KÉMIAI REAKCIÓK (összefoglalás) HASZNÁLATI UTASÍTÁS a vastag betűvel szedett dolgokat fontos tudni! a kémiai reakciók és egyenletek így lesznek felírva: a dőlt betűvel szedett dolgok csak kiegészítő jellegűek, de azért jó, ha tudjuk őket Ez a következtető nyíl. Arra utal, hogy valamiből következik valami. Ez az utaló nyíl. Olyasmi, mint egy függvényhozzárendelés. * Az egyenletekben ez a szorzásjel. Általánosságban mindig új anyagok keletkeznek a kémiai kötések felbomlanak, majd új kötések jönnek létre különbözőképpen csoportosíthatjuk őket 1. szempont egyesülés: szintézis (elemeiből keletkező vegyület): bomlás: cserebomlás: 2. szempont sav-bázis (protolitikus reakció): redoxireakció (e--átmenet): Termokémia az energiaváltozás lehet hőenergia exoterm (hőtermelő) endoterm (hőelnyelő) fényenergia térfogati munka elektromos energia reakcióhő ( rh) mértékegysége: [ rh] = kj Egyenlő a felvett vagy leadott hőmennyiséggel, ha a kémiai reakció a reakcióegyenlet szerint megy végbe a megadott sztöchiometriai számokkal és halmazállapotokkal. ha rh < 0 a reakció exoterm ha rh > 0 a reakció endoterm
Hess-tétel: Ha egy reakció többféle módon is végbemehet, a reakciót kísérő hőváltozások összege (a reakcióhő) független a részfolyamatok minőségétől és sorrendjétől, csak attól függ, hogy milyen kiindulási termékekből milyenek keletkeztek és milyen azok állapota. képződéshő ( fh): Egyenlő azon reakció reakcióhőjével, melyben egy mol vegyület stabil módosulatú elemeiből keletkezik. Reakciósebesség a reakció feltétele a részecskék ütközése kétféle reakció homogén (gáz és folyadék) a részecskék bárhol ütközhetnek heterogén (különböző halmazállapotok) a részecskék csak a határfelületen ütközhetnek reakciósebesség gyors csapadékképzés, robbanás közepes a beton megkötése lassú rozsdásodás a sebesség függ a hőmérséklettől az anyagok koncentrációjától az anyagi minőségtől aktivált komplexum a létrejövő és megszűnő kötések egyött vannak jelen Ea aktiválási energia: Megadja, hogy mennyi energia szükséges 1 mol aktivált komplexum keletkezéséhez. [Ea] = kj/mol magasabb hőmérséklet nő a molekulák energiája nagyobb esély, hogy létrejöjjön katalizátorok gyorsítják a reakciót (lecsökkentik az Ea-t) átmeneti terméket képeznek új reakcióutat nyitnak meg nem okoznak maradandó változást nem befolyásolják a termékeket nem okoznak reakcióhő-változást A dinamikus egyensúly egyirányú reakciók stabilabb végtermék; csak oda alakul megfordítható reakciók (disszociáció) oda-vissza alakul a termékek is reagálnak egymással a kiindulási anyag újraképződik ammóniaképződés: visszafelé is! írjhatjuk így: (oda-vissza végbemegy) egyensúlyi állapot (az oda- és a visszaalakulás sebessége =) az előbbi egyenletet levezetve: egyensúlyi állandó (az egyensúlyi koncentrációk arányát adja meg) A tömeghatás törvénye: Egyensúlyban a termékek koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzata osztva a kiindulási anyagok koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzata állandó érték.
Az egyensúlyi állapot befolyásolása dinamikus egyensúly mindaddig nincs változás, amíg a körülmények ugyanazok hogyan lehet változtatni? koncentráció a termékek iránya [kiindulási anyagok] + [termékek] - hőmérséklet a termékek iránya endoterm + exoterm - nyomás a termékek iránya térf. csökk. reakciók + térf. növ. reakciók - a kiindulási anyagok iránya [kiindulási anyagok] - [termékek] + a kiindulási anyagok iránya endoterm - exoterm + a kiindulási anyagok iránya térf. csökk. reakciók - térf. növ. reakciók + A legkisebb kényszer elve (Le Chatelier Braun elv): A dinamikus egyensúlyban lévő kémiai rendszer megzavarásakor azon folyamatnak nagyobb a sebessége, amelyik a zavaró hatást csökkenteni igyekszik. Protolitikus reakciók; savi- és bázisállandók sav, bázis csak a reakcióban betöltött szerepet jellemzi amfoter savként és bázisként is viselkedhet savi disszociációs állandó jellemzi a sav erősségét ([H 2O] állandónak tekinthető) bázisállandó ugyanúgy kell levezetni, mint a savi állandót Indikátorok, Kémhatás, ph-érték indikátorok/ oldatok ph-papír fenolftalein metilnarancs univerzális bróm-timolkék HCl-oldat piros sárga színtelen vörös hagyma citromsárga NaOH-oldat zöld kék lila narancs sötétlila kék autoprotolízis két azonos molekula sav-bázis reakcióba lép egymással egyensúlyra vezet tömeghatás-törvény a víz autoprotolízise ( ) a kémhatás savas -többlet lúgos -többlet semleges oldat (pl. tiszta víz) elég az egyik ion koncentrációját megadni, a másik kiszámolható ph-érték az oldat -koncentrációjának tizes alapú hatványkitevő-ellentettje a koncentrációt mol/dm 3 -ben kell megadni hozzá kémhatás ph alapján 0-7 savas 7-14 lúgos 7 semleges (akkor lehet felírni, ha )
Közömbösítés, hidrolízis a savak és bázisok egymással való reakciója pl.: ha a keletkezett anyag semleges, semlegesítésnek hívjuk sav + bázis = só + víz a keletkezett sók ionvegyületek vízben oldódnak ionjaik hidratálódhatnak hidrolízis a vízmolekula -t ad át a só anionjának vagy -t vesz fel a só kationjától NaCl erős bázis, erős sav semleges kémhatás NH 4Cl gyenge bázis, erős sav savas kémhatás Na 2CO 3 erős bázis, gyenge sav lúgos kémhatás (NH 4) 2CO 3 gyenge bázis, gyenge sav semleges kémhatás Redoxireakciók kétféle részreakció oxidáció elektronleadás (oxidálószer eletront vesz fel) redukció elektronfelvétel (redukálószer elektront ad le) oxidációs szám megmutatja, hogy egy elem atomja milyen mértékben oxidálódott vagy redukálódott az elemi állapothoz képest. szabályok az elemeknek mindig 0 (függetlenül a molekulában lévő atomok számától) H 2, Na, O 2, P 4 ezeknek mind 0 az egyszerű ionoknál az oxidációs szám megegyezik a töltésszámmal Na +, Ca 2+, Al 3+, Cl -, O 2- egyenlő a töltésszámukkal molekulák, összetett ionok a kötést a nagyobb EN-ú atomhoz rendeljük -3 +1 +1-2 +1-1 NH 3, H 2O, HCl néhány szabály alkálifémek +1 alkáliföldfémek +2 oxigén -2 (kivéve a peroxidokat, ahol -1) hidrogén +1 (kivéve a hidridekben) fluor -1 azok a redoxireakciók, ahol oxidációsszám-változás történik
Gyakorlófeladatok 1.) Melyik NEM redoxireakció az alábbiak közül? (sulinet.hu) a) Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 b) 2FeCl 2 + Cl 2 = FeCl 3 c) FeCl 2 + 2NaOH = Fe(OH) 2 + 2NaCl d) Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu e) Fe 2O 3 + 2Al = 2Fe + Al 2O 3 2.) Írjuk fel az alábbi, reakciók sztöchiometriai egyenletét! (sulinet.hu) a) magnézium-oxid + sósavoldat b) nátrium-karbonát-oldat + kénsavoldat c) vas(ii)-szulfát-oldat + nátrium-hidroxid-oldat d) alumínium-szulfát-oldat + nátrium-hidroxid-oldat e) kalcium-klorid-oldat + trinátrium-foszfát-oldat f) réz(ii)-szulfát + nátrium-szulfid g) kalcium-klorid + ezüst-nitrát 3.) Rendezzük az alábbi egyenleteket oxidációsszám-változás alapján! (sulinet.hu) a) Ag + HNO 3 = AgNO 3 + NO 2 + H 2O b) HCl + KMnO 4 = Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2O c) Na 2S 2O 3 + HCl = SO 2 + S + NaCl + H 2O d) MnO 2 + KNO 3 + KOH = K 2MnO 4 + KNO 2 + H 2O