Indledende Kemi

læringsmål

  1. Genkende kemiske reaktioner, som enkelt-udskiftning reaktioner og dobbelt-udskiftning reaktioner.
  2. Brug den periodiske tabel, en aktivitetsserie eller opløselighedsregler til at forudsige, om enkeltudskiftningsreaktioner eller dobbeltudskiftningsreaktioner vil forekomme.,

indtil nu har vi præsenteret kemiske reaktioner som et emne, men vi har ikke diskuteret, hvordan produkterne fra en kemisk reaktion kan forudsiges. Her vil vi begynde vores undersøgelse af visse typer kemiske reaktioner, der giver os mulighed for at forudsige, hvad reaktionsprodukterne vil være.

en enkelt udskiftningsreaktion er en kemisk reaktion, hvor et element erstattes af et andet element i en forbindelse, der genererer et nyt element og en ny forbindelse som produkter., For eksempel er

2 HCl(a.) + .n(s) .nncl2(a.) + H2(g)

et eksempel på en enkelt udskiftningsreaktion. Hydrogenatomerne i HCl erstattes af ATN—atomer, og i processen dannes et nyt element—hydrogen. Et andet eksempel på en enkeltudskiftningsreaktion er

2 NaCl(a.) + F2(g). 2 NaF(s) + Cl2(g)

Her ændres den negativt ladede ion fra chlorid til fluorid. Et typisk kendetegn ved en enkelt udskiftningsreaktion er, at der er et element som et reaktant og et andet element som et produkt.,

ikke alle foreslåede enkeltudskiftningsreaktioner vil forekomme mellem to givne reaktanter. Dette demonstreres lettest med fluor, chlor, brom og jod. Samlet kaldes disse elementer halogenerne og er i den næstsidste kolonne på det periodiske bord (se figur 4.1 “halogener på det periodiske bord”). Elementerne oven på kolonnen erstatter elementerne under dem i det periodiske system, men ikke omvendt., Således reaktion repræsenteret ved

CaI2(s) + Cl2(g) → CaCl2(s) + I2(s)

vil forekomme, men reaktionen

CaF2(s) + Br2(g ar) → CaBr2(s) + F2(g)

vil ikke, fordi brom er under fluor i det periodiske system. Dette er blot en af mange måder den periodiske tabel hjælper os med at forstå kemi.figur 4.1 halogener i det periodiske system

halogenerne er elementerne i den næstsidste kolonne i det periodiske system.

eksempel 2

vil der opstå en enkeltudskiftningsreaktion? I så fald skal du identificere produkterne.,

  1. MgCl2 + I2 → ?
  2. CaBr2 + F2 → ?

opløsning

  1. da jod er under klor i det periodiske bord, vil en enkeltudskiftningsreaktion ikke forekomme.
  2. fordi fluor er over brom på det periodiske bord, vil der forekomme en enkeltudskiftningsreaktion, og reaktionsprodukterne vil være CaF2 og Br2.

Test dig selv

vil der opstå en enkelt udskiftningsreaktion? I så fald skal du identificere produkterne.

FeI2 + Cl2 → ?,

svar

Ja; FeCl2 og I2

kemiske reaktivitetstendenser er lette at forudsige, når man udskifter anioner i enkle ionforbindelser—brug blot deres relative positioner på det periodiske bord. Ved udskiftning af kationerne er tendenserne imidlertid ikke så ligetil. Dette skyldes dels, at der er så mange elementer, der kan danne kationer; et element i en kolonne i det periodiske system kan erstatte et andet element i nærheden, eller det kan ikke., En liste kaldet activity series gør det samme den periodiske tabel gør for halogener: den viser de elementer, der vil erstatte elementer under dem i single-replacement reaktioner. En simpel aktivitetsserie er vist nedenfor.,

Aktivitet-Serien til Kation Udskiftning i Enkelt-Udskiftning Reaktioner

  • Li
  • K
  • Ba
  • Sr
  • Ca
  • Na
  • Mg
  • Al
  • Mn
  • Zn
  • Cr
  • Fe
  • Ni
  • Sn
  • Pb
  • H2
  • Cu
  • Hg
  • Ag
  • Pd
  • Pt
  • Au

Brug den aktivitet serien svarer til at bruge den positioner af halogener på den periodiske tabel. Et element på toppen erstatter et element under det i forbindelser, der gennemgår en enkelt udskiftningsreaktion., Elementer erstatter ikke elementer over dem i forbindelser.

eksempel 3

brug aktivitetsserien til at forudsige eventuelle produkter i hver ligning.

  1. FeCl2 + ?n??
  2. HNO3 + Au → ?

opløsning

  1. Dacink er over jern i aktivitetsserien, vil det erstatte jern i forbindelsen. Produkterne af denne enkelt udskiftning reaktion er andncl2 og Fe.
  2. guld er under hydrogen i aktivitetsserien. Som sådan vil det ikke erstatte hydrogen i en forbindelse med nitrat-ionen. Ingen reaktion forudsiges.,

Test dig selv

brug aktivitetsserien til at forudsige eventuelle produkter i denne ligning.

AlPO4 + Mg → ?

svar

Mg3(PO4)2 og Al

en dobbeltudskiftningsreaktion opstår, når dele af to ioniske forbindelser udveksles, hvilket gør to nye forbindelser. Et kendetegn ved en dobbelt-Erstatning ligning er, at der er to forbindelser som reaktanter og to forskellige forbindelser som produkter., Et eksempel er

CuCl2(aq) + 2 AgNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + 2 AgCl(s)

Der er to ligeværdige måder at overveje en dobbelt-udskiftning ligning: enten den, der er byttet, eller anioner er byttet rundt. (Du kan ikke bytte begge; du ville ende med de samme stoffer, du startede med.) Enten perspektiv bør give dig mulighed for at forudsige de rigtige produkter, så længe du parrer en kation med en anion og ikke en kation med en kation eller en anion med en anion.

eksempel 4

Forudsig produkterne i denne dobbeltudskiftningsligning: BaCl2 + Na2SO4??,

løsning

Når vi tænker på reaktionen som enten at skifte kationer eller skifte anioner, ville vi forvente, at produkterne skulle være BaSO4 og NaCl.

Test dig selv

Forudsig produkterne i denne dobbeltudskiftningsligning: KBr + AgNO3??

svar

KNO3 og AgBr

forudsigelse af, om en dobbeltudskiftningsreaktion forekommer, er noget vanskeligere end at forudsige en enkeltudskiftningsreaktion. Der er dog en type dobbeltudskiftningsreaktion, som vi kan forudsige: udfældningsreaktionen., En udfældningsreaktion opstår, når to ioniske forbindelser opløses i vand og danner en ny ionforbindelse, der ikke opløses; denne nye forbindelse falder ud af opløsningen som et fast bundfald. Dannelsen af et fast bundfald er den drivkraft, der får reaktionen til at fortsætte.

for at bedømme, om dobbeltudskiftningsreaktioner vil forekomme, skal vi vide, hvilke former for ioniske forbindelser der danner bundfald. Til dette bruger vi opløselighedsregler, som er generelle udsagn, der forudsiger, hvilke ioniske forbindelser der opløses (er opløselige), og som ikke (ikke er opløselige eller uopløselige). Tabel 4.,1″ Nogle nyttige regler for opløselighed ” viser nogle generelle regler for opløselighed. Vi er nødt til at overveje hver ionforbindelse (både reaktanterne og de mulige produkter) i lyset af opløselighedsreglerne i tabel 4.1 “nogle nyttige Opløselighedsregler”. Hvis en forbindelse er opløselig, bruger vi (a.) etiketten med den, hvilket angiver, at den opløses. Hvis en forbindelse ikke er opløselig, bruger vi etiketten med den og antager, at den vil udfælde ud af opløsningen. Hvis alt er opløseligt, forventes der ingen reaktion.overvej for eksempel den mulige dobbeltudskiftningsreaktion mellem Na2SO4 og SrCl2., Opløselighedsreglerne siger, at alle Ioniske natriumforbindelser er opløselige, og at alle Ioniske chloridforbindelser er opløselige bortset fra Ag+, Hg22+ og Pb2+, som ikke overvejes her. Derfor er Na2SO4 og SrCl2 begge opløselige. De mulige reaktionsprodukter med dobbelt udskiftning er NaCl og SrSO4. Er disse opløselige? NaCl er (ved samme regel vi lige citerede), men hvad med SrSO4? Forbindelser af sulfationen er generelt opløselige, men Sr2+ er en undtagelse: vi forventer, at det er uopløseligt—et bundfald., Vi forventer derfor, at en reaktion, der opstår, og den afbalancerede kemiske ligning ville være

Na2SO4(aq) + SrCl2(aq) → 2 NaCl(aq) + SrSO4(s)

Du ville forvente at se en visuel ændring, der svarer til SrSO4 fældningen af løsning (Figur 4.2 “Dobbelt-Udskiftning Reaktioner”).

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *