inledande Kemi

inlärningsmål

  1. erkänna kemiska reaktioner som Single-replacement reaktioner och dubbel-replacement reaktioner.
  2. använd det periodiska systemet, en aktivitetsserie eller löslighetsregler för att förutsäga om enstaka ersättningsreaktioner eller dubbla ersättningsreaktioner kommer att inträffa.,

hittills har vi presenterat kemiska reaktioner som ett ämne, men vi har inte diskuterat hur produkterna från en kemisk reaktion kan förutsägas. Här kommer vi att börja vår studie av vissa typer av kemiska reaktioner som gör det möjligt för oss att förutsäga vad reaktionsprodukterna kommer att vara.

en enda ersättningsreaktion är en kemisk reaktion där ett element ersätts med ett annat element i en förening, vilket genererar ett nytt element och en ny förening som produkter., Till exempel är

2 HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl2(aq) + H2(g)

ett exempel på en enda ersättningsreaktion. Väteatomerna i HCl ersätts av Zn-atomer, och i processen bildas ett nytt element—väte. Ett annat exempel på en enda ersättningsreaktion är

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

här ändras den negativt laddade Jonen från klorid till fluorid. En typisk egenskap hos en enda ersättningsreaktion är att det finns ett element som reaktant och ett annat element som en produkt.,

inte alla föreslagna enstaka ersättningsreaktioner kommer att inträffa mellan två givna reaktanter. Detta demonstreras lättast med fluor, klor, brom och jod. Sammantaget kallas dessa element halogenerna och finns i nästa till sista kolumnen på det periodiska bordet (se figur 4.1 ”Halogener på det periodiska bordet”). Elementen ovanpå kolumnen kommer att ersätta elementen under dem på det periodiska bordet men inte tvärtom., Således kommer reaktionen som representeras av

CaI2(s) + Cl2(g) → CaCl2(s) + I2(S)

att inträffa, men reaktionen

CaF2(s) + Br2(s) → CaBr2(s) + F2(g)

kommer inte att bero på att brom ligger under Fluor på periodiska systemet. Detta är bara ett av många sätt det periodiska systemet hjälper oss att förstå Kemi.

figur 4.1 Halogener i periodiska systemet

halogenerna är elementen i nästa till sista kolumnen i periodiska systemet.

exempel 2

kommer en enda ersättningsreaktion att inträffa? Om så är fallet, identifiera produkterna.,

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

lösning

  1. eftersom jod ligger under klor i periodiska systemet, kommer en enda ersättningsreaktion inte att inträffa.
  2. eftersom fluor ligger över brom på det periodiska bordet kommer en enda ersättningsreaktion att inträffa, och reaktionsprodukterna kommer att vara CaF2 och Br2.

Testa dig själv

kommer en enda ersättningsreaktion att inträffa? Om så är fallet, identifiera produkterna.

FeI2 + Cl2 → ?,

svar

Ja; FeCl2 och I2

kemiska reaktivitetstrender är lätta att förutsäga vid byte av anjoner i enkla jonföreningar—använd helt enkelt deras relativa positioner på det periodiska bordet. Men vid byte av katjoner är trenderna inte lika enkla. Detta beror delvis på att det finns så många element som kan bilda katjoner; ett element i en kolumn på det periodiska bordet kan ersätta ett annat element i närheten, eller det kanske inte., En lista som kallas aktivitetsserien gör samma sak som det periodiska systemet gör för halogener: det listar de element som kommer att ersätta element under dem i enstaka ersättningsreaktioner. En enkel aktivitetsserie visas nedan.,

Activity Series for Cation Replacement in Single-Replacement Reactions

  • li
  • k
  • Ba
  • Sr
  • Ca
  • Na
  • Mg
  • Al
  • Mn
  • Zn
  • Cr
  • Fe
  • ni
  • sn
  • Pb
  • H2
  • cu
  • Hg
  • AG
  • PD
  • pt
  • AU

användning av Aktivitetsserien liknar användning av Halogenernas positioner i periodiska systemet. Ett element på toppen kommer att ersätta ett element under det i föreningar som genomgår en enda ersättningsreaktion., Element kommer inte att ersätta element ovanför dem i föreningar.

exempel 3

använd aktivitetsserien för att förutsäga eventuella produkter för varje ekvation.

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

lösning

  1. eftersom zink är över järn i aktivitetsserien, kommer det att ersätta järn i föreningen. Produkterna från denna enda ersättningsreaktion är ZnCl2 och Fe.
  2. guld är under väte i aktivitetsserien. Som sådan kommer det inte att ersätta väte i en förening med nitratjonen. Ingen reaktion förutses.,

Testa dig själv

använd aktivitetsserien för att förutsäga produkterna, om några, av denna ekvation.

AlPO4 + Mg → ?

svar

Mg3(PO4)2 och Al

en dubbel ersättningsreaktion uppstår när delar av två jonföreningar byts ut, vilket gör två nya föreningar. En egenskap hos en dubbel-ersättningsekvation är att det finns två föreningar som reaktanter och två olika föreningar som produkter., Ett exempel är

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

det finns två likvärdiga sätt att överväga en dubbel-ersättningsekvation: antingen katjoner byts, eller anjonerna byts. (Du kan inte byta båda; du skulle sluta med samma ämnen som du började med.) Antingen perspektiv bör låta dig förutsäga rätt produkter, så länge du para ihop en katjon med en anjon och inte en katjon med en katjon eller en anjon med en anjon.

exempel 4

förutsäga produkterna i denna dubbla ersättningsekvation: BaCl2 + Na2SO4 → ?,

lösning

Tänk på reaktionen som antingen byter katjoner eller byter anjoner, vi förväntar oss att produkterna ska vara BaSO4 och NaCl.

Testa dig själv

förutsäga produkterna i denna dubbla ersättningsekvation: KBR + AgNO3 → ?

svar

KNO3 och AgBr

det är något svårare att förutsäga om en dubbel ersättningsreaktion inträffar än att förutsäga en enda ersättningsreaktion. Det finns dock en typ av dubbel-ersättningsreaktion som vi kan förutsäga: nederbördsreaktionen., En utfällningsreaktion uppstår när två joniska föreningar löses i vatten och bildar en ny jonisk förening som inte löser upp; denna nya förening faller ut ur lösningen som en fast fällning. Bildandet av en fast fällning är den drivkraft som gör reaktionen fortsätter.

för att bedöma om dubbla ersättningsreaktioner kommer att inträffa måste vi veta vilka typer av jonföreningar som bildar utfällningar. För detta använder vi löslighetsregler, som är allmänna uttalanden som förutsäger vilka joniska föreningar som löser upp (är lösliga) och som inte gör det (är inte lösliga eller olösliga). Tabell 4.,1 ”Några användbara Löslighetsregler” listar några allmänna löslighetsregler. Vi måste överväga varje jonförening (både reaktanterna och de möjliga produkterna) mot bakgrund av löslighetsreglerna i tabell 4.1 ”några användbara Löslighetsregler”. Om en förening är löslig använder vi etiketten (aq) med den, vilket indikerar att den löses upp. Om en förening inte är löslig använder vi etiketten med den och antar att den kommer att fälla ut ur lösningen. Om allt är lösligt, kommer ingen reaktion att förväntas.

tänk till exempel på en eventuell dubbel ersättningsreaktion mellan Na2SO4 och SrCl2., Löslighetsreglerna säger att alla Joniska natriumföreningar är lösliga och alla jonkloridföreningar är lösliga förutom Ag+, Hg22+ och Pb2+, som inte beaktas här. Därför är Na2SO4 och SrCl2 båda lösliga. De möjliga dubbel-ersättningsreaktionsprodukterna är NaCl och SrSO4. Är dessa lösliga? NaCl är (av samma regel som vi just citerade), men hur är det med SrSO4? Föreningar av sulfatjonen är i allmänhet lösliga, men Sr2+ är ett undantag: Vi förväntar oss att det är olösligt-en fällning., Därför förväntar vi oss att en reaktion uppstår, och den balanserade kemiska ekvationen skulle vara

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

du förväntar dig att se en visuell förändring som motsvarar SrSO4 utfälld ur lösningen (figur 4.2 ”Dubbelbytesreaktioner”).

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *