Transcript Chemické reakce - podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na

Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA
CH9 - Chemické reakce a jejich zápis
Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo:
CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO
VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.
Chemická reakce
děj, při kterém:
• se reaktanty přeměňují na produkty
• zanikají původní a vznikají nové vazby
• jednotlivé atomy nevznikají ani nezanikají
pouze se přeskupují
• dochází k energetickým změnám
Typy reakcí
• reakce jednoduchá - výchozí látky se mění
přímo na produkty
• složená reakce - vzniká řada meziproduktů
• reakční mechanismus - soubor po sobě
jdoucích reakcí, při kterých dochází ke změně
reaktantů na produkty
Chemická reakce
H2
+
Cl2
Výchozí látky = reaktanty
400
o
C
2 HCl
Produkt
• Reaktanty = látky, které vstupují do reakce
• Produkty = nově vzniklé látky, které z reakce
vystupují, mají jiné vlastnosti než reaktanty
Chemické reakce
vycházejí ze:
• Zákona zachování hmotnosti:
součet hmotností reaktantů se rovná součtu
hmotností produktů (počty atomů určitého
druhu jsou na obou stranách rovnice stejné)
• výjimka: radioaktivní přeměny (i zde platí zákon
zachování hmotnosti a energie)
Chemická rovnice
• záznam chemické reakce
• Reakční schéma: zápis chemického děje bez stechiometrických
koeficientů
NaCl + H2SO4
Na2SO4 + HCl
• Stechiometrické koeficienty: udávají počet molekul reaktantů
a produktů (počet mol)
• Chemická rovnice: zápis i se stechiometrickými koeficienty
2 NaCl + H2SO4
Na2SO4 + 2 HCl
Reakční schéma
H2
+
Cl2
HCl
Chemická rovnice
H2
+
Cl2
2 HCl
Reakční schéma
H2
+
N2
NH3
Vyčíslování rovnice
H2
+
N2
2 NH3
Chemická rovnice
3 H2
+
N2
2 NH3
Reakce podle vnějších změn
• Reakce skladné (syntetické – syntézy) - z více reaktantů a vzniká jeden
produkt, oxidační čísla látek se mohou i nemusí měnit
NH3 + HCl → NH4Cl
• Reakce rozkladné (rozklad)- z jednoho reaktantu vzniká více produktů;
opak syntéz, oxidační čísla látek se mohou i nemusí měnit
C
CaCO3 1200

CaO+ CO2
• Reakce substituční (záměnné) - atom n. skupina atomů v molekule
jednoho reaktantu je nahrazena za atom n. skupinu atomů reaktantu
druhého; jeden reaktant a jeden produkt má oxidační číslo nula
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
• Podvojné přeměny (konverze) - vzniká spřažením dvou substitučních
reakcí; nemění se hodnoty oxidačních čísel
NaOH+ HCl→ NaCl+ H2O
Skupenství
s = solidus = pevný
l = liquidus = kapalný
g = gasseus = plynný
aq = aqatic = vodný roztok
Reakce podle počtu fází = skupenství
• Reakce homogenní jsou reakce, při kterých jsou všechny
reakční složky v jedné fázi
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
• Reakce heterogenní jsou reakce probíhající na fázovém
rozhraní reaktantů, které jsou v různém skupenství
Zn(s) + 2HCl (aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
• zvláštní typ reakcí heterogenních jsou reakce srážecí
Reakce podle přenášených částic
• Acidobazické reakce (protolytické)– přenos H+mezi kyselinami
a zásadami
NH3 + H2O → NH4+ + OH• Oxidačně-redukční (redoxní)– přenos elektronů mezi
reagujícími látkami; mění se oxidační číslo
2HICl + Zn0 → ZnIICl2 + H20
• Komlexotvorné reakce – přenos atomů nebo skupin atomů,
reakce mezi donorem a akceptorem za vzniku koordinačně –
kovalentní vazby
CuSO4(s) + 4H2O(l) → [Cu(H2O)4]SO4(aq)
Reakce podle tepelného zabarvení reakce
• Reakce atermické – nedochází k uvolnění ani spotřebě
tepla
• Reakce exotermické – soustava teplo uvolňuje a
předává ho do okolí (ΔH<0); znaménko minus
2H2(g) + O2(g) → 2 H2O (g)
ΔHo298 = -483,6 kJ/mol
• Reakce endotermické – soustava teplo spotřebovává
(ΔH>0)
2 H2O(g) → 2H2(g) + O2(g)
ΔHo298 = 483,6 kJ/mol
Reakce podle charakteru štěpení vazby
• homolytické (vznikají radikály)
H2
2 H
• heterolytické (vznikají ionty)
H2O
+
H
elektrofil
+
-
OH
nukleofil
Reakce podle reagujících částic
• molekulové - reakční složky jsou v průběhu reakce
elektroneutrální
NO2 + CO → NO + CO2
• radikálové (řetězový mechanismus)- účastní se jich částice
s nepárovými elektrony – radikály
• iontové (většina anorganických reakcí v polárních
rozpouštědlech)
CO
2- +
3
H2O
-
HCO 3
+
-
OH
Reakce podle průběhu
• vratné (reversibilní)
NH 4Cl
T
NH 3 + HCl
• nevratné (ireversibilní)
NH 4 NO 2
N2 + H 2O
Reakce v organické chemii
• adice – navázání činidla na dvojné vazby za vzniku
jednoduchých
CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3
• eliminace – odštěpení obvykle malé sloučeniny (vody nebo
halogenvodíku); opak adice, vzniká násobná vazba
CH2=CH2 → CH≡CH + H2
• substituce – atom, popř. skupina atomů se nahradí jiný
atomem, popř. skupinou atomů;
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
• přesmyk – dochází k přeskupení atomů uvnitř molekuly
(vede ke vzniku izomeru)
H2C
CH
OH
H3C
CH
O
Způsoby zápisu chemických rovnic
• ve stechiometrickém stavu
2 FeCl3 + 3 H2S
Fe2S3 + 6 HCl
• pomocí stavového zápisu
2 FeCl3 (aq) + 3 H2S (g)
Fe2S3 (s) + 6 HCl (aq)
• zkrácený iontový zápis
2 FeIII + 3 S-II
Fe2S3
nebo
IO3- + Cl2 + 6 OH-
IO65- + 2 Cl- + 3 H2O
Oxidačně- redukční děje
•
děje musí probíhat současně! 
Předpokládáme, že mezi částicemi dochází buď
ke skutečné nebo jen formální výměně elektronů.
• Oxidace - děj, kdy se zvyšuje oxidační číslo prvku
(elektrony se odštěpují)
• Redukce - děj, kdy se snižuje oxidační číslo prvku
(elektrony jsou přijímány)
Redoxní děje
• Oxidační činidlo – látka schopná oxidovat jiné látky
(sama se při reakci redukuje – dokáže odebírat e-)
• Redukční činidlo – látka schopná redukovat jiné látky
(sama se při reakci oxiduje – dodává e-)
Redoxní děje
Urči oxidační čísla v rovnici, vyznač oxidaci a redukci a
označ oxidační a redukční činidlo.
• Zn + HCl  ZnCl2 + H2
• Zn0 + HICl-I  ZnIICl2-I + H20
Zn0 – 2e-  ZnII
2HI + 2e-  H20
Zn0 + 2HICl-I  ZnIICl2-I + H20
• Zn – zvyšuje své ox. číslo  oxidace; Zn … redukční činidlo
• H - snižuje své ox. číslo  redukce; HCl … oxidační činidlo
ÚLOHA – Hoření zemního plynu
Základní složkou zemního plynu, který využíváme v
domácnostech, je methan. Zapiš rovnici hoření methanu,
vyčísli ji a urči, zda-li se jedná o děj exotermický či
endotermický.
Zhlédni video hoření zemního plynu – viz
http://www.youtube.com/watch?v=1DZgCf_wUhg a objasni,
proč dotyčnému člověku nehoří ruka?
ÚLOHA - Urči typ chemické reakce
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
NaCl + H2SO4
Na2SO4 + 2 HCl
Fe + 2 HCl
FeCl2 + H2
CuSO4(aq) + Fe(s)
FeSO4(aq) + Cu(s)
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
2 Na + H2SO4
Na2SO4 + H2
CaH2 + 2 H2O
Ca(OH)2 + 2 H2
Zn(s) + 2HCl (aq)
ZnCl2(aq) + H2(g)
NaOH(aq) + HCl(aq)
NaCl(aq) + H2O(l)
H2 + I2
2HI
[Cu(NH3)4]SO 4
CuSO 4 + 4 NH 3
Použité informační zdroje
obrázky– autor Yvona Pufferová
Literatura
• MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia.
Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2002. ISBN 80-7182-055-5.
• VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Praha: Státní pedagogické
nakladatelství Praha, 1990. ISBN 80-04-26388-7.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační
číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A
FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO
V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.