i redukciju u jednoj reakciji, zato se te reakcije i
zovu oksido-redukcione reakcije.
Da bi smo izjednačili oksido-redukcionu
reakciju moramo pronaći u reakciji šta se oksidovalo a šta se redukovalo. Da bi
smo to utvrdili moramo da znamo još jednu stvar, a to su oksidaciona stanja. Oksidaciono stanje je pokazatelj kako je neki
element naelektrisan. Element je naelektrisan kada on ima višak ili manjak
elektrona. Naravno, ukoliko neko ima višak elektrona onda će on biti negativno
naelektrisan, ukoliko ima manjak, onda će biti pozitivno naelektrisan.
Oksidaciono stanje je jako bitno da se razume pa ćemo mu sada posvetiti malo
više pažnje.
Kako se to utvrđuje oksidaciono stanje? Postoji
par pravila. Atomi i molekuli elementranih gasova imaju oksidaciono stanje 0
(nula). npr u reakciji:
C + O2 → CO2
Vidimo da imamo C tj. ugljenik je u obliku
atoma, to znači da on ima naelektrisanje 0. Kiseonik je u obliku molekula, ali
kao što znamo kiseonik nikada ne može biti u obliku atoma u reakciji jer se svi
gasovi pišu kao molekuli, odnosno sa dvojkom u subskriptu (X2) i oni
takođe imaju uvek naelektrisanje 0. Ovo takodje i za sve molekule. To je drugo
pravilo, drugo pravilo kaže da ukupno naelektrisanje meolekula mora biti 0. Dakle,
utvrdili smo da C, O2 i CO2 svi imaju naelektrisanje 0.
0 0 0
C + O2 → CO2
Molekul CO2 ima ukupno
naelektrisanje 0, ali da bi smo utvrdili šta nam se oksidovalo a šta
redukovalo, moramo da nadjemo kako su naelektrisani elementi unutar tog
molekula, odnosno kako su naelektrisani ugljenik i kiseonik u CO2
molekulu. Neki elementi imaju skoro uvek isto naelektrisanje i ta
naelektrisanja se pamte. Kao npr u ovom slučaju. Kiseonik je skoro uvek
naelektrisan -2. Ovo skoro uvek nemojte da vas buni, izuzetci od naelektrisanja
-2 su veoma retki i sigurno ćete ih sretati kasnije. Dakle, kiseonik ima
naelektrisanje -2. Ali koliko mi imamo atoma kiseonika u CO2? Imamo
ih dva, pa je ukupno naelektrisanje kiseonika -4. Dalje, imamo 1 C atom. Kako
je on naelektrisan? Rekli smo da molekul mora biti neutralan, odnosno da ima
ukupno naelektrisanje 0. Kako imamo -4 koji potiču od kiseonika, onda je C +4
(-4 i +4 daju 0). To naelektrisanje pišemo iznad odgovarajućih oznaka hemijskih
elemenata, za kiseonika se ne piše -4 već -2, jer je to naelektrisanje jednog
atoma, onda po formuli znamo da imamamo 2
atoma kiseonika i da nam je ukupno naelektrisanje za ta dva atoma
kiseonika -4. I brojevi kojima se piše naelektrisanje su rimski brojevi:
0 0 +IV -II
C + O2 → CO2
Za pozitivne brojeve kao npr u našem
slučaju +IV možemo da izostavimo znak + i da pišemo samo IV jer se on inače
pretpostavlja. Dakle, imali smo reaktant ugljenik C sa naelektrisanjem 0, i
sada imamo C u produktu CO2 sa naelektrisanjem IV. To znači da je
ugljenik otpustio elektrone odnosno da se oksidovao i da mu se povečalo
oksidaciono stanje, to je inače definicija oksidacije. Kiseonik sa druge strane
se redukovao, odnosno primio je elektrone i smanjio mu se oksidacioni broj.
Uzmite logično, ako nečemu dodate elektrone koji su negativni, logično je da će
mu se onda smanjiti naelektrisanje, kao za kiseonik u ovom slučaju, tako je
isto i za C ako je iz naelektrisanja 0 prešao u +IV logično je da je morao da
otpusti elektrone kako bi mu se povećao oksidacioni broj. Sada elemente koji su
se redukovali i oksidovali pišemo na sledeći način (na strelicama se piše
koliko je otpustio ili primio elektrona naš element):
Vidimo da je 1 C atom iz naelektrisanja 0
prešao u naelektrisanje +IV i da bi to uradio morao je da otpusti 4 elektrona (na
strelici pišemo + 4 e-).
Za kiseonik, vidimo da je kiseonik iz
naeleketrisanja 0 (kako gasove ne možemo da pišemo kao atome, kao za C uvek ih
pišemo u obliku molekula, tj u obliku X2) u nalektrisanje -II. Kako
smo napisali 2 atoma kiseonika sa leve strane (kao molekul) moramo da napišemo
isti broj atoma i sa desne strane i pišemo 2O.
Ukupan broj razmenjenih elektrona mora
biti jednak nuli. Ugljenik je dao 4 elektrona, jedan kiseonik prima 2 elektrona
a kako mi imamo 2 atoma kiseonika onda imamo da kiseonik ukupno prima 4
elektrona i to nam je 0 jer je +IV i -II∙2 = 0.
Da bi smo odredili naelektrisanje
elemenata nekog molekula moramo da upamtimo da H najčešće ima naelektrisanje
+1, O ima najčešće -2, metali prve grupe periodnog sistema imaju +1 a metali II
grupe periodnog sistema imaju naelektrisanje +II, nemetali VII grupe periodnog
sistema imaju -I naelektrisanje. Iz periodnog sistema takođe možemo da odredimo
naelektrisanja elemenata na osnovu njihovog rasporeda, ali to će biti neka
druga tema. Kada upamtimo tih par pravila možemo lako da odredimo
naelektrisanja. Npr. za molekul NaOH: znamo da je H +1, da je O -2, onda
naelektrisanje Na mora biti +1 da bi ceo molekul bio naelektrisan 0. Za molekul
Mg(OH)2 znamo da je H +1 ali kako imamo 2 atoma H onda je to +2, da
je za O -4 (jer imamo takođe 2 atoma O) i onda da bi ceo molekul bio
naelektrisan 0 Mg je +2.
Evo jednog primera reakcije koja nije
oksido-redukciona, čisto da bi ste razlikovali:
2NaOH + H2SO4
→
Na2SO4 + 2H2O
Zašto ovo nije okisdo-redukcija? Zato što
ni jedan element nije promenio oksidaciono stanje, Na je +1; H +1; O -2 i S -6
u svim molekulima.
Evo jedne malo komplikovanije reakcije
okisod-redukcije:
I VII -II
I III -II I VI -II I
VI -II II
VI -II I
-II IV -II
KMnO4 + H2C2O4
+ H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O
+ CO2
Naravno, naelektrisanja sam ja
napisao ali vi morate da ga odredite po gore opisanim pravilima. Pišemo šta se
okisdovalo a šta redukovalo. Mn nam se redukovao iz Mn(VII) u Mn(II) i C nam se
oksidovao iz C(III) u C(IV) pa to i pišemo:
Ispred C(III) pišemo br 2 jer 2
atoma C figurišu u formuli H2C2O4 pa onda
moramo i tu 2 da pišemo i za C(IV) da bi smo imali izjednačen broj C atoma (slično
kao i za primer sa kiseonikom u prethodnoj reakciji). Vidimo da Mn daje 5 e-
a dva C primaju samo 2 e-. Sada da bi smo izjednačili brojeve
elektrona, moramo prvu reakciju za Mn da pomnožimo sa 2 i drugu sa 5 da bi smo
imali ukupno po 10 reazmenjenih e-.
Sada imamo tačan broj razmenjenih
elektrona i samo ove koeficijente prepišemo u našu početnu jednačinu. Tako što
pišemo brojeve 2 ispred molekula koji imaju Mn (oni koji imaju VII i II,
tj. samo oni molekuli sa Mn koji su prešli iz Mn(VII) u MN(II) ) i 10
ispred molekula sa C (oni koji imaju oksid stanja III i IV). Napomena za
molekul H2C2O4 kod njega ne možemo
ispred da pišemo 10 jer on već u sebi sadrži 2 atoma C pa zato ispred pišemo
koeficijent 5 (5 ∙ 2C = 10 C
atoma)
2KMnO4 + 5H2C2O4
+ H2SO4 → K2SO4
+ 2MnSO4 + H2O + 10CO2
Ovo sve smo uradili ali to još
uvek nije kraj, mada sada ide najlakši deo. Molekule koje smo na ovaj način
izjednačili (KMnO4; H2C2O4;
MnSO4 i CO2) više ne diramo, tj njihove koeficijente više
ne prepravljamo, samo izjednačimo atome u ostalim molekulima na osnovu ovih već
dodatih koeficijenata. To radimo na sledeći način . Imamo 1 S atom sa leve a 3
sa desne. Dodajemo 3 ispred H2SO4, zatim, sada imamo 5∙2 + 3∙2 = 16 atoma
H sa leve a sa desne samo 2 pa pišemo 8 ispred molekula H2O. Sada
samo izbrojimo atome O. Imamo 2∙4 + 5∙4 + 3∙4 = 40
atoma sa leve i imamo 4 + 2∙4 + 8 + 10∙2 = 40 atoma sa desne,
atomi O se poklapaju. Pa nam je izjednačena reakcija:
2KMnO4 + 5H2C2O4
+ 3H2SO4 → K2SO4
+ 2MnSO4 + 8H2O + 10CO2
Da bi ste savladali ovu oblast, kao i svaki proračun
morate da je vežbate, ali nadam se da će vam sada biti bar malo jasnije uz ovo
objašnjenje.
Hvala:) Sada mi je jasnije...
ОдговориИзбришиHtela bih da pitam kako ja da znam kad dodajem broj u indekau a kad ga dodajem kao koeficijent. Mene konkretno zanima kako da znam da li smem da stavim broj u indekau a da ne promenim jednacinu? I kad ga stavljam kod onih jedinjenja u zagradi npr Al(ClO3)3?
ОдговориИзбришиIndekse zavise od valence atoma i oni su fiksni, jedinjenja imaju uvek iste indekse (to im je formula) a koeficijente sama dodaješ kada želiš da izjednačih hemijsku reakciju. Oprosti na kasnom odgovoru
Избришиa da odgovorim na drugi deo pitanja: za ne, ne smeš sama da doaješ indekse, samo keficijente. Ali, npr za tvoj primer aluminijum-hlorat znaš da su hlorati ClO3, i znaš da je njihovo naelektrisanje -1, dalje, znaš da je naelektrisanje Al +3. Zato kada želiš da napišeš jedinjenje ti napišeš AlCO3 i vidiš da ti je ukupno naelektrisanje MOLELKULA +2 a zanmo da mora biti 0. Zato dodaješ zagradu i pišeš Al(ClO3)3 jer sada kada imaš 3 jona hlorata onda ti je ukupno naleketrisanje u molekulu 0. Ako si na ovo "dodavanje indeksa" mislila.
ИзбришиSranje..kakav mozak imas care..nema teorije ovo skuzit..
ОдговориИзбришиMoja profesorica daje neke zadatke koje treba da resimo pomocu logike,iz medicinske sam skole. Reakcije ne znam da izjedncim na kraju,ne ide mi..da li bi mogli da mi resite kontrolni posto mi od ovog predmeta zavisi da li cu biti odlicna?
ОдговориИзбришиMoja profesorica daje neke zadatke koje treba da resimo pomocu logike,iz medicinske sam skole. Reakcije ne znam da izjedncim na kraju,ne ide mi..da li bi mogli da mi resite kontrolni posto mi od ovog predmeta zavisi da li cu biti odlicna?
ОдговориИзбришиImas sajt http://www.svethemije.com/forum/1 gde ce ti rado pomoci da resis zadatke, mozda ti i lepo objasne :)
ИзбришиA mozes li da objasnis sastavljanje reakcija npr.Kako da znam da ce se od CaCO3+2HCl dobiti CaCl2+CO2+H2O
ИзбришиHVALA
Emina,
ИзбришиSastavljanje reakcija, kako ti kažeš nije baš jednostavno naučiti. Npr. u tvom primeru imamo so (jake baze i slabe kiseline)sa jakom kiselinom.
U ovoj reakciji kiselina disosuje na H+ i Cl- jone (jer je u pitanju jaka kiselina).
Ti joni reaguju sa drugim jonima u rastvoru (to su Ca2+ i CO3(2-) joni.
Zašto tebi dolazi do reakcije baš na ovom primeru:
dva H+ jona reaguju sa CO3(2-) jonom da bi formirali "ugljenu kiselinu" koja ne postoji u molekulskom obliku već se razlaže ba H2O i CO2. Kako tebi CO2, koji je gas, izlazi iz sistema reakcija se pomera "u levo" tj. u pravcu formiranja još nestabilne ugljenje kiseline. Odnosno iz ovog razloga je tebi moguća ova reakcija i formiraju se ti proizvodu. I naravno najbolje je početne molekule reaktanata podeliti na + i - jone, probati ih spojiti i videti šta nastaje. To je princip, samo što ima izuzetaka kao u ovom slučaju tj. da nam se kiselina razlaže na vodu i gas.
To sa "pomeranjem ravnoteže" je druga priča i druga lekcija.
Inače, na faxu su nas učili da ugljena kiselina ne postoji, već samo molekuli vode koji su vezani za ugljen-dioksid.
Hemija je kao i sve ostale nauke kompleksna, tek nakon srednje škole osoba može da razume do detalja mnoge stvari i logično je što ih pitate...
Hvala sto si mi odgovorio,bilo bi dobro da napravis youtube kanal posto bas dobro objasnjavas i mnogima bi pomogao da razumiju.
Избриши😀
Dovrsitu jednacinu oksido-redukcije i odrediti zbir stehiometrijskih koeficijenata reaktanata i produkata
ОдговориИзбришиKMnO4+?-> KCl + MnCl2 + H2O+Cl2
Cl2+?-> Cl- + HOCl+H3O+
Cl2+KOH-> KCl +KClO3+H2O
Moze li mala pomoc??
JEBOTE KOLIKO JE OVO ZAJEBANO BRATE KAD M I IMAO NEKO DA MI OBJASNI UZIVO, ALI PITACU NASTAVNICU HEMIJE NA DOPUNSKOJ
ОдговориИзбришиNISAM HTEO OVAKO DA SE IZRAZZIM IZVINITE
ИзбришиNema problema. Samo nemoj da preteruješ sa izražavanjem :D
Избриши