uabooks.top

3.

rész

Kémiai reakciók

Ebben a fejezetben részletesen megismerkedtek azokkal a reakciókkal, amelyek egyidejűleg oda és vissza — mindkét irányban -lejátszódhatnak; megtudjátok, mit jelent a kémiai egyensúly fogalma, és hogyan lehet befolyásolni az egyensúlyi állapotot. Ismereteket szereztek a sók és a víz kölcsönhatásáról, valamint elektrokémiai alapismeretekre tesztek szert, miközben az oxidációs-redukciós folyamatok révén nyerhető elektromos energiáról tanultok. Ezen túlmenően a fejezet egy új típusú számítási feladatokat foglal magában és algoritmust kínál azok megoldására.

E téma tananyaga segít nektek:

felidézni a kémiai reakciók csoportosítását lefolyásuk irányától függően;

megtanulni az egyensúlyi rendszer befolyásolását a körülmények változásával; megérteni, hogy a savak disszociációja miért megfordítható folyamat, a bázisok és a sók disz-szociációja pedig miért nem.

Előző tanulmányaitokban már megismerkedtetek különböző típusú reakciókkal. A reakciók osztályozása azok meghatározott sajátosságai

alapján történtek (például: a reakcióba lépő anyagok száma, az elemek oxidációs számának változása vagy változatlansága). Ilyen sajátosság a kémiai reakciók lefolyásának iránya.

Egyirányú kémiai reakciók. A kémiai reakciók egy részében a kiindulási anyagok teljes mennyisége átalakul termékké (a kémiai egyenletnek megfelelően), mivel a reakciótermékek nem reagálnak egymással. Az ilyen folyamatokat egyirányú (nem megfordítható, irreverzibilis) kémiai reakcióknak nevezzük. így például, semmilyen körülmények között nem képesek visszaalakulni a reakciótermékek reagensekké a következő folyamatokban:

Az egyirányú reakciók egyenleteiben egyenlő-ségi jelet (=) vagy balról jobbra irányuló nyilat tesznek. Olykor használják azt a kifejezést is, hogy a reakció balról jobbra tart.

Megfordítható reakciók. Ismertek olyan reakciók is, amikor egyidejűleg történik a reagensek és a reakciótermékek kölcsönhatása (reagensek keletkezésével); a reakciótérben (kémcsőben vagy lombikban) keverék keletkezik, mivel mind a termékek, mind a kiindulási anyagok megtalálhatók benne.

A mindkét irányban egyidejűleg végbemenő reakciókat megfordítható (reverzibilis) reakcióknak nevezzük.

A reverzibilis kémiai reakciók egyenleteiben a megfordíthatóság jelét, a kettősnyilat

használják:

Az A és B anyag reakcióját képződésnek nevezik, a C és a D reakciótermékek kölcsönhatását pedig vissza-alakulásnak. Figyeljetek a kifejezések használatára: nem mindegy, hogy egyirányú vagy képződési reakció, megfordítható vagy a visszaalakulás reakciója.

Sok megfordítható reakció ismert. Ilyen például a hidrogéngáz reakciója a jódgőzökkel:

A képződési reakció hőmérséklet hatására történik, és még nem megy

végbe a teljes reakció, visszaalakulás folyamata: a hidrogén-jodid egyszerű Emyagokra való bomlása. Nem sikerül a teljes HI képződést elérni akkor sem, ha megnöveljük a hőmérsékletet, ha tovább várunk a folyEimat befejezésére, vagy ha katalizátort adunk hozzá. Hasonló sajátossággal rendelkezik az ammónia (NH₃) nagyüzemi gyártásának alapjául szolgáló reakcióegyenletnél is:

Számos só vízben való oldódásánál is megfordítható folyamat megy végbe (12. §).

Némely reakció csak meghatározott hőmérsékleti tartományban megfordítható. Példaként vizsgáljuk meg a kalciumvegyületek átalakulását. A kalcium-oxid (köznapi neve égetett mész) közönséges körülmények között nagyon lassan reagál a széndioxiddal, miközben kalcium-karbonáttá alakul:

Éppen ezért az égetett meszet zárt tartályokban, hermetikus csomagolásban tárolják, mivel reagálna a levegő széndioxidjával és Iasssm karbonáttá alakulna. így a mész elveszítené azt a tulajdonságát, amiért a gyEikorlatban használják.

Égetett meszet a természetben található kalcium-karbonátból (kréta, mészkő) nyernek mintegy 900 °C-on végbemenő termikus bomlással, vagyis a visszaalakulási reakciót valósítják meg.

Ilyen körülmények között a só oxidokká történő bomlása teljes.

Ha ezt a folyamatot zárt rendszerben végezzük 900 °C-nál, akkor a sónak csak egy része bomlik fel. A rendszerben CaCO₃ , CaO és CO₂ keveréke lesz található. Vagyis egyszerre két folyamat megy végbe: a só oxidokká történő bomlása, valamint az oxidok egyesülése sóvá. A reakció megfordítható: só bomlása - ez az átalakulási folyamat, só képződése - ez a visszaalakulás:

9. osztályban az oldatok témakörében megismerkedtetek azzal a ténnyel, hogy a bázisok, savak, sók vízben való oldódásukkor ionokra esnek szét. Ezt a folyamatot nevezzük elektroli-tos disszociációnak. A savak számára ez a folyamat megfordítható: a savmolekulák egy része ionokra esik szét, eközben az ionok újra savmolekulákká egyesülnek:

A lúgok és a sók elektrolitos disszociációja teljes, vagyis a folyamat nem megfordítható. Ezek ionos vegyületek, oldódásuknál az ionok egyszerűen oldatba mennek át és nem kapcsolódnak össze:

ÖSSZEFOGLALÁS

Megkülönböztetnek megfordítható (reverzibilis) és egyirányú (irreverzibilis) kémiai reakciókat. A megfordítható reakciókban egyidejűleg két ellentétes folyamat megy végbe: A reagensek kölcsönösen hatnák egymásra (képződési folyamat), a kialakult reakciótermékek is reagálnak egymással (visszaalakulási folyamat). Az egyirányú reakcióknál csak a kiinduló anyagok reagálnak egymással.

69. Határozzátok meg, megfordíthatóak vagy egyirányúak az alábbi reakciók:

a) két só vizes oldatában lejátszódó cserebomlási reakció;

b) szerves vegyidet égése;

c) az étén polimerizációja.

Ha a folyamat megfordítható, akkor bármilyen körülmények között, vagy csak meghatározott hőmérsékleti tartományban mehet végbe?

70. A szerves vegyületeknél az észterezés megfordítható reakció. írjátok fel a metanol és az etánsav között lejátszódó reakcióegyenletet. Melyik reakció a képződési és melyik a visszaalakulási folyamat?

71. A nátrium-klorid vizes oldatához salétromsav-oldatot adnak. Reagálnak-e az anyagok egymással? Ha a reakció végbemegy, határozzátok meg: megfordítható vagy egyirányú folyamatról van-e szó? Válaszotokat indokoljátok.

72. Milyen lehetséges okai vannak az anyagok nem teljes átalakulásának a nem-visszafordítható kémiai reakció során?

73. Keressetek példát a savképző oxid és a víz között lejátszódó megfordítható reakcióra és írjátok le a megfelelő kémiai egyenletet.

74. A hidrogén és az oxigén magas hőmérsékleten történő reakciója megfordítható folyamat. A kísérlethez kétszer nagyobb térfogatú hidrogéngázt vettek, mint az oxigéngáz térfogata. Idővel kiderült, hogy a keletkezett vízpára mennyiségének a fele egyszerű anyagokra bomlott. Határozzátok meg a reakciótérben található három gáz keverékének a levegőhöz viszonyított sűrűségét.

Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi