Hemijske reakcije su promjene pri kojima od jedne ili više tvari, pod uticajem nekih faktora, nastaje jedna ili više novih tvari, različitih osobina.
Tvari koje ulaze u hemijsku reakciju, tj. početne tvari, nazivamo reaktantima.
Tvari koje nastaju u hemijskoj reakciji, tj. konačne tvari, nazivamo produktima (proizvodima).
Hemijske reakcije prikazujemo hemijskim jednačinama. Kako sama riječ kaže, u hemijskim jednačinama vlada ravnoteža između lijeve i desne strane. Umjesto znaka jednakosti u hemijskim jednačinama imamo strelice. Sa lijeve strane stoje reaktanti, a sa desne produkti.
Primjer:
2H2 + O2 ─› 2H2O
Iz ove jednačine saznajemo da reakcijom vodika i kisika nastaje voda.
To je kvalitativno značenje jednačine.
Pored kvalitativnog imamo i kvantitativno značenje. Iz ove jednačine konkretno saznajemo da reakcijom 2 molekule vodika i jedne molekule kisika nastaju dvije molekule vode.
Tipovi hemijskih reakcija:
Sinteza – od dvije ili više supstanci nastaje jedna nova supstanca.
Analiza - razlaganjem neke složene supstance nastaje jedna ili više novih supstanci.
Za hemijske jednačine su od velikog značaja hemijski zakoni:
- Zakon o očuvanju mase
- Zakon o stalnim odnosima masa
ZAKON O OČUVANJU MASE:
Ukupna masa tvari koje ulaze u hemijsku reakciju, jednaka je ukupnoj masi tvari koje izlaze iz reakcije.
Budući da se hemijske reakcije predstavljaju hemijskim jednačinama svaka jednačina mora biti izjednačena. To znači da sa lijeve i desne strane mora biti jednak broj atoma svakog pojedinog elementa. Jednačine se izjednačavaju koeficijentima ispred simbola i formula, a nikako mijenjanjem indeksa.
Primjeri:
2Na + Cl2 ─› 2 NaCl (sa lijeve strane imamo 1 molekulu hlora, dakle 2 atoma vezana u molekulu, zbog toga moramo i sa desne strane imati 2 atoma hlora. Budući da molekul natrij-hlorida sadrži samo 1 atom hlora, povećavamo broj molekula natrij-hlorida da izjednačimo atome hlora. Na kraju povećavamo i broj atoma natrija sa lijeve strane da bismo ih izjednačili sa desnom.)
4Fe + 3O2 ─› 2 Fe2O3 (U ovoj jednačini imamo malo teži zadatak. Najlakše bi bilo krenuti od Fe dodavanjem koeficienta 2 tebi se tako izjednačili atomi sa lijeve i desne strane, međutim to nije ispravan pristup izjednačavanju, pa ćemo postaviti jedno „nepisano pravilo“ koje vrijedi u veličini slučajeva: samostalne atome, kao što je Fe u ovoj i Na u prethodnoj jednačini, uvijek ostavljamo za kraj. Dakle, krećemo od kisika. Sa lijeve strane imamo 2, a sa desne 3 atoma. Tražimo najmanji zajednički sadržilac, u ovom slučaju 6, koji nam govori da sa obje strane trebamo imati po 6 atoma kisika. Dalje je vrlo lako. Kad izjednačimo atome kisika, dodajemo odgovarajući koeficient ispred Fe.)
Dalje možete vježbati koristeći sljedeću simulaciju. Ne zaboravite : Vježbom se majstor postaje!
ZAKON O STALNIM ODNOSIMA MASA
Elementi se međusobno jedine u stalnim masenim odnosima.
Ovaj zakon je malo teže objasniti i shvatiti, ali on je zapravo eksperimentalno dokazan i potvrđen, pa ćemo učiti na konkretnim primjerima.
Za početak da objasnimo definiciju stalnog masenog odnosa: neko jedinjenje odnosno spoj ima stalni odnos masa elemenata od kojih je građeno, bez obzira na način na koji se ono dobije.
Primjer: odnos kisika i vodika u vodi:
Ar(H)=1, Ar(O)=16
H : O - koristimo se relativnim atomskim masama
2Ar(H) : Ar(O) -2 atomske mase vodika dolaze na 1 atomsku masu kisika
(2∙1) : (1∙16)
2 : 16 - dijeljenjem svedemo na najmanji odnos
1 : 8
U nastavku ćemo objasniti nekoliko zadataka vezanih za ovu temu.
Izračunati količinu vode koja nastaje u reakciji 3 mola kisika sa odgovarajućom količinom vodika.
Zadatak ćemo objasniti kroz nekoliko ključnih koraka:
1) Pišemo reakciju nastajanja vode, uz izjednačavanje koeficienata:
2H2 + O2 ─› 2H2O
2) Iz pravilno napisane i izjednačene jednačine čitamo odnos broja molova (količine) svake tvari. U ovom slučaju konkretno : Reakcijom dva mola vodika i jednog mola kisika, nastaju dva mola vode.
n(O2) + 2n(H2) = 2n(H2O) => n(O2) -> 2n(H2O)
3) Uvrštavanjem podataka iz teksta zadatka, izračunamo količinu nastale vode:
n(O2) = 3mol
n(H2O) = 2 * n(O2) = 2*3mol = 6mol
Količina nastale vode iznosi 6 mola.
Izračunati količinu vodika potrebnu za reakciju sa 56g azota, pri čemu nastaje amonijak.
1) Pišemo reakciju nastajanja amonijaka i izjednačavamo koeficiente:
N2 + 3H2 ─› 2NH3
2) Iz pravilno napisane jednačine čitamo odnos broja molova(količine) svake tvari. U ovom slučaju: reakcijom jednog mola azota i 3 mola vodika, nastaju dva mola amonijaka.
n(N2) + 3n(H2) = 2n(NH3) => n(N2) -> 3n(H2)
3) Koristimo podatke iz Periodnog sistema elemenata i podatke iz teksta zadatke, da bismo izračunali količinu azota, a zatim i količinu vodika.
M(N2)=28g/mol
m(N2)=56g
n(N2) = m(N2)/M(N2) = 56g/28g/mol = 2mol
n(N2) -> 3n(H2)
n(H2) = 3 * 2mol = 6 mol
Količina vodika iznosi 6 mola.
