Zapisz równania reakcji chemicznych, których...- Zadanie 1: Chemia bez tajemnic 7

Rozwiązanie

$a) wegiel + tlen tlenek wegla(IV)$

Równanie reakcji:

$C + O X_{2} CO X_{2}$

Substraty: węgiel, tlen

Produkty: tlenek węgla(IV)

$b) tlenek \overset{z}{˙} elaza(III) + glin tlenek glinu + \overset{z}{˙} elazo$

Równanie reakcji:

$Fe X_{2} O X_{3} + 2 Al Al X_{2} O X_{3} + 2 Fe$

Substraty: tlenek żelaza(III), glin

Produkty: tlenek glinu, żelazo

$c) tlenek glinu glin + tlen$

Równanie reakcji:

$2 Al X_{2} O X_{3} 4 Al + 3 O X_{2}$

Substraty: tlenek glinu

Produkty: glin, tlen

Wyjaśnienie:

Zadanie zaczynamy od odczytania symboli konkretnych pierwiastków z układu okresowego. Dla większości pierwiastków np.: glinu (Al), węgla (C), żelaza (Fe) sytuacja jest prosta - konstruując zapis równania reakcji zapisujemy w odpowiednich miejscach ich symbole. Tlen należy do wyjątków - pierwiastków które w stanie wolnym występują w postaci cząsteczek dwuatomowych: O₂ (inne wyjątki to wodór H₂, azot N₂, fluor F₂, chlor Cl₂, brom Br₂ oraz jod I₂).

Następnie konstruujemy wzory sumaryczne tlenków. Aby zrobić to poprawnie musimy znać wartościowość pierwiastka który tworzy dany tlenek. Może ona:

być podana w nawiasie okrągłym w nazwie związku, np. tlenek węgla(IV) ⇒ węgiel ma wartościowość IV.
być stała - wtedy musimy ją znać na pamięć (nie podaje się jej w nawiasie okrągłym)

Najważniejsze tlenki, w których nazwie nie podajemy wartościowości (bo jest stała):

Wzór	Nazwa	Wartościowość pierwiastka	Wskazówka
H₂O	tlenek wodoru (woda)	I	Wartościowość pierwiastków 1. grupy układu okresowego zawsze wynosi I.
Li₂O	tlenek litu	I
Na₂O	tlenek sodu	I
K₂O	tlenek potasu	I
MgO	tlenek magnezu	II	Wartościowość pierwiastków 2. grupy układu okresowego zawsze wynosi II.
CaO	tlenek wapnia	II
BaO	tlenek baru	II
ZnO	tlenek cynku	II	Wartościowość cynku (Zn) zawsze wynosi II, a glinu (Al) – zawsze III.
Al₂O₃	tlenek glinu	III

Znając wartościowość pierwiastka który twory tworzy tlenek wystarczy skorzystać z metody przepisania wartościowości na krzyż, tak jak podano to na poniższym schemacie:

W tym celu:

Zapisujemy symbole danego pierwiastka oraz tlenu.
Zapisujemy nad nimi ich wartościowości.
Przepisujemy wartościowości pierwiastków w miejsce indeksów stechiometrycznych, tj. „na krzyż”.
Otrzymane liczby skracamy tak, aby otrzymać możliwie najmniejsze liczby całkowite (jeżeli jest taka konieczność). W tlenkach skracamy liczby, gdy pojawią się wartościowości: 2 i 2, 2 i 4 oraz 2 i 6 (skracamy dzieląc przez 2 odpowiednio do 1 i 1, 1 i 2, 1 i 3)
Jeżeli gdzieś pojawi się cyfra 1, nie zapisujemy jej w indeksie stechiometrycznym.

Po wykonaniu tych kroków otrzymujemy nieuzgodnione równania reakcji:

$a) C + O X_{2} CO X_{2}$

$b) Fe X_{2} O X_{3} + Al Al X_{2} O X_{3} + Fe$

$c) Al X_{2} O X_{3} Al + O X_{2}$

Dobieramy współczynniki stechiometryczne w taki sposób aby po obu stronach równania znalazło się tyle samo atomów danego pierwiastka. Pierwsze równanie okazuje się być już zbilansowane (po obu stronach znajduje się po 1 atom węgla i po dwa atomy tlenu).

W drugim równaniu zaczynamy od zbilansowania ilości atomów glinu i żelaza, otrzymujemy równanie:

$Fe X_{2} O X_{3} + 2 Al Al X_{2} O X_{3} + 2 Fe$

w którym po obu stronach równania występuje również taka sama ilość atomów tlenu (po 3 atomy).

Trzecie równanie jest jednym z najtrudniejszych przykładów. Na samym początku bilansowania zauważamy, że po jednej stronie równania znajdują się 3 atomy pewnego pierwiastka a po drugiej 2. Tym pierwiastkiem tutaj jest tlen. W takiej sytuacji zaczynamy od zbilansowania ilości dokładnie tego atomu:

$2 Al X_{2} O X_{3} Al + 3 O X_{2}$

Teraz po obu stronach znajduje się po 6 atomów tlenu. Pozostaje jedynie uzgodnić ilość atomów glinu po obu stronach równania:

$2 Al X_{2} O X_{3} 4 Al + 3 O X_{2}$

Substraty to pierwiastki i związki chemiczne które znajdują się po lewej stronie równania reakcji (są niezbędne do jej zajścia). Produkty znajdują się po prawej stronie równania (powstają w wyniku danej przemiany).