5.6: Předpověď Produkty Chemických Reakcí

Součástí vábení chemie je, že věci nejsou vždy fungovat tak, jak očekáváte. Plánujete reakci, předvídáte produkty a poměrně často vás výsledky ohromí! Cvičení se pak snaží zjistit, co vzniklo, proč a zda vaše pozorování vede k dalším užitečným zobecněním. Prvním krokem v tomto procesu objevování je předvídání nebo předpovídání produktů, které se pravděpodobně vytvoří v dané chemické reakci., Pokyny, které zde popisujeme, přesně předpovídají produkty většiny tříd jednoduchých chemických reakcí. Jak však vaše zkušenosti v chemii rostou, začnete oceňovat neočekávané!

V jednoduché syntézy reakce zahrnující reakce prvků, jako je hliník kov reaguje s chlorem, produkt bude jednoduchá sloučenina obsahující oba prvky. V tomto případě je nejjednodušší zvážit společné poplatky, které prvky přijmou jako ionty, a podle toho vytvořit svůj produkt. Hliník je prvek skupiny III a obvykle tvoří iont +3., Chlor, který je skupinou VII, přijme jeden elektron a vytvoří monoanion. Při sestavování těchto předpovědí je pravděpodobné, že produkt bude AlCl3. Ve skutečnosti, pokud je povoleno reagovat na hliníkový kov a plynný chlor, převažujícím produktem je pevný AlCl3.

2 Al (s) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s),

syntéza reakce zahrnující non-kovy vodíku a bromu lze přistupovat podobně. Produkt bude obsahovat oba prvky. Vodík, skupina I, má jeden valenční elektron a vytvoří jednu kovalentní vazbu. Brom, skupina VII, má sedm valenčních elektronů a vytvoří jednu kovalentní vazbu., Pravděpodobným produktem je proto HBr s jednou kovalentní vazbou mezi vodíkem a bromem.

H2 (g) + Br2 (g) < → 2 HBr (g)

Pro jeden-substituční reakce, připomeňme si, že (obecně) kovy nahradí kovy a non-kovy nahradí non-kovy. Pro reakci mezi olovem (IV) chloridem a fluorovým plynem nahradí fluor chlor, což vede ke sloučenině mezi olovem a fluorem a produkci elementárního chloru. Olovo může být v reakci vnímáno jako „divák“ a produkt je pravděpodobně fluorid olovnatý(IV)., Kompletní rovnice je uvedena níže.

PbCl4 (s) + 2 F2 (g) → PbF4 (s) + 2 Cl2 (g)

V single-substituční reakce, ve které kovů (nebo uhlík nebo vodík), se očekává, že nahradí kovy, nejprve byste měli zkontrolovat činnost sérii, aby zjistili, jestli nějaké reakce očekává. Nezapomeňte, že kovy mohou nahradit pouze kovy, které jsou méně aktivní než samy o sobě (vpravo v tabulce). Pokud se předpokládá, že reakce nastane, použijte stejné obecné pokyny, které jsme použili výše. Například pevné železo reagující s vodnou kyselinou sírovou (H2SO4)., V této reakci je otázkou, zda železo přemístí vodík a vytvoří vodíkový plyn. Po konzultaci s řadou aktivit vidíme, že vodík je napravo od železa, což znamená, že se očekává reakce. Dále uvažujeme, že železo nahradí vodík, což vede k tvorbě síranu železa, kde je síran „diváckým“ iontem. Tvorba vodíkového plynu vyžaduje změnu oxidačního čísla ve vodíku +1 na nulu., Proto musí být sníženy dva atomy vodíku (snížení oxidačního čísla) a dva elektrony potřebné pro redukci musí pocházet ze železa. Náboj na žehličce je tedy s největší pravděpodobností +2 (Začíná na nule a věnuje dva elektrony vodíkům). Konečným produktem je tedy s největší pravděpodobností síran železa(II). Kompletní rovnice je uvedena níže.

Fe (s) + H2SO4 (aq) → FeSO4 (aq) + H2 (g)

reakce rozkladu jsou nejobtížnější předvídat, ale existují některé obecné trendy, které jsou užitečné., Například většina kovových uhličitanů se při zahřívání rozloží, aby se získal oxid kovu a oxid uhličitý.

NiCO3 (s) → NiO (s) + CO2 (g)

Kovový vodík také uhličitany se rozkládají na topení dát uhličitanu kovu, oxidu uhličitého a vody.

2 NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)

nakonec se mnoho sloučenin obsahujících kyslík rozloží na vytápění, aby se uvolnil kyslíkový plyn a „jiné sloučeniny“. Identifikace těchto sloučenin a budování pochopení toho, proč a jak se tvoří, je jednou z výzev chemie., Některé příklady:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)

2 HgO (s) → O2 (g) + 2 Hg (l),

2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s),

potenciální produkty v double-substituční reakce jsou jednoduché předvídat, anionty a kationty jednoduše vyměňovat. Nezapomeňte však, že jeden z produktů se musí vysrážet, jinak nedošlo k žádné chemické reakci. Pro reakci mezi dusičnanem olovnatým(II) a jodidem draselným se předpokládá, že produkty jsou jodid olovnatý(II) a dusičnan draselný., Nedochází k redoxu a produkt, jodid olovnatý, se z roztoku vysráží jako jasně žlutá pevná látka. Otázka, jak předpovídáte tento typ trendu rozpustnosti, je řešena v další části.

Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI(aq)< → PbI2 (s) + 2 KNO3 (aq)