inleidende Chemie

leerdoelstellingen

  1. herkennen chemische reacties als enkelvoudige en dubbele vervangings reacties.
  2. gebruik het periodiek systeem, een activiteitsreeks of oplosbaarheidsregels om te voorspellen of eenmalige of dubbele vervangingsreacties zullen optreden.,

tot nu toe hebben we chemische reacties als onderwerp gepresenteerd, maar we hebben niet besproken hoe de producten van een chemische reactie kunnen worden voorspeld. Hier zullen we beginnen met onze studie van bepaalde soorten chemische reacties die ons in staat stellen om te voorspellen wat de producten van de reactie zullen zijn.

een enkelvoudige vervangingsreactie is een chemische reactie waarbij een element wordt vervangen door een ander element in een verbinding, waardoor een nieuw element en een nieuwe verbinding als producten worden gegenereerd., Bijvoorbeeld,

2 HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl2(aq) + H2 (g)

is een voorbeeld van een eenmalige vervangende reactie. De waterstofatomen in HCl worden vervangen door Zn—atomen en daarbij wordt een nieuw element—waterstof-gevormd. Een ander voorbeeld van een enkelvoudige vervangings reactie is

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

Hier verandert het negatief geladen ion van chloride naar fluoride. Een typisch kenmerk van een enkele-vervangende reactie is dat er een element als een reactant en een ander element als een product.,

niet alle voorgestelde eenmalige vervangings reacties zullen optreden tussen twee gegeven reactanten. Dit wordt het gemakkelijkst aangetoond met fluor, chloor, broom, en jodium. Gezamenlijk worden deze elementen de halogenen genoemd en staan ze in de voorlaatste kolom op het periodiek systeem (zie figuur 4.1 “halogenen op het Periodiek Systeem”). De elementen boven op de kolom zullen de elementen eronder op het periodiek systeem vervangen, maar niet andersom., Zo zal de reactie vertegenwoordigd door

CaI2(s) + Cl2(g) → CaCl2(s) + I2(s)

optreden, maar de reactie

CaF2(s) + Br2(J) → CaBr2(s) + F2(g)

niet omdat Broom lager is dan fluor op het periodiek systeem. Dit is slechts een van de vele manieren waarop het periodiek systeem ons helpt scheikunde te begrijpen.

figuur 4.1 halogenen op het Periodiek Systeem

de halogenen zijn de elementen in de voorlaatste kolom op het periodiek systeem.

Voorbeeld 2

zal een eenmalige vervangende reactie optreden? Zo ja, identificeer de producten.,

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

oplossing

  1. omdat jodium lager is dan chloor in het periodiek systeem, zal er geen enkele vervangende reactie optreden.
  2. omdat fluor boven Broom ligt op het periodiek systeem, zal er een eenmalige vervangende reactie optreden, en de producten van de reactie zullen CaF2 en Br2 zijn.

Test uzelf

zal er een eenmalige vervangende reactie optreden? Zo ja, identificeer de producten.

FeI2 + Cl2 → ?,

antwoord

Ja; FeCl2 en I2

chemische reactiviteitstrends zijn gemakkelijk te voorspellen bij het vervangen van anionen in eenvoudige ionverbindingen—gebruik gewoon hun relatieve posities op het periodiek systeem. Bij het vervangen van kationen zijn de trends echter niet zo eenvoudig. Dit komt deels omdat er zoveel elementen zijn die kationen kunnen vormen; een element in een kolom op het periodiek systeem kan een ander element in de buurt vervangen, of het kan niet., Een lijst genaamd de activiteitsreeks doet hetzelfde als het periodiek systeem doet voor halogenen: het somt de elementen op die elementen eronder zullen vervangen in single-replacement reacties. Hieronder volgt een eenvoudige activiteitsreeks.,

Activiteit-Serie voor Kationen Vervanging in Één Vervanging Reacties

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

met Behulp van de activity serie is vergelijkbaar met het gebruik van de posities van de halogenen in het periodiek systeem. Een element bovenop zal een element eronder vervangen in verbindingen die een enkele vervangingsreactie ondergaan., Elementen zullen elementen boven hen niet vervangen in verbindingen.

Voorbeeld 3

gebruik de activiteitsreeks om de producten, indien aanwezig, van elke vergelijking te voorspellen.

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

oplossing

  1. omdat zink in de activiteitsreeks boven ijzer ligt, zal het ijzer in de verbinding vervangen. De producten van deze eenmalige reactie zijn ZnCl2 en Fe.
  2. Goud ligt onder waterstof in de activiteitsreeks. Als zodanig zal het geen waterstof in een verbinding vervangen door het nitraation. Er wordt geen reactie voorspeld.,

Test uzelf

gebruik de activiteitsreeks om de producten van deze vergelijking te voorspellen.

AlPO4 + Mg → ?

antwoord

Mg3 (PO4)2 en Al

een dubbele vervangingsreactie treedt op wanneer delen van twee ionverbindingen worden uitgewisseld, waardoor twee nieuwe verbindingen ontstaan. Een kenmerk van een dubbelvervangingsvergelijking is dat er twee verbindingen zijn als reagentia en twee verschillende verbindingen als producten., Een voorbeeld is

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

Er zijn twee gelijkwaardige manieren om een dubbele vervangingsvergelijking te overwegen: ofwel de kationen worden verwisseld, ofwel de anionen worden verwisseld. (Je kunt niet beide verwisselen; je zou eindigen met dezelfde stoffen waarmee je begon. Beide perspectieven moeten u toelaten om de juiste producten te voorspellen, zolang je een kation koppelen aan een anion en niet een kation met een kation of een anion met een anion.

Voorbeeld 4

voorspel de producten van deze dubbele vervangingsvergelijking: BaCl2 + Na2SO4 → ?,

oplossing

denkend aan de reactie als ofwel het omschakelen van de kationen of het omschakelen van de anionen, zouden we verwachten dat de producten BaSO4 en NaCl zijn.

Test uzelf

voorspel de producten van deze dubbele vervangingsvergelijking: KBr + AgNO3 → ?

antwoord

KNO3 en AgBr

voorspellen of een dubbele vervangende reactie optreedt is iets moeilijker dan het voorspellen van een enkele vervangende reactie. Er is echter één soort dubbelvervangende reactie die we kunnen voorspellen: de precipitatiereactie., Een precipitatiereactie treedt op wanneer twee Ionische samenstellingen in water worden opgelost en een nieuwe ionische samenstelling vormen die niet oplost; deze nieuwe samenstelling valt uit oplossing als vast neerslag. De vorming van een vast neerslag is de drijvende kracht die de reactie voortzet.

om te beoordelen of er dubbelvervangende reacties zullen optreden, moeten we weten welke soorten ionverbindingen precipitaten vormen. Hiervoor gebruiken we oplosbaarheidsregels, die algemene uitspraken zijn die voorspellen welke ionverbindingen oplossen (oplosbaar zijn) en welke niet (oplosbaar of onoplosbaar zijn). Tabel 4.,1 “Some Useful Solubility Rules”some general solubilibility rules. We moeten elke ionische verbinding (zowel de reagentia als de mogelijke producten) bekijken in het licht van de oplosbaarheidsregels in tabel 4.1 “enkele nuttige Oplosbaarheidsregels”. Als een verbinding oplosbaar is, gebruiken we het (aq) etiket ermee, wat aangeeft dat het oplost. Als een verbinding niet oplosbaar is, gebruiken we het (s) label ermee en gaan we ervan uit dat het uit de oplossing neerslaat. Als alles oplosbaar is, wordt er geen reactie verwacht.

overweeg bijvoorbeeld de mogelijke dubbele vervangingsreactie tussen Na2SO4 en SrCl2., De oplosbaarheidsregels zeggen dat alle Ionische natriumverbindingen oplosbaar zijn en alle Ionische chlorideverbindingen oplosbaar zijn, behalve voor Ag+, Hg22+ en Pb2+, die hier niet worden overwogen. Daarom zijn Na2SO4 en SrCl2 beide oplosbaar. De mogelijke dubbelvervangende reactieproducten zijn NaCl en SrSO4. Zijn deze oplosbaar? NaCl is (volgens dezelfde regel die we net Geciteerd), maar hoe zit het met SrSO4? Verbindingen van het sulfaation zijn over het algemeen oplosbaar, maar Sr2+ is een uitzondering: we verwachten dat het onoplosbaar is—een neerslag., Daarom verwachten we een reactie, en de gebalanceerde chemische vergelijking zou

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

je zou verwachten een visuele verandering te zien die overeenkomt met SrSO4 neerslaan uit oplossing (figuur 4.2 “Dubbele vervangings reacties”).

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *