5.6: förutsäga produkter från kemiska reaktioner

en del av lockelsen av kemi är att saker inte alltid fungerar som du förväntar dig. Du planerar en reaktion, förutse produkterna och, ganska ofta, resultaten förbluffade dig! Övningen försöker då ta reda på vad som bildades, varför och om din observation leder till andra användbara generaliseringar. Det första steget i denna upptäcktsprocess är att förutse eller förutsäga de produkter som sannolikt kommer att bildas i en given kemisk reaktion., De riktlinjer vi beskriver här kommer noggrant att förutsäga produkterna från de flesta klasser av enkla kemiska reaktioner. När din erfarenhet av kemi växer, kommer du dock att börja uppskatta det oväntade!

i enkla syntesreaktioner som involverar reaktion av element, såsom aluminiummetall som reagerar med klorgas, kommer produkten att vara en enkel förening som innehåller båda elementen. I det här fallet är det lättast att överväga de gemensamma avgifter som elementen antar som joner och bygga din produkt i enlighet därmed. Aluminium är ett grupp III-element och kommer typiskt att bilda en +3-jon., Klor, som är grupp VII, kommer att acceptera en elektron och bilda en monoanion. Att sätta dessa förutsägelser tillsammans är produkten sannolikt AlCl3. Faktum är att om aluminiummetall och klorgas får reagera, är fast AlCl3 den dominerande produkten.

2 Al (s) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s)

syntesreaktionen som involverar icke-metaller vätgas och brom kan behandlas på samma sätt. Produkten kommer att innehålla båda elementen. Väte, grupp I, har en valenselektron och kommer att bilda en kovalent bindning. Brom, grupp VII, har sju valenselektroner och kommer att bilda en kovalent bindning., Den troliga produkten är därför HBr, med en kovalent bindning mellan väte och brom.

H2 (g) + Br2 (g)< → 2 HBR (g)

för en enda ersättningsreaktion, kom ihåg att (i allmänhet) metaller kommer att ersätta metaller och icke-metaller kommer att ersätta icke-metaller. För reaktionen mellan bly(IV) klorid och fluorgas kommer fluorn att ersätta klor, vilket leder till en förening mellan bly och fluor och produktion av elementärt klor. Ledningen kan ses som en” åskådare ” i reaktionen och produkten kommer sannolikt att vara bly(IV) fluorid., Den fullständiga ekvationen visas nedan.

PbCl4 (s) + 2 F2 (g) → pbf4 (s) + 2 Cl2 (g)

i enstaka ersättningsreaktioner där metaller (eller kol eller väte) förväntas ersätta metaller, bör du först kontrollera aktivitetsserien för att se om någon reaktion förväntas. Kom ihåg att metaller endast kan ersätta metaller som är mindre aktiva än sig själva (till höger i tabellen). Om reaktionen förväntas inträffa, använd samma allmänna riktlinjer som vi använde ovan. Till exempel, fast järn reagerar med vattenhaltig svavelsyra (H2SO4)., I denna reaktion är frågan om järn kommer att förskjuta väte och bilda vätegas. I samråd med aktivitetsserien ser vi att väte är till höger om järn, vilket innebär att reaktionen förväntas uppstå. Därefter resonerar vi att järn kommer att ersätta väte, vilket leder till bildandet av järnsulfat, där sulfatet är ”åskådaren” Jonen. Bildandet av vätgas kräver en förändring i oxidationsnummer i vätet på + 1 till noll., Två väteatomer måste därför minskas (en minskning av oxidationsnummer) och de två elektroner som krävs för minskningen måste komma från järnet. Laddningen på järnet är därför mest sannolikt att vara +2 (Det börjar vid noll och donerar två elektroner till hydrogenerna). Slutprodukten är därför troligen järn (II) sulfat. Den fullständiga ekvationen visas nedan.

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

sönderdelningsreaktioner är de svåraste att förutsäga, men det finns några allmänna trender som är användbara., Till exempel kommer de flesta metallkarbonater att sönderdelas vid uppvärmning för att ge metalloxid och koldioxid.

NiCO3 (s) → NiO (s) + CO2 (g)

Metallvätekarbonater sönderdelas också vid uppvärmning för att ge metallkarbonat, koldioxid och vatten.

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

slutligen kommer många syrehaltiga föreningar att sönderdelas vid uppvärmning för att ge syregas och ”andra föreningar”. Identifiera dessa föreningar och bygga en förståelse för varför och hur de bildas är en av de utmaningar som kemi., Några exempel:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)

2 HGO (s) → O2 (g) + 2 Hg (l)

2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s)

de potentiella produkterna i dubbla ersättningsreaktioner är enkla att förutsäga; anjonerna och katjonerna utbyter helt enkelt. Kom dock ihåg att en av produkterna måste fälla ut, annars har ingen kemisk reaktion inträffat. För reaktionen mellan bly(II) nitrat och kaliumjodid förväntas produkterna vara bly(II) jodid och kaliumnitrat., Ingen redox uppstår, och produkten, blyjodid, fälls ut från lösningen som en ljusgul fast substans. Frågan om hur du förutspår denna typ av löslighet trend behandlas i nästa avsnitt.

PB(NO3)2 (aq) + 2 KI(AQ)< → pbi2 (s) + 2 KNO3 (aq)