W przyrodzie stale zachodzi niewyobrażalna liczba przemian chemicznych. Ponadto 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.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
symbole pierwiastków chemicznych;
sposoby zapisywania równań reakcji chemicznych;
pojęcie substratów i produktów w reakcji chemicznej.
Nauczysz się
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;
opisywać eksperyment chemiczny, uwzględniając: szkło i sprzęt laboratoryjny, odczynniki chemiczne, obserwacje, weryfikację hipotezy i wnioski.
iZrYkwtA6R_d5e210
1. Jakie zasady obowiązują przy zapisywaniu równań reakcji?
Przebieg przemiany chemicznej, z uwzględnieniem substratów i produktów, można opisać słownie, np. węgiel reaguje z tlenem i w wyniku tej reakcji powstaje tlenek węgla.
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 okazują się mało przydatne dla chemików. W swojej pracy stosują oni równania reakcji, w których wykorzystują symbole pierwiastków i wzory związków chemicznych. Dzięki temu chemicy na całym świecie rozumieją się bez słów. Omawianą wcześniej przemianę chemiczną zapisują za pomocą następującego równania reakcji:
Ważne!
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 z węgla i tlenu ten warunek jest spełniony.
R12gPxSLmCHzV
Liczba atomów pierwiastków po obu stronach równania reakcji
Pierwiastek
Liczba atomów po lewej stronie równania
Liczba atomów po prawej stronie równania
węgiel
tlen
iZrYkwtA6R_d5e267
1
Polecenie 1
Poniżej przedstawiono słowny zapis równania reakcji, prowadzącej do otrzymania tlenku magnezu.
Przy użyciu symboli i wzorów chemicznych zapisz równanie reakcji magnezu z tlenem, w wyniku której powstaje tlenek magnezu.
RyLjpVBlLRuNL
Aby równanie reakcji było poprawnie zapisane, liczby atomów poszczególnych pierwiastków, zapisanych po obu stronach tego równania, muszą być identyczne.
Polecenie 1
Poniżej przedstawiono słowny zapis równania reakcji, prowadzącej do otrzymania tlenku magnezu.
Zaznacz poprawne równanie reakcji magnezu z tlenem, w wyniku której powstaje tlenek magnezu.
R1VwEIVI9u4Uj
Zapis równania reakcji magnezu z tlenem
Krok
Krok
Zapisujemy wzory lub symbole substancji reagujących (substratów) po lewej stronie równania reakcji, a po prawej – wzór produktu:
Krok
Krok
Sprawdzamy liczby poszczególnych atomów po obu stronach równania reakcji:
Liczba atomów pierwiastków po obu stronach równania reakcji
Pierwiastek
Liczba atomów po lewej stronie równania
Liczba atomów po prawej stronie równania
magnez
tlen
Zauważamy niezgodność liczby atomów tlenu po lewej i prawej stronie równania.
Krok
Krok
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 ).
Krok
Krok
Ponownie oceniamy liczby atomów magnezu i tlenu:
Porównanie liczby atomów magnezu i tlenu
Pierwiastek
Liczba atomów po lewej stronie równania
Liczba atomów po prawej stronie równania
magnez
tlen
Tym razem niezgodna jest liczba atomów magnezu po stronie substratów i produktów. Należy więc zwiększyć ją dwukrotnie po lewej stronie równania reakcji.
Krok
Krok
Mnożymy przez liczbę atomów magnezu po lewej stronie równania (wstawiamy liczbę w miejsce współczynnika stechiometrycznego, znajdującego się przed symbolem magnezu):
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.
Polecenie 2
W jaki sposób uzgodnić równanie reakcji otrzymywania wody z wodoru i tlenu? Zapoznaj się z poniższym filmem, a następnie rozwiąż ćwiczenie.
R2LHSRPgd5atn
R1YUDg6izAzNT
Ciekawostka
Już w chemicy zapisywali równania reakcji chemicznych. Ta notacja znacznie różniła się od współczesnej. Na przykład reakcję metalu (żelaza) z kwasem azotowym – współczesna nazwa: kwas azotowy – opisywano następująco:
RGV9PdWaFkClZ
iZrYkwtA6R_d5e376
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 syntezyreakcja syntezy (reakcja łączenia)reakcje syntezy lub inaczej reakcje łączeniareakcja syntezy (reakcja łączenia)reakcje łączenia.
W poniższej galerii przedstawiono przykłady reakcji syntezy.
R2esJZiqaBirF
Rl3fsjqUvBFHW
RtaSQfqVZmeEm
Reakcja magnezu z jodem1
Doświadczenie 1
Przeprowadź doświadczenie chemiczne polegające na sprawdzeniu, czy jod reaguje z magnezem.
Uwaga! Doświadczenie należy wykonać pod wyciągiem.
Rk6sXhLVYLkMN
Przeprowadzono doświadczenie chemiczne polegające na sprawdzeniu, czy jod reaguje z magnezem. Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
Czy jod reaguje z magnezem? Czy jest to reakcja syntezy?
Hipoteza:
Jod reaguje z magnezem. Jest to reakcja syntezy, czyli łączenia.
Co było potrzebne:
magnez w postaci wiórów;
jod krystaliczny;
woda;
parowniczka porcelanowa;
dwie łyżeczki;
pipeta Pasteura.
Przebieg doświadczenia:
W parowniczce umieszczono niewielką ilość wiórków magnezowych oraz kilka kryształków rozdrobnionego jodu. Do mieszaniny jodu z magnezem dodano kilka kropli wody.
Obserwacje:
Po dodaniu wody reakcja przebiega gwałtownie. Wydzielają się pary o fioletowej barwie.
Wnioski:
W wyniku reakcji magnezu z jodem powstaje jodek magnezu, zgodnie z poniższym równaniem reakcji:
Woda pełni rolę katalizatora tej reakcji, czyli znacznie przyspiesza jej przebieg.
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.
1
Polecenie 3
R6RenC5bimdEP
Obserwacje: Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Weryfikacja hipotezy: Czy postawiona przez Ciebie hipoteza okazała się prawdziwa?
Wnioski: Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż w swojej odpowiedzi do sformułowanego pytania w problemie badawczym.
Obserwacje: Po dodaniu wody reakcja przebiega gwałtownie. Wydzielają się pary o fioletowej barwie.
Weryfikacja hipotezy:
Postawiona hipoteza okazała się prawdziwa. Jod reaguje z magnezem. Jest to reakcja syntezy, czyli łączenia.
lub
Postawiona hipoteza okazała się fałszywa. Jod reaguje z magnezem. Jest to reakcja syntezy, czyli łączenia.
Wnioski:
W wyniku reakcji magnezu z jodem powstaje jodek magnezu, zgodnie z poniższym równaniem reakcji:
Woda pełni rolę katalizatora tej reakcji, czyli znacznie przyspiesza jej przebieg.
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.
R1JgrJrCRhJfX
Polecenie 3
REGtsCGNkEaFo
Przeanalizuj poniższe przykłady równań reakcji syntezy. Zwróć uwagę na to, że liczby atomów poszczególnych pierwiastków, zapisanych po obu stronach równania reakcji, są takie same.
Równania reakcji syntezy – przykłady
Lp.
Zapis słowny
Zapis z użyciem symboli i wzorów
Ciekawostka
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 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:
RC0KKhPnfQguv
iZrYkwtA6R_d5e584
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 rozkładureakcja analizy (reakcja rozkładu)reakcją rozkładu lub reakcją analizyreakcja analizy (reakcja rozkładu)reakcją analizy. Można ją opisać za pomocą schematu:
Omówiona przemiana wody w wodór i tlen należy do tego typu reakcji.
Polecenie 4
Obejrzyj film, a następnie zaznacz produkty rozkładu tlenku rtęci.
Rih29SnQGcBoL
Tlenek rtęci ulega reakcji rozkładu zgodnie z poniższym równaniem reakcji:
R1ZPqDdUbpMH2
Reakcje analizy zachodzą w naszym otoczeniu. Są one również wykorzystywane w przemyśle do otrzymywania użytecznych pierwiastków i związków chemicznych.
Rtfm8n75bWmwS
R1Y6BiVgoYyth
Proces otrzymywania tlenku wapnia w wyniku rozkładu węglanu wapnia przebiega w wysokiej temperaturze. Można go opisać następującymi równaniami reakcji:
Ważne!
W równaniach reakcji chemicznych często zaznacza się warunki, w jakich reakcje te przebiegają. Jeśli reakcja wymaga ogrzewania, to nad strzałką zapisujemy słowo „temperatura” lub symbol „T”. Czasami również podajemy konkretną wartość temperatury, potrzebną do zajścia reakcji chemicznej.
RuFESWCnpxWzv
Ważne!
* Z uwagi na to, że wartościowość glinu we wszystkich związkach chemicznych jest równa trzy, w nazwach tych związków nie podaje się jego wartościowości.
Równania reakcji analizy (rozkładu) – przykłady
Zapis słowny
Zapis z użyciem symboli i wzorów
1
Polecenie 5
Zastanów się i odpowiedz, czy poniższe równanie:
przedstawia reakcję rozkładu. Odpowiedź uzasadnij.
R166CJLQT5SBo
Czy każda reakcja, w wyniku której powstają dwa produkty, jest reakcją rozkładu?
Nie, ponieważ w równaniu reakcji występują dwa substraty. W reakcjach analizy, czyli z rozkładu jednego substratu, powstają minimum dwa produkty.
iZrYkwtA6R_d5e755
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.
Praca domowa
1
Polecenie 6.1
Korzystając z dostępnych materiałów, przedstaw za pomocą modeli równanie dowolnej reakcji syntezy i analizy.
Możesz wykorzystać do tego np. program graficzny lub plastelinę.
np.
RU9KccrFB1rtA
np.
RftIjQ5F2G0Zp
Polecenie 6.1
R1br5YJ2QSR7e
iZrYkwtA6R_d5e810
Słownik
reakcja syntezy (reakcja łączenia)
reakcja syntezy (reakcja łączenia)
przemiana chemiczna polegająca na łączeniu się dwóch lub większej liczby substratów w jeden produkt
reakcja analizy (reakcja rozkładu)
reakcja analizy (reakcja rozkładu)
przemiana chemiczna polegająca na rozkładzie jednego substratu (związku chemicznego) na co najmniej dwa produkty (pierwiastki bądź związki chemiczne)
iZrYkwtA6R_d5e868
Ćwiczenia
1
Pokaż ćwiczenia:
R1IinVHsKUaP41
Ćwiczenie 1
RpP3yKahE7tb41
Ćwiczenie 2
RXMI52hNjLwJA1
Ćwiczenie 3
R2hSEFDp24fgB1
Ćwiczenie 4
RiYAQhDngpVw01
Ćwiczenie 5
R1bnOkxyUbq0k2
Ćwiczenie 6
Łączenie par. Ocen prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz "Prawda", jeśli zdanie jest prawdziwe albo "Fałsz", jeśli jest fałszywe.. Reakcje metali z tlenem, w wyniku których otrzymuje się tlenki tych metali, są reakcjami analizy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Reakcja rozkładu związku chemicznego to reakcja analizy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Przemiana zachodząca podczas prażenia węglanu wapnia to reakcja syntezy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. W reakcji syntezy uczestniczą co najmniej dwa substraty, a otrzymuje się w jej wyniku jeden produkt.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. W reakcji analizy uczestniczy jeden substrat, z którego powstają co najmniej dwa produkty.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Łączenie par. Ocen prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz "Prawda", jeśli zdanie jest prawdziwe albo "Fałsz", jeśli jest fałszywe.. Reakcje metali z tlenem, w wyniku których otrzymuje się tlenki tych metali, są reakcjami analizy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Reakcja rozkładu związku chemicznego to reakcja analizy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Przemiana zachodząca podczas prażenia węglanu wapnia to reakcja syntezy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. W reakcji syntezy uczestniczą co najmniej dwa substraty, a otrzymuje się w jej wyniku jeden produkt.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. W reakcji analizy uczestniczy jeden substrat, z którego powstają co najmniej dwa produkty.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
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.
□
□
Źródło: Agnieszka Kamińska-Ostęp, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 7
W szkolnym laboratorium uczniowie przeprowadzili następujące doświadczenie chemiczne.
Na łyżce do spalań uczniowie umieścili niewielką ilość siarki. Następnie ogrzewali zawartość łyżki nad płomieniem palnika. Siarka początkowo zaczęła się topić, a następnie spalać niebieskim płomieniem.
RHEexQGoFmAZe
3
Ćwiczenie 8
R1T0KZFP5medF
Glossary
synthesis reaction
synthesis reaction
RkLWzz9DJeAbN
reakcja syntezy
decomposition (analysis) reaction
decomposition (analysis) reaction
R1cpDZ94v6LFp
reakcja analizy (rozkładu)
at least
at least
Rwt4CJUckX5Qm
co najmniej
Bibliografia
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.
Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Kielce 2020.