Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением химической реакции. Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:
Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O2, образует одну молекулу углекислого газа СО2. Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково! Это правило — следствие Закона сохранения массы вещества: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции. Закон был открыт в 18-м веке М. В. Ломоносовым и, независимо от него, А. Л. Лавуазье.
Выполняя этот закон, необходимо в уравнениях химических реакций расставлять коэффициенты так, чтобы число атомов каждого химического элемента не изменялось в результате реакции. Например, при разложении бертолетовой соли КClO3, получается соль КСl и кислород О2:
Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода — разное. Уравняем их:
Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:
Теперь между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:
Полученная запись показывает, что при разложении двух молекул КClO3 получается две молекулы КСl и три молекулы кислорода O2. Число молекул показывают при помощи коэффициентов.
При подборе коэффициентов необязательно считать отдельные атомы. Если в ходе реакции не изменился состав некоторых атомных групп, то можно учитывать число этих групп, считая их единым целым:
Последовательность действий такова:
1. Определим валентность исходных атомов и группы PO4:
2. Перенесём эти числа в правую часть уравнения:
3. Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:
4. Обратим внимание на состав «самого сложного» соединения: Ca3(PO4)2 и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО4 (их две):
5. Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести; доставим соответствующий коэффициент:
Эти правила образуют Алгоритм составления уравнений химических реакций обмена, так как, пользуясь этой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций, за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций (см. урок 7).
Химические реакции бывают разных типов. Основными являются:
1. Реакции соединения:
Здесь из двух и более веществ образуется одно вещество:
2. Реакции разложения:
Здесь из одного вещества получаются два вещества и более веществ:
3. Реакции замещения:
Здесь реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причём простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:
4. Реакции обмена:
Здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:
Существуют и другие типы химических реакций.
Задание 1.5. Расставьте коэффициенты в предложенных выше примерах.
Задание 1.6. Расставьте коэффициенты и определите тип химической реакции:
Выводы
Вещества бывают простые и сложные. Состав веществ показывают при помощи химических формул. Формулы веществ составляют, учитывая валентности составных частей этих веществ. Запись химического процесса при помощи формул называется уравнением химической реакции. Химические реакции бывают разных типов: обмена, замещения, разложения, соединения и другие.