Reactii chimice - Ecuatii si formule chimice

Reactii chimice

1. Ecuatii si formule chimice

Pentru a intelege ecuatiile chimice trebuie sa se cunoasca mai intaii modul de a determina formulele chimice ale substantelor.

Odata cu stabilirea greutatilor atomice ale elementelor, determinarea formulei chimice a unui compus oarecare s-a putu face usor, cunoscand mai intai compozitia lui procentuala gasita cu ajutorul analizei. Astfel una din combinatiile carbonului cu clorul are urmatoarea procentuala: 7,8% C, 92,2% Cl. Greutatile atomice corespunzatoare sunt egale cu 12 si 35,5. Este evident ca cut cat greutatea atomica a elementului este mai mare, cu atat mai mic va fi numarul atomilor din molecula pentru o anumita compozitiei procentuala a compusului. De aceea, pentru a gasi numarul de atomi al fiecaruia din elementele ce intra in componenta compusului chimic, trebuie sa impartim numarul procentual la greutatile atomice corespunzatoare. Facand o astfel de impartire gasim pentru carbon 0,65 si pentru clor 2,60. Dar aceste valori sunt fractiuni zecimale, pe cand in molecula se afla un numar intreg de atomi. Spre a obtine numere intregi, impartim ambii factori la cel mai mic dintre impartim ambii factori la cel mai mic dintre ei, respectiv la 0,65. Cifrele capatate (inmultitori atomici) 1 si 4 ne dau direct numarul de atomi din fiecare element in formula compusului examinat, care este tetraclorura de carbon (CCl₄). In mod asemanator se determina formula chimica si a altor compusi cu un numar mai mare de elemente chimice.

Aflarea formulei chimice a unei combinatii poate fi insa deseori simplificata cunoscand valenta elementelor componente. Pentru exemplificare sa luam cel mai simplu caz de combinatie, formata din atomoo a doua elemente diferite si anume aluminiu si oxigen. Aluminiul este trivalent, iar oxigenul bivalent. Din insasi notiunea de valenta decurge ca atomii care intra intr-o combinatie chimica nu pot avea valente libere. Prin urmare numarul lor total pentru aluminiu trebuie sa fie egal cu numarul total pentru oxigen. Cea mai mica cifra care se imparte fara este la 3 si 2 este 6. Aceasta inseamna ca numarul comun de valente trebuie sa fie egal cu 6. Dar fiecare atom de aluminiu este trivalent, deci pentru a obtine 6 valente sunt necesari doi atomi de aluminiu. Astfel, cea mai simpla formula a combinatiei aluminiului cu oxigenul va fi Al₂O₃.

Nu toate combinatiile posibile din punctul de vedere al valentei exista insa si in realitate. Posibilitatea formarii lor depinde de proprietatile chimice ale elementelor si de conditiile exterioare. Din aceasta cauza combinatia Al₂O₃ dedusa mai sus, exista in realitate, in timp ce MgH₂ care putea fi dedusa in acelasi fel, nu exista, deoarece magneziul nu se combina cu hidrogenul.

In cazul cand combinatia contine trei sau mai multe elemente diferite, pentru stabilirea unei formule dupa valente sunt necesare si alte date suplimentare. De exemplu pentru stabilirea formulei acidului azotic care consta din N, O si H in afara de cunoasterea elementelor (azotul pentavalent, oxigenul bivalent, hidrogenul monovalent) este nevoie de anumite indicatii in plus. Din proprietatile chimice ale acidului azotic se stie ca el contine numai un atom de azot si unul de hidrogen si ca acesti atomi nu sunt legati direct intre ei.

Daca atomul pentavalent al azotului nu este legat direct de hidrogen, atunci el trebuie sa fie legat cu toate valentele de oxigen. Deoarece atomul de oxigen este bivalent, la atomul de azot se pot asocia doi atomi de oxigen in intregime si al treilea numai cu o legatura. La acest al treilea atom de oxigen ramane o valenta libera la care se asociaza hidrogenul monovalent.

Formulele structurale dau o idee mai completa asupra substantei examinate decat cele obisnuite, deoarece ele nu arata numai numarul atomilor fiecarui element din molecula, ci si felul in care acestia sunt legati unul de altul. Chimia organica, unde formulele sunt mai complexe, este in intregime construita pe baza formulelor structurale.

Reactiile chimice se noteaza cu ajutorul ecuatiilor chimice. Ecuatia chimica reprezinta o ecuatie, in care in partea stanga se scriu formulele tuturor substantelor ce intra in reactie, iar in partea dreapta acelea ale produselor rezultate. In fata fiecarei formule se pune un coeficient care arata cate molecule din substanta data intra in reactie sau rezulta. Daca coeficientul este egal cu unitatea el nu se mai scrie. Drept exemplu sunt redate mai jos taote stadiile de stabilire a ecuatiei reactiei dintre oxidul de aluminiu si acidul sulfuric:

a) Se scriu in partea stanga a ecuatiei formulele tuturor substantelor care intra in reactie:

Al₂O₃ + H₂SO₄ →

b) Se noteaza compozitia substantelor rezultate dom reactie netinand seama initial de valente:

Al₂O₃ + H₂SO₄ → Al | SO₄ + H | O

c) Se controleaza formulele substantelor rezultate dupa valenta elementelor:

AL₂O₃ + H₂SO₄ → Al₂ (SO₄)₃ + H₂O

d) Se controleaza numarul atomilor fiecarui element in ambele parti ale ecuatiei, egalizandu-i, prin punerea coeficientilor respectivi in fata formulelor:

Al₂ + 3 H₂SO₄ → AL₂ (SO₄)₃ + 3 H₂O

Se intelege de la sine ca nu este necesara transcrierea fiecarei ecuatii de patru ori, ceea ce s-a facut in exemplul de fata in scopul de a ne obisnui cu un anumit rationament, care serverste pentru evitarea greselilor la notarea chimica a reactiilor mai complicate.