8.1 – Ligninger for kemiske reaktioner

Figur 8.1 – En kemisk ændring, danner nye stoffer med nye egenskaber.

En kemisk ændring sker, når et stof omdannes til et eller flere nye stoffer. For eksempel når sølv anløber, reagerer det skinnende metal sølv (Ag) med svovl (S), og bliver til den kedelige, sorte belægning på sølv (Ag2S) (se figur 8.1).

En kemisk reaktion involverer altid en kemisk ændring, fordi atomer fra de reagerende stoffer danner nye kombinationer, med nye egenskaber. Under en kemisk ændring, er der sædvanligvis observerbare beviser for, at en kemisk ændring har fundet sted (se figur 8.2). For eksempel sker der en kemisk reaktion, når en brusetablet puttes ned i et glas vand. NaHCO3 og citronsyre (C6H8O7) i tabletten, reagerer og danner bobler (gas) af carbondioxid (CO2). Andre typer af observerbare beviser på kemiske reaktioner, kan ses i tabel 8.1.

 

Figur 8.2 – En kemisk reaktion, danner nye produkter med anderledes egenskaber. En brusetablet (NaHCO3) i vand, danne bobler af carbondioxid (CO2).

Konceptforståelse 8.1

Kemikalier

Angiv det synlige bevis på en kemisk reaktion, i hver af følgende:

a. Forbrænding af propan i en gasbrænder
b. Brug af brintoverilte til at skifte farven på håret

Svar

a. Produktionen af varme under afbrændingen af propangas, er bevis for en kemisk reaktion

b. Hårfarvens skiften, er bevis for en kemisk reaktion.

Når du bygger et modelfly, forbereder en ny opskrift, eller blander en kande saftevand, følger du et sæt af beskrivelser. Disse beskrivelser fortæller dig hvilke materialer du skal bruge, og hvilke produkter du vil få ud af det. I kemi, fortæller en kemisk ligning os hvilke materialer vi skal bruge, og hvilke produkter der vil blive dannet i den kemiske reaktion.

Opstilling af en kemisk ligning

Antag at du arbejder på et cykelværksted, hvor du samler hjul og stel til cykler. Du kunne repræsentere denne proces, med en simpel ligning:

Når du forbrænder kul i en grill, reagerer kul i grillkullene med oxygen i luften, og danner carbondioxid. Vi kan repræsentere denne reaktion ved følgende kemiske ligning:

I en ligning, skrives formlerne for reaktanterne til venstre for pilen, og formlerne for produkterne skrives til højre for pilen. Når der er to eller flere formler på den samme side, adskilles de af plustegn (+). Delta-tegnet (Δ) indikerer, at varme blev forbrugt for at starte reaktionen.

Generelt, efterfølges hver formel i en ligning af en forkortelse i parentes, som angiver den fysiske form af stoffet: fast (s), flydende (l), eller gas (g). Hvis et stof er opløst i vand, er det en vandig opløsning (aq). Tabel 8.2 opsummerer nogle af de symboler der bruges i kemiske ligninger.

Identificering af en afbalanceret kemisk ligning

Lad os se på den afbalancerede reaktion, hvor hydrogen reagerer med oxygen og danner vand. Den skrives som:

2H2(g) + O2    2H2O(g)

I den afbalancerede ligning, er der hele tal, kaldet koefficienter, foran formlerne. På reaktantsiden, repræsenterer koefficienten 2 foran H2 formlen, at der er to molekyler hydrogen, hvilket er 4 atomer hydrogen. En koefficient på 1, er underforstået foran O2, hvilket giver to O atomer. På produktsiden, repræsenterer koefficienten 2 foran H2O formlen, to molekyler vand. Fordi koefficienten på 2 multiplicerer alle atomerne i H2O, er der 4 H atomer og 2 O atomer på produktsiden. Fordi der er det samme antal hydrogenatomer og oxygenatomer i reaktanterne som i produkterne, ved vi at ligningen er afbalanceret. Dette illustrerer loven om massebevarelse (massebevarelsesloven), der siger at stof ikke kan blive skabt eller ødelagt under en kemisk reaktion.

Konceptforståelse 8.2

Atomer i en afbalanceret kemisk ligning

Hydrogen og nitrogen reagerer for at danne ammoniak, NH3. Den afbalancerede ligning skrives som:

3H2(g)+N2(g)    2NH3(g)

a. Angiv koefficienterne for H2, N2 og NH3 i den afbalancerede ligning.
b. Beregn antallet af atomer fra hvert grundstof i både reaktanter og produkt.

Svar

a. Koefficienten for H2 er 3; koefficienten for N2 er 1, hvilket er underforstået; koefficienten for NH3 er 2:

3H2(g)+1N2(g)  2NH3(g)

b. På reaktantsiden, bruges koefficienten på 3 foran H2 til at gange det nedsænkede 2-tal, hvilket giver 2×3=6 H atomer. PÅ reaktantsiden, er en koefficient på 1 underforstået for N2, hvilket giver 2 N atomer. På produktsiden, bruges koefficienten foran NH3 til at multiplicere et nedsænket 1-tal efter N, som er underforstået, og giver 2 N atomer. Koefficienten 2, skal også multipliceres med det nedsænkede 3-tal efter H, hvilket giver 2×3=6 H atomer.

3H2(g)+1N2(g)  2NH3(g)

3×2      1×2        2×1  2×3
6 H       2 N  =   2 N  6 H

Opgaveeksempel 8.1

Antal atomer i afbalancerede kemiske ligninger

Angiv antallet af hver type af atom i den følgende afbalancerede ligning:

Fe2S3(s)+6HCl(aq)2FeCl3+3H2S(g)

Løsning

Det samlede antal atomer i hver formel, fås ved at gange koefficienten med hvert nedsænkede tal i den kemiske formel:

8.2 – Afbalancering af en kemisk ligning →