W prawidłowo napisanym równaniu chemicznym liczba atomów tego samego pierwiastka po lewej i po prawej stronie równania musi być taka sama. Układając równanie chemiczne wypisujemy po lewej jego stronie symbole lub wzory substancji wyjściowych, tzw. substratów reakcji, po prawej zaś wzory chemiczne otrzymanych produktów reakcji. Następnie uzgadniamy współczynniki przy symbolach i wzorach reagujących substancji tak, by po lewej i po prawej stronie równania liczba atomów tego samego pierwiastka była jednakowa.
Napiszemy dla przykładu równanie reakcji utleniania magnezu. Po lewej stronie równania zapisujemy substancje wyjściowe: atom magnezu i dwuatomową cząsteczkę tlenu, po prawej produkt reakcji: cząsteczkę tlenku magnezu.
Mg + O2------> MgO
Tak zapisane wyrażenie chemiczne nie byłoby zgodne z prawem zachowania masy. Widzimy, że po lewej stronie równania są dwa atomy tlenu, po prawej tylko jeden. Jeżeli w reakcję z magnezem wejdą dwa atomy tlenu, muszą powstać dwie cząsteczki tlenku magnezu. Dlatego z prawej strony wyrażenia przy wzorze MgO dopisujemy współczynnik 2, a z lewej strony uzupełniamy liczbę atomów magnezu do 2.
Poprawny zapis równania chemicznego będzie następujący:
2Mg + O2------> 2MgO
Równanie chemiczne czytamy w sposób następujący: dwa atomy magnezu reagują z jedną cząsteczką tlenu i otrzymujemy dwie cząsteczki tlenku magnezu.
Uzupełnij następujące równania chemiczne: Ca + O2 -* CaO Fe + O2 - Fe3O4 H2+ O2+ H2O
ogólne prawo, zwane prawem stałości składu. Brzmi ono: pierwiastki łączą się ze sobą w związek chemiczny zawsze w stałym stosunku wagowym.
Prawo stałości składu zostało sformułowane w roku 1799 przez uczonego francuskiego Proust'a (czytaj: Prusta). Doszedł on do ustalenia tego prawa badając te same minerały różnego pochodzenia i stwierdzając, że posiadają zawsze jednakowy skład chemiczny.
Prawo stałości składu można wyjaśnić na podstawie teorii ato-mistycznej. Łączenie się pierwiastków polega na łączeniu ich atomów, na przykład jeden atom żelaza łączy się z jednym atomem siarki, tworząc cząsteczkę FeS. Atomy żelaza i siarki posiadają określoną masę. Masa atomowa żelaza = 56, m.at. siarki = 32, a więc w cząsteczce związku FeS stosunek wagowy żelaza do siarki wynosi 56 : 32 = 7 : 4. Ten sam stosunek wagowy zostanie zachowany dla każdej liczby cząsteczek, a więc w każdej próbce związku FeS stosunek wagowy żelaza do siarki wynosi 7 : 4. W takim właśnie stosunku łączy się żelazo z siarką.
Prawo stałości składu jest podstawowym prawem chemii. W oparciu o nie wyprowadza się wzory cząsteczkowe wszystkich substancji. Stwierdziliśmy na przykład doświadczalnie, że w otrzymanym przez nas związku siarki z miedzią stosunek wagowy miedzi do siarki wynosi 4 : 1. Atom miedzi, ma masę atomową 64, atom siarki 32. Gdyby c/ąsteczka powstałego związku składała się z 1 atomu miedzi i 1 atomu siarki, stosunek wagowy miedzi do siarki wynosiłby 64 : 32 = 2 : 1.
Reakcja połączenia, zwana reakcją syntezy/
Fe + S------y FeS
Reakcja rozkładu — analiza.
Przebieg tej reakcji możemy zapisać następująco:
tlenek rtęciowy------> rtęć -j- tlen
HgO------> Hg + O
Cząsteczka tlenku rtęciowego rozpada się na atom rtęci i atom tlenu. Ponieważ atomy tlenu łączą się natychmiast na cząsteczkę O2, lepiej
napisać równanie w następującej formie: 2HgO------> 2Hg + O2.
3. Reakcja wymiany.
Na skutek reakcji analizy z jednej substancji złożonej powstają dwie substancje (lub więcej) o innych zupełnie właściwościach.
Magnez pali się w dwutlenku węgla i w słoiku powstaje biały proszek — tlenek magnezu, a węgiel wydziela się w postaci czarnego osadu. Magnez wypiera węgiel z dwutlenku węgla i sam zajmuje jego miejsce. Nastąpiła tu reakcja wymiany, którą możemy ująć w równanie:
CO2 + 2Mg = 2MgO + C
Następuje tu przegrupowanie atomów: atomy tlenu oddzielają się od atomu węgla, a łączą się z atomami magnezu.
Stężenie procentowe roztworu Cp
Stężenie procentowe roztworu Cp jest określane liczbą jednostek wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji rozpuszczonej zawartych w 100 jednostkach wagowych (mg, g, kg, Mg) roztworu.
Przykład: roztwór 20%-owy jest to roztwór zawierający 20 jednostek wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji rozpuszczonej w 100 jednostkach wagowych (mg, g, kg, Mg) roztworu,
czyli jest to roztwór powstały ze zmieszania 10 jednostek wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji z 90 jednostkami wagowymi (mg, g, kg, Mg) rozpuszczalnika
Związek między stężeniem procentowym roztworu Cp, liczbą jednostek wagowych substancji rozpuszczonej a oraz liczbą jednostek rozpuszczalnika b wyprowadza się w następujący sposób: jeżeli w a + b jednostek wagowych roztworu znajduje się a jednostek wagowych substancji rozpuszczonej, to w 100 jednostkach wagowych roztworu znajduje się Cp jednostek wagowych substancji rozpuszczonej, czyli;
a + b j.wag. roztworu - a j. wag. substancji
100 j.wag.roztworu - Cp j. wag. substancji
Z powyższego otrzymujemy wzór na stężenie procentowe
Cp = a * 100% / (a+b)
Przykład 1
Oblicz stężenie procentowe roztworu otrzymanego ze zmieszania 20 soli NaCl i 140 g wody.
Rozwiązanie. Masa roztworu jest sumą masy substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika: 20 g + 140 g = 160 g
Stąd możemy zapisać że:
w 160 g roztworu znajduje się 20 g NaCl
a w 100 g roztworu znajduje się x g cukru
x = 20*100 / 160 = 12,5 g
W 100 g otrzymanego roztworu znajduje się 12,5 g NaCl, a więc roztwór jest 12,5% - owy
Przykład 2
Do 30 g 60%-owego roztworu dodano 50 g wody. Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu.
Rozwiązanie po dodaniu do roztworu wody jego stężenie zmniejszy się, ale masa substancji rozpuszczonej pozostanie bez zmiany. należy więc obliczyć masę substancji znajdującej się w 30 g 60% -owego roztworu:
100 g roztworu zawiera 60 g substancji
30 g roztworu zawiera x g substancji
x = 30*60 / 100 = 18 g
Masa roztworu po dodaniu wody wynosi: 30 g + 50 g = 80 g.Po rozcieńczeniu:
80 g roztworu zawiera 18 g substancji
100 g roztworu zawiera x g substancji
x = 18*100 / 80 = 22,5 g
Otrzymany roztwór jest 22,5%-owy
Reakcje chemiczne dzielą się na trzy typy reakcji
reakcja syntezy (łączenia)
A + B --> AB
reakcja analizy (rozkładu)
AB --> A + B
reakcja wymiany
A + BC --> AC + B
Przykład 1