5.6: A kémiai reakciókból származó termékek előrejelzése

a kémia csábításának része az, hogy a dolgok nem mindig úgy működnek, ahogy elvárják. Tervez egy reakciót, előre látja a termékeket, és gyakran az eredmények meglepnek! A gyakorlat tehát megpróbálja kitalálni, hogy mi alakult ki, miért, és hogy a megfigyelés más hasznos általánosításokhoz vezet-e. Ennek a felfedezési folyamatnak az első lépése a termékek előrejelzése vagy előrejelzése, amelyek valószínűleg egy adott kémiai reakcióban alakulnak ki., Az itt leírt iránymutatások pontosan megjósolják az egyszerű kémiai reakciók legtöbb osztályának termékeit. Ahogy a kémia tapasztalata növekszik, azonban elkezdi értékelni a váratlant!

az elemek, például a klórgázzal reagáló Alumínium Fém reakciójával járó egyszerű szintézis reakciókban a termék mindkét elemet tartalmazó egyszerű vegyület lesz. Ebben az esetben a legegyszerűbb figyelembe venni azokat a közös díjakat, amelyeket az elemek ionokként fogadnak el, és ennek megfelelően építik fel a terméket. Az alumínium egy III. csoportba tartozó elem, és jellemzően +3 iont képez., A klór, mint VII. csoport, egy elektront fogad el, és monoaniont képez. Ezeket az előrejelzéseket összerakva a termék valószínűleg AlCl3. Valójában, ha az alumínium fém és klórgáz reagálhat, a szilárd AlCl3 az uralkodó termék.

2 Al (s) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s)

a nemfémes hidrogéngázt és brómot érintő szintézis reakció hasonlóan közelíthető meg. A termék mindkét elemet tartalmazza. Az I. csoportba tartozó hidrogénnek egy vegyértékű elektronja van, és egy kovalens kötést képez. A VII. csoportba tartozó brómnak hét vegyértékű elektronja van, és egy kovalens kötést képez., A valószínű termék tehát a HBr, a hidrogén és a bróm között egy kovalens kötéssel.

H2 (g) + Br2 (g) < → 2 HBr (g)

egyetlen csere reakció esetén emlékezzünk arra, hogy (általában) a fémek helyettesítik a fémeket, a nemfémek pedig a nemfémeket. Az ólom(IV) – klorid és a fluortartalmú gáz reakciójára a fluor helyettesíti a klórt, ami az ólom és a fluor közötti vegyülethez és az elemi klór előállításához vezet. Az ólom lehet tekinteni, mint egy “néző” a reakció, és a termék valószínűleg ólom(IV) fluorid., A teljes egyenlet az alábbiakban látható.

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

olyan egypótló reakciókban, amelyekben a fémek (vagy szén vagy hidrogén) várhatóan helyettesítik a fémeket, először ellenőrizze az aktivitási sorozatot, hogy várható-e bármilyen reakció. Ne feledje, hogy a fémek csak olyan fémeket helyettesíthetnek, amelyek kevésbé aktívak, mint maguk (jobbra a táblázatban). Ha a reakció várhatóan bekövetkezik, használja ugyanazokat az általános irányelveket, amelyeket a fentiekben használtunk. Például a vizes kénsavval (H2SO4) reagáló szilárd vas., Ebben a reakcióban az a kérdés, hogy a vas kiszorítja-e a hidrogént és hidrogéngázt képez-e. Az aktivitási sorozattal konzultálva látjuk, hogy a hidrogén a vastól jobbra van, ami azt jelenti, hogy a reakció várhatóan bekövetkezik. Ezután azt feltételezzük, hogy a vas helyettesíti a hidrogént, ami vas-szulfát kialakulásához vezet, ahol a szulfát a “néző” ion. A hidrogéngáz képződéséhez a hidrogén oxidációs számának +1-től nulláig történő változása szükséges., Ezért két hidrogénatomot csökkenteni kell (az oxidációs szám csökkenése), és a redukcióhoz szükséges két elektronnak a vasból kell származnia. A vas töltése tehát valószínűleg +2 (nulláról indul és két elektront adományoz a hidrogéneknek). A végtermék ezért valószínűleg vas (II) – szulfát. A teljes egyenlet az alábbiakban látható.

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

a bomlási reakciókat a legnehezebb megjósolni, de vannak olyan általános tendenciák, amelyek hasznosak., Például, a legtöbb fém karbonátok bomlik a fűtés, így a fém-oxid és a szén-dioxid.

NiCO3 (s) → NiO (s) + CO2 (g)

A fémhidrogén-karbonátok melegítés közben is bomlanak, így a fém-karbonát, Szén-dioxid és víz keletkezik.

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

végül sok oxigéntartalmú vegyület bomlik hevítés közben oxigéngáz és “egyéb vegyületek”előállítására. Ezeknek a vegyületeknek a azonosítása, valamint annak megértése, hogy miért és hogyan alakulnak ki, a kémia egyik kihívása., Néhány példa:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)

2 HgO (s) → O2 (g) + 2 Hg (l)

2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s)

A potenciális termékek kettős csere a reakciók egyszerű megjósolni; az anionok, valamint kationok egyszerűen csere. Ne feledje azonban, hogy az egyik terméknek kicsapódnia kell, különben nem történt kémiai reakció. Az ólom(II) – nitrát és a kálium-jodid közötti reakció esetében a termék várhatóan ólom(II) – jodid és kálium-nitrát lesz., Redox nem fordul elő, és a termék, az ólom-jodid, az oldatból fényes sárga szilárd anyagként kicsapódik. Az a kérdés, hogy hogyan lehet megjósolni az ilyen típusú oldhatósági tendenciát, a következő részben foglalkozik.

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