Innledende Kjemi

Mål

  1. Gjenkjenne kjemiske reaksjoner som single-erstatning reaksjoner og dobbel erstatning reaksjoner.
  2. Bruk den periodiske tabell, en aktivitet serien, eller løselighet regler for å forutsi om enkelt-erstatning reaksjoner eller dobbel erstatning reaksjoner oppstå.,

Opp til nå har vi presentert kjemiske reaksjoner som et tema, men vi har ikke diskutert hvordan produktene av en kjemisk reaksjon kan forutsies. Her vil vi begynne vår studie av visse typer kjemiske reaksjoner som tillater oss å forutsi hva produktene av reaksjonen skal være.

En enkel erstatning reaksjon er en kjemisk reaksjon der ett element til erstatning for et annet element i en sammensatt, generere et nytt element og en ny sammensatte produkter., For eksempel,

2 HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl2(aq) + H2(g)

er et eksempel på en enkel erstatning reaksjon. Hydrogen atomer i HCl er erstattet av Zn atomer, og i den prosessen et nytt element—hydrogen—er dannet. Et annet eksempel på en enkel utskifting av reaksjonen

2 NaCl(aq) + F2(g) → 2 NaF(s) + Cl2(g)

Her negativt ladet ion-endringer fra klorid å fluor. Et typisk kjennetegn på en enkel erstatning reaksjon er at det er ett element som en reaktant og et annet element som et produkt.,

Ikke alle foreslåtte enkelt-erstatning reaksjoner vil oppstå mellom to gitte reaktantene. Dette er lettest vist med fluor, klor, brom og jod. Kollektivt, disse elementene er kalt halogener og er i den nest siste kolonnen på den periodiske tabellen (se Figur 4.1 «Halogener på den Periodiske Tabellen»). Elementene på toppen av kolonnen vil erstatte elementene nedenfor for dem på den periodiske tabellen, men ikke den andre veien rundt., Dermed reaksjon representert ved

CaI2(s) + Cl2(g) → CaCl2(s) + I2(s)

vil skje, men reaksjonen

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

vil ikke fordi brom er under fluor på den periodiske tabellen. Dette er bare en av mange måter den periodiske tabellen hjelper oss til å forstå kjemi.

Figur 4.1 Halogener på den Periodiske Tabellen

halogener er de elementene i den nest siste kolonnen på den periodiske tabellen.

Eksempel 2

Vil en enkelt-erstatning reaksjon? Hvis så, identifisere produkter.,

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

Løsningen

  1. Fordi jod er under klor på den periodiske tabell, en single-erstatning reaksjon ikke vil forekomme.
  2. Fordi fluor er over brom på den periodiske tabell, en single-erstatning reaksjon vil oppstå, og produktene av reaksjonen vil være CaF2 og Br2.

Test deg Selv

Vil en enkelt-erstatning reaksjon? Hvis så, identifisere produkter.

FeI2 + Cl2 → ?,

Svar

Ja, FeCl2 og I2

Kjemisk reaktivitet trender er lett å forutsi når du skifter anioner i enkle ioniske forbindelser, bare å bruke sine relative posisjoner på den periodiske tabellen. Imidlertid, når du skifter kationer, trender er ikke så grei. Dette er delvis fordi det er så mange elementer som kan danne kationer; et element i en kolonne på den periodiske tabellen kan erstatte et annet element i nærheten, eller det kan hende den ikke., En liste kalt aktivitet-serien gjør det samme den periodiske tabellen gjelder for halogener: det viser de elementene som vil erstatte elementer under dem i enkelt-erstatning reaksjoner. En enkel aktivitet serien er vist nedenfor.,

Aktivitet Serien for Cation Erstatning i Enkelt-Erstatning Reaksjoner

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

ved Hjelp av aktiviteten serien er akkurat som å bruke posisjoner av halogener på den periodiske tabellen. Et element på toppen vil erstatte et element nedenfor er det i forbindelser som gjennomgår en enkelt-erstatning reaksjon., Elementer vil ikke erstatte elementer over dem i forbindelser.

Eksempel 3

Bruk aktiviteten serien til å forutsi produkter, om noen, av hver ligning.

  1. FeCl2 + Zn → ?
  2. HNO3 + Au → ?

Løsningen

  1. Fordi sink er over jern i aktivitet serien, vil det erstatte strykejern i den sammensatte. Produkter av denne single-erstatning reaksjon er ZnCl2 og Fe.
  2. Gull er under hydrogen i aktivitet-serien. Som sådan, det vil ikke erstatte hydrogen i et sammensatt med nitrat ion. Ingen reaksjon er spådd.,

Test deg Selv

Bruk aktiviteten serien til å forutsi produkter, om noen, av denne ligningen.

AlPO4 + Mg → ?

Svar

Mg3(PO4)2 og Al –

– >

En dobbel-erstatning reaksjon oppstår når deler av to ioniske forbindelser utveksles, noe som gjør to nye forbindelser. Et kjennetegn på en dobbel-erstatning ligningen er at det er to forbindelser som reaktanter og to ulike forbindelser som produkter., Et eksempel er

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

Det er to likeverdige måter å vurdere en dobbel-erstatning ligningen: enten kationer er byttet, eller anioner er byttet. (Du kan ikke bytte begge, du ville ende opp med de samme stoffene som du startet med.) Enten perspektiv bør tillate du å gjette det riktige produkter, så lenge du koble en kasjon med et anion og ikke et kation med et kation eller et anion med et anion.

Eksempel 4

Forutsi produkter av denne dobbelt-erstatning ligningen: BaCl2 + Na2SO4 → ?,

Løsningen

å Tenke på den reaksjon som enten slå kationer eller slå anioner, forventer vi produkter for å være BaSO4 og NaCl.

Test deg Selv

Forutsi produkter av denne dobbelt-erstatning ligningen: KBr + AgNO3 → ?

Svar

KNO3 og AgBr

å Forutse om en dobbel-erstatning er en reaksjon er noe vanskeligere enn å forutsi et enkelt-erstatning reaksjon. Det er imidlertid en type dobbel erstatning reaksjon at vi kan forutsi: nedbøren reaksjon., En nedbør reaksjon oppstår når to ioniske forbindelser er oppløst i vann og danner en ny ioniske stoff som ikke løser seg opp; denne nye forbindelsen faller ut av løsningen som en solid bunnfall. Dannelsen av en solid bunnfall er drivkraften som gjør at reaksjonen fortsetter.

for Å bedømme om dobbel erstatning reaksjoner vil skje, trenger vi å vite hva slags ioniske forbindelser dannes utfellinger. For dette, kan vi bruke løselighet regler, som er de generelle uttalelser som kan forutsi hvilke ioniske forbindelser oppløse (er løselig), og som ikke (er ikke løselige eller uløselige). Tabell 4.,1 «Noen Nyttige Løselighet Regler» lister opp noen generelle løselighet regler. Vi må vurdere hver ioniske sammensatte (både reaktanter og produkter som mulig) i lys av løselighet regler i Tabell 4.1 «Noen Nyttige Løselighet Regler». Hvis et stoff er løselig, vi bruker (aq) – etikett med det, indikerer at den løser seg opp. Hvis et stoff er ikke løselig, vi bruker (e) s merke med det, og antar at det vil fremskynde ut av løsningen. Hvis alt er løselig, så ingen reaksjon vil være forventet.

For eksempel, tenk mulig dobbel erstatning reaksjon mellom Na2SO4 og SrCl2., Løseligheten sier reglene at alle ioniske sodium forbindelser er løselig og alle ioniske flammehemmende stoffer er løselig bortsett fra Ag+, Hg22+, og Pb2+, som ikke er vurdert her. Derfor, Na2SO4 og SrCl2 er både løselig. Det er mulig dobbel erstatning reaksjon produkter er NaCl og SrSO4. Er disse løselig? NaCl er (med den samme regelen som vi bare sitert), men hva om SrSO4? Forbindelser av sulfat ion er generelt løselig, men Sr2+ er et unntak: vi forventer at det skal være uløselig—bunnfall., Derfor forventer vi en reaksjon som oppstår, og den balanserte kjemiske ligningen ville bli

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

Du ville forvente å se en visuell endring tilsvarende SrSO4 utløsende ut av løsning (Figur 4.2 «Double-Erstatning Reaksjoner»).

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *