5.6: prezicerea produselor din reacții chimice

o parte din atracția chimiei este că lucrurile nu funcționează întotdeauna așa cum vă așteptați. Planificați o reacție, anticipați produsele și, destul de des, rezultatele vă uimesc! Exercițiul, atunci, încearcă să-și dea seama ce sa format, de ce și dacă observația dvs. duce la alte generalizări utile. Primul pas în acest proces de descoperire este anticiparea sau prezicerea produselor care sunt susceptibile de a fi formate într-o reacție chimică dată., Liniile directoare pe care le descriem aici vor prezice cu exactitate produsele majorității claselor de reacții chimice simple. Cu toate acestea, pe măsură ce experiența dvs. în chimie crește, veți începe să apreciați neașteptatul!în reacțiile de sinteză simple care implică reacția elementelor, cum ar fi metalul de aluminiu care reacționează cu gazul de clor, produsul va fi un compus simplu care conține ambele elemente. În acest caz, este mai ușor să luați în considerare taxele comune pe care elementele le adoptă ca ioni și să vă construiți produsul în consecință. Aluminiul este un element din grupa III și va forma de obicei un ion +3., Clorul, fiind grupa VII, va accepta un electron și va forma un monoanion. Punând aceste predicții împreună, produsul este probabil să fie AlCl3. De fapt, dacă metalul de aluminiu și gazul de clor sunt lăsate să reacționeze, AlCl3 solid este produsul predominant.

2 Al (S) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s)

reacția de sinteză care implică gazul de hidrogen nemetalic și bromul poate fi abordată în mod similar. Produsul va conține ambele elemente. Hidrogenul, Grupa I, are un electron de valență și va forma o legătură covalentă. Bromul, grupa VII, are șapte electroni de valență și va forma o legătură covalentă., Prin urmare, produsul probabil este HBr, cu o legătură covalentă între hidrogen și brom.

H2 (g) + Br2 (g) < → 2 HBr (g)

Pentru o singură reacție de înlocuire, reamintim că (în general) metale va înlocui metale și nemetale va înlocui non-metale. Pentru reacția dintre clorura de plumb(IV) și fluorul gazos, fluorul va înlocui clorul, conducând la un compus între plumb și fluor și la producerea clorului elementar. Plumbul poate fi privit ca un” spectator ” în reacție, iar produsul este probabil să fie fluorură de plumb(IV)., Ecuația completă este prezentată mai jos.

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

Într-o singură înlocuire reacții în care metalele (sau carbon sau hidrogen) sunt de așteptat să înlocuiască metalele, în primul rând ar trebui să verificați activitatea serie pentru a vedea dacă orice reacție este de anticipat. Amintiți-vă că metalele pot înlocui doar metalele care sunt mai puțin active decât ele însele (la dreapta în tabel). Dacă se preconizează că reacția va avea loc, utilizați aceleași recomandări generale pe care le-am folosit mai sus. De exemplu, fierul solid reacționează cu acidul sulfuric apos (H2SO4)., În această reacție, întrebarea este dacă fierul va înlocui hidrogenul și va forma hidrogen gazos. Consultând seria de activități, vedem că hidrogenul este în dreapta fierului, ceea ce înseamnă că se așteaptă ca reacția să apară. Apoi, considerăm că fierul va înlocui hidrogenul, ducând la formarea sulfatului de fier, unde sulfatul este ionul „spectator”. Formarea hidrogenului gazos necesită o schimbare a numărului de oxidare în hidrogen de la +1 la zero., Prin urmare, doi atomi de hidrogen trebuie să fie reduse (o scădere a numărului de oxidare), iar cei doi electroni necesari pentru reducere trebuie să provină din fier. Prin urmare, încărcarea pe fier este cel mai probabil să fie +2 (începe de la zero și donează doi electroni hidrogenilor). Prin urmare, produsul final este cel mai probabil sulfat de fier(II). Ecuația completă este prezentată mai jos.

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

reacțiile de descompunere sunt cele mai dificil de prezis, dar există unele tendințe generale care sunt utile., De exemplu, majoritatea carbonaților metalici se vor descompune la încălzire pentru a produce oxidul metalic și dioxidul de carbon.NiCO3 (s) → NiO (s) + CO2 (g)

carbonații de hidrogen metalic se descompun, de asemenea, la încălzire pentru a da carbonat metalic, dioxid de carbon și apă.2 NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)

În cele din urmă, mulți compuși care conțin oxigen se vor descompune la încălzire pentru a produce gaz de oxigen și „alți compuși”. Identificarea acestor compuși și construirea unei înțelegeri a motivului și a modului în care sunt formați este una dintre provocările chimiei., Câteva exemple:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)

2 Expoziția (s) → O2 (g) + 2 Hg (l)

2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s)

potențialul produse în dublă înlocuire reacții sunt simplu de prezis; anionii și cationii pur și simplu de schimb. Amintiți-vă, totuși, că unul dintre produse trebuie să precipite, altfel nu a avut loc nicio reacție chimică. Pentru reacția dintre nitratul de plumb(II) și iodura de potasiu, produsele sunt prezise a fi iodura de plumb(II) și nitratul de potasiu., Nu se produce redox, iar produsul, iodura de plumb, precipită din soluție ca un solid galben strălucitor. Întrebarea despre cum prezici acest tip de tendință de solubilitate este abordată în secțiunea următoare.

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