Kemiallinen reaktio

ja reaktioyhtälö

KE4: Kemiallinen reaktio

Kemiallinen reaktio

Sidos 4: Luvut 1-2

Keskeiset asiat:

  • kemiallinen reaktio

  • lähtöaineet ja reaktiotuotteet

  • havainnot

  • törmäysteoria

  • ekso- ja endoterminen reaktio

  • reaktioyhtälön kirjoittaminen

  • reaktioyhtälön tasapainottaminen

  • aineen häviämättömyyden laki

Kemiallinen reaktio

  • Kemiallisessa reaktiossa
    • sidoksia katkeaa ja uusia muodostuu
    • uusia aineita syntyy
    • tapahtuu energiamuutoksia
      • Eksoterminen reaktio: energiaa vapauttava reaktio
      • Endoterminen reaktio: energiaa sitova reaktio
  • voidaan havaita
    • värin tai olomuodon muutoksesta
    • happamuuden muutoksesta
    • lämpötilan muutoksesta
    • hajusta
    • äänestä
    • valosta.

Jotta kemiallinen reaktio voi tapahtua, reagoivien aineiden on törmättävä

  • oikeasta suunnasta
  • riittävällä suurella nopeudella

Törmäysteoria

Reaktioyhtälö

  • lähtöaineet → reaktiotuotteet
  • lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden olomuoto merkitään sulkuihin aineen perään
    • ​​metallit kiinteitä (s), paitsi elohopea Hg on neste (l)
    • kaksiatomiset molekyylit H2, O2, N2, F2 ja Cl2 kaasuja (g), mutta bromi Br2 on neste (l) ja jodi I2 on kiinteä (s)
    • ioniyhdisteet yleensä kiinteitä (s) tai vesiliuoksissa (aq)
    • hapot yleensä vesiliuoksissa (aq)
    • vesi yleensä nesteenä (l), palamisreaktion tuotteena kaasuna (g), eikä sitä koskaan merkitä vesiliuoksena.
  • reaktionuolen ylä- ja alapuolelle voidaan lisätä tietoja reaktio-olosuhteista

Aineen häviämättömyyden laki

  • Lähtöaineissa ja reaktiotuotteissa on aina yhtä monta saman alkuaineen atomia
  • Lähtöaineiden yhteenlaskettu massa on sama kuin tuotteiden massa
  • Aineiden määrät tasapainotetaan reaktioyhtälön kertoimien avulla

Esimerkki

Kiinteää kaliumia sekoitetaan veteen. Reaktiossa muodostuu veteen liukenevaa kaliumhydroksidia ja vetykaasua.

K(s)

\mathrm{H_2O(l)}
\mathrm{KOH(aq)}
\mathrm{H_2(g)}

+

+

K

H

O

1

1

2

3

1

1

4

2

2

2

4

2

2

2

2

Kirjoita reaktioyhtälö ja tasapainota se.

Kertoimet ovat aina kokonaislukuja!

Reaktio-yhtälön käyttö laskuissa

Sidos 4: Luvut 3-4

Keskeiset asiat:

  • stoikiometria

  • teoreettinen saanto

  • todellinen saanto

  • saantoprosentti

  • reaktion rajoittava tekijä

Stoikiometriassa käytetään hyödyksi tasapainotettua reaktioyhtälöä, kun lasketaan lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden määriä.

Esimerkki

4,0 moolia alumiinia reagoi kloorin kanssa muodostaen alumiinikloridia.

a) Kuinka paljon tuotetta muodostuu täydellisessä reaktiossa?

b) Kuinka paljon klooria tarvitaan, jotta kaikki alumiini reagoisi?

\mathrm{Al(s)}+
\mathrm{Cl_2(g)}\rightarrow
\mathrm{AlCl_3(s)}
2
2
3

a) Reaktioyhtälön mukaan n(Al)=\(\mathrm{n(AlCl_3})\).

\(\mathrm{n(Al)=n(AlCl_3)=4{,}0\ mol}\)

Vastaus: Klooria tarvitaan 6,0 moolia.

b)

\mathrm{\frac{n(Cl_2)}{n(Al)}}=\frac{3}{2}
\|\cdot \mathrm{n(Al)}
\mathrm{n(Cl_2)=\frac{3}{2}n(Al)}
\mathrm{=\frac{3}{2}\cdot 4{,}0\ mol}
\mathrm{= 6{,}0\ mol}

Vastaus: Tuotetta syntyy 4,0 moolia.

Teoreettinen saanto

se määrä reaktiotuotetta, joka saataisiin, jos kaikki lähtöaine olisi reagoinut tuotteeksi.

Todellinen saanto

se määrä reaktiotuotetta, joka reaktiossa todellisuudessa saadaan

\mathrm{saanto-\%=\frac{todellinen\ saanto}{teoreettinen\ saanto}\cdot100\ \%}

Saantoprosentti

= kuinka monta prosenttia todellinen saanto on teoreettisesta saannosta

Rajoittava tekijä

  • loppuu ensimmäisenä kemiallisessa reaktiossa. Tämän jälkeen reaktiota ei enää tapahdu.
  • määrittää sen, kuinka paljon reaktiotuotteita pystytään valmistamaan.

Jos tehtävän tiedoissa on annettu useamman kuin yhden lähtöaineen massat, täytyy aina tutkia, mikä on reaktion rajoittava tekijä!

Esimerkki

Kaliumkromaatti  on haitallinen, kirkkaankeltainen, kiinteä aine, jota käytetään esimerkiksi hapettimena. Sitä voidaan valmistaa kuumentamalla kromiittimalmia kaliumkarbonaatin kanssa happikaasun läsnäollessa. Reaktiota voidaan kuvata alla olevalla reaktioyhtälöllä.

kalium-kromiitti

kromiitti

kalium-karbonaatti

a) Kuinka monta grammaa kaliumkromaattia voi teoriassa muodostua, kun käytössä on 125 kilogrammaa kromiittia, 250 kilogrammaa kaliumkarbonaattia ja ylimäärin happikaasua?

b) Eräässä kokeessa käytössä oli 200 grammaa kromiittimalmia ja kaliumkromaattia saatiin valmistettua 150 grammaa. Mikä oli saantoprosentti?  (5 p.)

Kaasulaskut

Sidos 4: Luku 5

Keskeiset asiat:

  • kaasun tilavuus

  • ideaalikaasun tilanyhtälö

  • moolinen kaasuvakio

Kemiallinen reaktio

By Opetus.tv

Kemiallinen reaktio

  • 8

More from Opetus.tv