5.6: å Forutsi Produkter fra Kjemiske Reaksjoner

en Del av den lokke av kjemi er at ting ikke alltid går slik du forventer. Du planlegger en reaksjon, forutse produkter og, ganske ofte, resultatene forbløffe deg! Øvelsen, da, er å prøve å finne ut hva som var dannet, hvorfor, og om observasjon fører til andre nyttige generaliseringer. Det første trinnet i denne prosessen er funn beregne eller forutsi produkter som er sannsynlig å bli dannet i en gitt kjemisk reaksjon., Retningslinjene beskriver vi her vil forutsi nøyaktig produkter av de fleste klasser av enkle kjemiske reaksjoner. Erfaring i kjemi vokser, men du vil begynne å sette pris på det uventede!

I enkle syntese reaksjoner som involverer reaksjon av elementer, som for eksempel aluminium metall som reagerer med klor gass, produktet vil være en enkel sammensatte inneholder begge elementene. I dette tilfellet er det enkleste å vurdere felles kostnader som elementer vedta som ioner og bygge ditt produkt i henhold til dette. Aluminium er en Gruppe III element og vil vanligvis formen a +3 ion., Klor, som Gruppe VII, vil akseptere ett elektron og danne en monoanion. Å sette disse spådommer sammen, produktet er sannsynlig å være AlCl3. Faktisk, hvis aluminium metall og klor gass er lov til å reagere, solid AlCl3 er det dominerende produktet.

2 Al (s) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s)

syntese reaksjon som involverer ikke-metaller hydrogengass og brom kan bli kontaktet på samme måte. Produktet vil inneholde både elementer. Hydrogen -, Gruppe I, har en valence elektron, og vil danne en covalent bond. Brom, Gruppe VII, har syv valence elektroner, og vil danne en covalent bond., Den sannsynlige produktet er derfor HBr, med en covalent bånd mellom hydrogen og brom.

H2 (g) + Br2 (g) < → 2 HBr (g)

For en enkelt-erstatning reaksjon, husker at (i) generell metaller vil erstatte metaller og ikke-metaller vil erstatte ikke-metaller. For reaksjonen mellom bly(IV) klorid og fluor gass fluor vil erstatte klor, noe som fører til en kjemisk forbindelse mellom ledelsen og fluor og produksjon av grunnstoffet klor. Ledelsen kan bli sett på som en «tilskuer» i reaksjonen og produktet er sannsynlig å være bly(IV) fluorid., Hele ligningen er vist nedenfor.

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

I enkelt-erstatning reaksjoner som metaller (eller karbon eller hydrogen) er forventet å erstatte metaller, først bør du sjekke aktivitet serien, for å se om noen reaksjon er forventet. Husk at metaller kan bare erstatte metaller som er mindre aktive enn seg selv (til høyre i Tabellen). Hvis reaksjonen er spådd til å skje, må du bruke den samme generelle retningslinjer som vi brukte ovenfor. For eksempel, solid jern reagerer med vandig svovelsyre (H2SO4)., I denne reaksjonen spørsmålet er om strykejern vil fortrenge hydrogen og danner hydrogengass. Rådgivning aktiviteten serien, ser vi at hydrogen er til høyre av jern, noe som betyr at reaksjonen er forventet å oppstå. Neste, vi grunn til at jern vil erstatte hydrogen, som fører til dannelsen av jern sulfate, hvor sulfat er «tilskuer» ion. Dannelse av hydrogengass krever en endring i oksidasjon nummer i hydrogen +1 til null., To hydrogen atomer må derfor bli redusert (en nedgang i oksidasjon number) og to elektroner som kreves for reduksjon må komme fra jernalder. Belastningen på jern er derfor mest sannsynlig til å være +2 (det starter på null og deler to elektroner til hydrogens). Det endelige produktet er derfor mest sannsynlig jern(II) sulfat. Hele ligningen er vist nedenfor.

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

Nedbrytning reaksjoner som er mest vanskelig å forutsi, men det er noen generelle trender som er nyttig., For eksempel, de fleste metal karbonater vil brytes ned ved oppvarming til avkastning metall nitrogenoksid og karbondioksid.

NiCO3 (s) → NiO (s) + CO2 (g)

Metall hydrogen karbonater også brytes ned ved oppvarming å gi metall karbonat, karbondioksid og vann.

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

til Slutt, mange oksygen-som inneholder forbindelser brytes ned ved oppvarming til å gi oksygen gass og «andre stoffer». Å identifisere disse forbindelser og bygge en forståelse av hvorfor og hvordan de er dannet er en av utfordringene i kjemi., Noen eksempler:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)

2 HgO (s) → O2 (g) + 2 Hg (l)

2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s)

Den potensielle produkter i dobbel erstatning reaksjoner er enkle å forutsi; den anioner og kationer utveksle. Husk, imidlertid, at ett av produktene må bunnfall, ellers ingen kjemisk reaksjon som har skjedd. For reaksjonen mellom bly(II) nitrat og kalium jodid, produktene er spådd til å bli bly(II) jodid og kaliumnitrat., Ingen redox oppstår, og produktet, føre jodid, bunnfall fra løsningen som en lys gul solid. Spørsmålet om hvordan du forutsi denne type løselighet trenden er omtalt i neste avsnitt.

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