Reakcje syntezy i analizy
Wokół nas, w przyrodzie, stale zachodzi niewyobrażalna liczba przemian chemicznych. Dodatkowo człowiek sam inicjuje i przeprowadza wiele z nich, aby otrzymać potrzebne mu materiały. Mimo że reakcje chemiczne różnią się między sobą rodzajem substratów i powstających produktów, to jednak wszystkie można podzielić na grupy, które charakteryzują się pewnymi wspólnymi cechami.
że równanie reakcji chemicznej jest zapisem przebiegu tej reakcji;
substancje, które ulegają przemianom w reakcji chemicznej, to substraty, a te, które w ich wyniku powstają, to produkty;
po lewej stronie równania reakcji zapisuje się substraty, po prawej – produkty.
opisywać, na czym polegają reakcje syntezy i analizy;
wskazywać przykłady reakcji syntezy i analizy;
zapisywać równania reakcji syntezy i analizy;
dobierać współczynniki w równaniach reakcji chemicznych;
stosować się do zasad bezpieczeństwa podczas wykonywania eksperymentów chemicznych;
opisywać eksperyment chemiczny, uwzględniając: szkło i sprzęt laboratoryjny, odczynniki chemiczne, schemat aparatury, obserwacje i wnioski.
1. Jakie zasady obowiązują przy zapisywaniu równań reakcji?
Przebieg przemiany chemicznej, z uwaględnieniem substratów i produktów, można opisać słownie, na przykład: węgiel reaguje z tlenem i w wyniku tej reakcji powstaje tlenek węgla(IV). Zamiast długiego opisu można posłużyć się równaniem reakcji zawierającym nazwy pierwiastków i związków chemicznych:
Mimo że powyższe sposoby przedstawiania przebiegu reakcji chemicznych są poprawne, to jednak okazuje się mało przydatne dla chemików. W swojej pracy stosują oni równania reakcji, w których wykorzystują symbole pierwiastków i wzory związków chemicznych. Omawianą wcześniej przemianę chemiczną zapisują za pomocą następującego równania reakcji:
Niektóre pierwiastki, takie jak: wodór, azot, tlen, chlor, jod, fluor, brom w stanie wolnym, występują w postaci cząsteczek dwuatomowych. Z tego względu w równaniach reakcji z ich udziałem posługujemy się ich wzorami: .
Aby równanie reakcji było poprawnie zapisane, liczby atomów poszczególnych pierwiastków zapisanych po obu stronach tego równania muszą być identyczne. W zaprezentowanym powyżej równaniu reakcji () otrzymywania tlenku węgla(IV) z węgla i tlenu ten warunek jest spełniony.

Pierwiastek | Liczba atomów po lewej stronie równania | Liczba atomów po prawej stronie równania |
węgiel | 1 | 1 |
tlen | 2 | 2 |
Przy użyciu symboli i wzorów chemicznych zapisz równanie reakcji magnezu z tlenem, w wyniku której powstaje tlenek magnezu:
Zapisujemy wzory lub symbole substancji reagujących (substratów), po lewej stronie równania reakcji, a wzór produktu – po prawej stronie:
Sprawdzamy liczby poszczególnych atomów po obu stronach równania reakcji:
Pierwiastek | Liczba atomów po lewej stronie równania | Liczba atomów po prawej stronie równania |
magnez | 1 | 1 |
tlen | 2 | 1 |
Zauważamy niezgodność liczby atomów tlenu po lewej i prawej stronie równania.
W celu wyrównania liczby atomów każdego z pierwiastków po obu stronach równania musimy dwukrotnie zwiększyć liczbę atomów tlenu po jego prawej stronie:
WAŻNE: Przy zwiększaniu liczby substratów w równaniu reakcji chemicznej zawsze używamy współczynników stechiometrycznych, nigdy indeksów (wzór przedstawia zupełnie inny związek niż wzór nieistniejącego ).
Ponownie oceniamy liczby atomów magnezu i tlenu:
Pierwiastek | Liczba atomów po lewej stronie równania | Liczba atomów po prawej stronie równania |
magnez | 1 | 2 |
tlen | 2 | 2 |
Tym razem niezgodna jest liczba atomów magnezu po stronie substratów i produktów. Należy więc zwiększyć ją dwukrotnie po lewej stronie równania reakcji.
Mnożymy przez 2 liczbę atomów magnezu po lewej stronie równania (wstawiamy liczbę 2 w miejsce współczynnika stechiometrycznego znajdującego się przed symbolem magnezu):
Dokonujemy właściwych obliczeń:
Pierwiastek | Liczba atomów po lewej stronie równania | Liczba atomów po prawej stronie równania |
magnez | 2 | 2 |
tlen | 2 | 2 |
Liczba atomów każdego z pierwiastków po obu stronach równania jest taka sama. Równanie reakcji jest zapisane prawidłowo. Mówi się, że jest ono uzgodnione lub zbilansowane. Czynności, które wykonywaliśmy od momentu napisania równania reakcji przy użyciu symboli i wzorów do uzyskania jego prawidłowego zapisu, nazywa się uzgadnianiem (lub bilansowaniem) równania reakcji.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Nagranie rozpoczyna się od planszy z napisem wodór + tlen daje wodę. W planszy tej przed słowem woda obecna jest skierowana w prawo strzałka, jak w zapisach reakcji chemicznych. Nazwy związków stopniowo zastępowane są swoimi symbolami, czyli H2, O2 i H2O. Strony lewa i prawa równania zostają wyróżnione kolorami zielonym i turkusowym. Następuje podliczanie atomów, czemu towarzyszy chwilowa zamiana danych fragmentów wzoru z postaci sumarycznej na strukturalną, z kreskami. Pod wzorem pojawia się postać opisowa. W przypadku wodoru wszystko się zgadza. Komunikat po obu stronach równania głosi Liczba atomów wodoru jest równa 2. W przypadku tlenu po lewej stronie równania są dwa atomy, a po prawej tylko jeden. Nad równaniem pojawia się brakujący atom tlenu, do którego stopniowo dopisywane jest drugi wzór cząsteczki wody. Wzory łączą się ze sobą, dając napis 2H2O. Na krótką chwilę plansza ulega wygaszeniu, a na ekranie pojawia się wzór H2O2, który zostaje przekreślony. Nie można go wykorzystać w tej reakcji, ponieważ jest to zupełnie inny związek, powstający w inny sposób. Następuje powrót do wcześniejszej planszy. Teraz podsumowanie tekstowe pod zapisem reakcji zwraca uwagę na to, że po prawej stronie są cztery atomy wodoru. Dlatego z lewej strony równania przed symbolem cząsteczki wodoru również pojawia się liczba 2 i w ten sposób całe równanie zostaje uzgodnione. U dołu ekranu pojawia się podsumowanie: Równanie zbilansowane prawidłowo.
Już w XVIII wieku chemicy zapisywali równania reakcji chemicznych. Ta notacja znacznie różniła się od współczesnej. Na przykład reakcję metalu (żelaza) z kwasem azotowym (współczesna nazwa: kwas azotowy(V)) opisywano następująco:

2. Jak nazywamy reakcję, w wyniku której substancje łączą się ze sobą, tworząc jeden związek chemiczny?
Przyjrzyj się poniższym równaniom reakcji:
Zauważ, że w wyniku tych przemian z dwóch substratów otrzymuje się jeden produkt. Można je opisać poniższym równaniem:
O takich przemianach mówi się, że są to reakcje syntezyreakcje syntezy lub inaczej reakcje łączeniareakcje łączenia.
Doświadczenie należy wykonać pod wyciągiem.
Co dzieje się podczas reakcji jodu z magnezem? Czy jest to reakcja łączenia?
Jod łączy się z magnezem, jest to reakcja łączenia.
magnez w postaci wiórów,
jod krystaliczny,
woda,
parowniczka porcelanowa,
łyżeczki,
zakraplacz lub pipeta Pasteura.
W parowniczce umieść niewielką ilość wiórków magnezowych oraz kilka kryształków rozdrobnionego jodu.
Do mieszaniny jodu z magnezem dodaj kilka kropli wody.
Po dodaniu wody reakcja przebiega gwałtownie. Wydzielają się pary o fioletowej barwie.
W wyniku reakcji magnezu z jodem powstaje jodek magnezu:
Reakcja ta przebiega z wydzieleniem ciepła. Jest ono wystarczające do tego, aby jod znajdujący się w mieszaninie reakcyjnej częściowo uległ sublimacji (fioletowy gaz).
Reakcja otrzymywania jodku magnezu z magnezu i jodu jest reakcją syntezy.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Film rozpoczyna się ujęciem fragmentu stołu laboratoryjnego, na którym stoją porcelanowa parowniczka z wiórkami magnezowymi, zlewka z wodą, pipeta, łyżeczka laboratoryjna i szkiełko z kryształami jodu. Widoczna jest też dłoń demonstratora w rękawiczce ochronnej, która łyżeczką odmierza porcję jodu i wsypuje ją do parowniczki. Mieszanina ta zakraplana jest wodą z pipety, co inicjuje reakcję. Kolejne ujęcie przedstawia wnętrze parowniczki z bliska. Zawartość kipi i wydziela fioletowy dym. Zmiana ujęcia na prezentujące parowniczkę z boku, pojawia się podpis MgI2, Jodek magnezu. Następnie na parowniczce pojawia się napis Ciepło i strzałki z dna parowniczki na zewnątrz symbolizujące emisję ciepła podczas reakcji. Z kolei obszar w którym pojawia się fioletowy dym zostaje oznaczony tekstem Gazowy jod. Obraz z kamery ulega rozmyciu, a na ekranie pojawia się równanie reakcji: magnez plus jod daje w efekcie jodek magnezu. Pojawia się podpis Reakcja syntezy, czyli łączenia.
Lp. | Równania reakcji syntezy | |
zapis słowny | zapis z użyciem symboli i wzorów | |
1. | ||
2. | ||
3. | ||
4. | ||
5. | ||
6. |
Synteza jądrowa
Podczas omawianej reakcji syntezy z dwóch lub większej liczby substratów powstaje jeden produkt. Jądra atomów pierwiastków, które tworzą substraty, a następnie – produkt, nie ulegają zmianie.
Istnieje jednak typ reakcji nazywany są syntezą jądrową. Przemiana ta polega na łączeniu się jąder lekkich pierwiastków w jądra cięższych pierwiastków. Taka przemiana zachodzi na przykład na Słońcu. Podczas niej z dwóch jąder atomów wodoru powstaje jądro atomu helu i wydziela się ogromna ilość energii. Reakcję syntezy helu opisuje równanie uwzględniające budowę jąder poszczególnych reagentów:

3. Jak nazywamy reakcję chemiczną, w wyniku której z jednej substancji powstaje kilka produktów?
W odpowiednich warunkach woda ulega reakcji, w wyniku której powstają pierwiastki, z jakich się składa. Przebieg tej reakcji opisuje równanie:
Zauważmy, że w omawianej reakcji z jednej substancji (wody) powstają dwie inne (tlen i wodór).
Przemiana chemiczna, podczas której z jednego substratu powstają co najmniej dwa produkty, nazywana jest reakcją rozkładureakcją rozkładu lub reakcją analizyreakcją analizy. Można ją opisać za pomocą schematu:
Omówiona przemiana wody w wodór i tlen należy do tego typu reakcji.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Film prezentujący rozkład tlenku rtęci (II). Na ekranie widoczny jest zestaw aparatury. Następuje zbliżenie na probówkę z tlenkiem rtęci(II). Wyraźnie widać jego czerwonopomarańczową barwę. Widok na zestaw w czasie pracy – płomień palnika ogrzewa probówkę z tlenkiem, w probówce wypełnionej wodą zbiera się gaz (tlen). Na ekranie pojawia się słowo: OBSERWACJE. Zbliżenie na probówkę z tlenkiem rtęci(II) – widać na ściankach probówki szaroczarny osad w postaci pierścienia. Sam osad tlenku też zrobił się czarny. Znika słowo: OBSERWACJE. Widok na pracujący zestaw, pod spodem pojawia się nazwa: reakcja chemiczna. Ponownie pojawia się słowo: OBSERWACJE. Widok na probówkę z gazem, zamkniętą korkiem, stojącą w statywie – ręka zbliża do niej żarzące się łuczywko, wyjmuje korek z probówki, wkłada je powoli do środka. Łuczywko rozpala się i pali się jasnym płomieniem nawet wewnątrz probówki. Na ekranie pojawia się słowo: WNIOSKI i przy probówce, w której prowadzono badanie palności pojawia się słowo: tlen. Widok na mieszaninę poreakcyjną z szarym pierścieniem osadu. Przy nim pojawia się słowo: rtęć. Na ekranie widać równanie reakcji.
Reakcje analizy zachodzą w naszym otoczeniu. Są one również wykorzystywane w przemyśle do otrzymywania użytecznych pierwiastków i związków chemicznych.


Proces otrzymywania tlenku wapnia w wyniku rozkładu węglanu wapnia przebiega w wysokiej temperaturze. Można go opisać następującymi równaniami reakcji:
W równaniach reakcji chemicznych czasami zaznacza się warunki, w jakich teakcje te przebiegają. Jeśli reakcja wymaga ogrzewania, to nad strzałką zapisujemy słowo „temperatura” albo podajemy jej konkretną wartość.

Przebieg reakcji rozkładu tlenku glinu (przeprowadzanej w hutach aluminium w celu otrzymywania glinu) jest następujący:
*Z uwagi na to, że wartościowość glinu we wszystkich związkach jest równa trzy, w nazwach tych związków nie podaje się jego wartościowości.
Lp. | Równania reakcji analizy | |
zapis słowny | zapis z użyciem symboli i wzorów | |
1. | ||
2. | ||
3. | ||
4. |
Zastanów się i odpowiedz, czy równanie:
przedstawia reakcję rozkładu.
Czy każda reakcja, w wyniku której powstają dwa produkty, jest reakcją rozkładu?
Podsumowanie
Równania reakcji chemicznych zapisuje się przy użyciu symboli i wzorów chemicznych. Liczby atomów poszczególnych pierwiastków chemicznych po obu stronach równania muszą być identyczne.
Uzupełnianie równania reakcji o współczynniki stechiometryczne nazywa się uzgadnianiem (bilansowaniem) równania reakcji chemicznej.
Reakcja syntezy (łączenia) to rodzaj reakcji chemicznej, w wyniku której z dwóch lub większej liczby substratów powstaje tylko jeden produkt.
Reakcja analizy (rozkładu) to rodzaj reakcji chemicznej, w wyniku której z jednego substratu powstają co najmniej dwa produkty.
Korzystając z dostępnych materiałów, przedstaw za pomocą modeli równanie dowolnej reakcji syntezy i analizy.
Słowniczek
przemiana chemiczna polegająca na łączeniu się dwóch lub większej liczby substratów w jeden produkt
przemiana chemiczna polegająca na rozkładzie jednego substratu (związku chemicznego) na co najmniej dwa produkty (pierwiastki bądź związki chemiczne)
Zadania
Uzupełnij luki w tekście. Wybierz właściwe określenia spośród podanych.
reakcja syntezy, reakcja analizy, liczby uzgodnione, liczby zbilansowane, Reakcja analizy, reakcja rozkładu, indeksy stechiometryczne, Reakcja syntezy, powstaje jeden produkt, powstają co najwyżej dwa produkty, przemiana fizyczna, powstają co najmniej dwa produkty, współczynniki stechiometryczne, powstają więcej niż trzy produkty
Reakcje, w których z dwóch lub więcej substratów powstaje tylko jeden produkt, to ......................................................................... ........................................................................ to przemiana chemiczna, w której z jednego substratu ......................................................................... Liczby umieszczane przed symbolami i wzorami substancji w równaniach reakcji chemicznej w celu ich zbilansowania to .........................................................................
Oceń, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda | Fałsz | |
Reakcje metali z tlenem, w wyniku których otrzymuje się tlenki tych metali, są reakcjami analizy. | □ | □ |
Reakcja rozkładu związku chemicznego to reakcja analizy. | □ | □ |
Przemiana zachodząca podczas prażenia węglanu wapnia to reakcja syntezy. | □ | □ |
W reakcji syntezy uczestniczą co najmniej dwa substraty, a otrzymuje się w jej wyniku jeden produkt. | □ | □ |
W reakcji analizy uczestniczy jeden substrat, z którego powstają co najmniej dwa produkty. | □ | □ |
Wskaż prawidłowo zbilansowane równanie następującej reakcji chemicznej:
.
Wskaż prawidłowo zbilansowane równanie reakcji otrzymywania tlenku siarki(VI) z tlenku siarki(IV) i tlenu.
Wskaż prawidłowo zapisane i zbilansowane równanie reakcji rozkładu tlenku ołowiu(IV) do tlenku ołowiu(II) i tlenu.