úvod
Horenie vodíka môžeme opísať vetou: vodík reaguje s kyslíkom a vzniká voda. Chemici však na celom svete používajú kratší a presnejší zápis, chemickú rovnicu: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Z rovnice vyčítaš, ktoré látky reagujú, čo vzniká aj v akom pomere. V tejto lekcii sa naučíš chemickú reakciu zapísať slovami aj vzorcami a rovnicu vyčísliť.
teória
Reaktanty a produkty
Pri každej chemickej reakcii sa niektoré látky menia na iné:
- Reaktanty sú látky, ktoré do reakcie vstupujú. Píšeme ich vľavo.
- Produkty sú látky, ktoré pri reakcii vznikajú. Píšeme ich vpravo.
- Šípka → medzi nimi znamená „reaguje na“ alebo „vzniká“. Znamienko + spája látky na tej istej strane.
Pri horení vodíka sú reaktanty vodík a kyslík a produktom je voda. Pri pálení vápenca je reaktant jediný, uhličitan vápenatý, a produkty sú dva, oxid vápenatý a oxid uhličitý.
teória
Slovná schéma
Najjednoduchší zápis reakcie je slovná schéma. Namiesto vzorcov píšeme názvy látok:
- vodík + kyslík → voda
- uhlík + kyslík → oxid uhličitý
- uhličitan vápenatý → oxid vápenatý + oxid uhličitý
- železo + síra → sulfid železnatý
Slovná schéma povie, čo s čím reaguje a čo vzniká. Nepovie však, koľko častíc každej látky reaguje, a v rôznych jazykoch vyzerá inak. Preto chemici potrebujú vzorce.
teória
Chemická rovnica
V chemickej rovnici sú namiesto názvov značky a vzorce látok. Pred vzorce sa píšu čísla, koeficienty, aby na oboch stranách bol rovnaký počet atómov každého prvku:
| slovami | chemickou rovnicou |
|---|---|
| vodík + kyslík → voda | 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O |
| uhlík + kyslík → oxid uhličitý | C + O₂ → CO₂ |
| horčík + kyslík → oxid horečnatý | 2 Mg + O₂ → 2 MgO |
| železo + síra → sulfid železnatý | Fe + S → FeS |
Na zápis rovnice treba poznať vzorce látok. Vzorce zlúčenín z ich názvov odvodíš podľa lekcie Od názvu k vzorcu. Pozor na prvky, ktoré tvoria dvojatómové molekuly: vodík H₂, kyslík O₂, dusík N₂ a chlór Cl₂. V rovnici ich nikdy nepíšeme ako samostatné atómy H, O, N alebo Cl.
Dvojatómové molekuly tvoria aj ostatné halogény, fluór F₂, bróm Br₂ a jód I₂. Kovy, uhlík a síru v rovniciach zapisujeme len značkou, napríklad Fe, C a S, hoci síra v skutočnosti tvorí osematómové molekuly S₈.
teória
Koeficient a index
V rovnici sú dva druhy čísel a je dôležité ich rozlišovať:
- Index je malé číslo vo vzorci vpravo dole. Udáva, koľko atómov daného prvku je v jednej častici. V H₂O sú dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka.
- Koeficient je veľké číslo pred vzorcom. Udáva, koľko častíc danej látky reaguje alebo vzniká. Zápis 2 H₂O sú dve molekuly vody.
Počet atómov zistíš vynásobením: koeficient krát index. V zápise 2 H₂O sú 2 · 2 = 4 atómy vodíka a 2 · 1 = 2 atómy kyslíka.
Indexy patria k látke a meniť sa nesmú. Keby sme z H₂O urobili H₂O₂, nebola by to voda, ale peroxid vodíka, úplne iná látka. Pri zapisovaní rovnice preto meníme len koeficienty. Koeficient 1 sa nepíše.
teória
Vyčíslenie rovnice
Rovnica je vyčíslená, keď je na oboch stranách rovnaký počet atómov každého prvku. Vyplýva to zo zákona zachovania hmotnosti: atómy pri reakcii nevznikajú ani nezanikajú, len sa preskupia.
Ako vyčísliť rovnicu horenia vodíka:
- Napíš vzorce: H₂ + O₂ → H₂O
- Spočítaj atómy: vľavo 2 atómy vodíka a 2 atómy kyslíka, vpravo 2 atómy vodíka a len 1 atóm kyslíka. Kyslík nesedí.
- Doplň koeficient: pred vodu dáme 2, H₂ + O₂ → 2 H₂O. Kyslík už sedí (2 = 2), ale vodík nie: vľavo 2, vpravo 4.
- Doplň ďalší koeficient: pred vodík dáme 2: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O.
- Skontroluj: vodík 4 = 4, kyslík 2 = 2. Koeficienty sú najmenšie celé čísla, rovnica je vyčíslená.
Pomôcka: začni prvkom, ktorý je v najmenej látkach, a vodík s kyslíkom nechaj nakoniec. Podrobný postup aj pri zložitejších a redoxných rovniciach preberá lekcia Vyčísľovanie chemických rovníc. Precvičiť si ho môžeš v hre Vyčísli rovnicu.
vyskúšaj si
Poskladaj rovnicu
Ku každej látke vyber jej vzorec.
0 / 0Vodík horí v kyslíku a vzniká voda.
vodík + kyslík → voda
vodík
kyslík
voda
Reakciu máš zapísanú slovami. Ku každej látke najprv vyber jej vzorec. Keď vzorce sedia, doplň šípkami koeficienty, kým sa počty atómov na oboch stranách nevyrovnajú.
Vyber vzorce látok zo slovnej schémy a rovnicu vyčísli. Po vyčíslení uvidíš rovnicu aj so stavovými symbolmi.
teória
Čo všetko rovnica prezradí
Vyčíslená rovnica 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O hovorí:
- čo reaguje a čo vzniká: vodík a kyslík, vzniká voda,
- v akom pomere: dve molekuly vodíka reagujú s jednou molekulou kyslíka a vzniknú dve molekuly vody,
- že hmotnosť sa zachová: na oboch stranách sú 4 atómy vodíka a 2 atómy kyslíka.
Ako táto reakcia vyzerá naživo, ukazuje pokus Zmes vodíka a kyslíka, a horenie, ktoré zapisuje rovnica 2 Mg + O₂ → 2 MgO, pokus Horenie horčíka.
Na strednej škole zapisujeme rovnice presnejšie:
- Stavové symboly za vzorcom udávajú skupenstvo: (s) tuhá látka, (l) kvapalina, (g) plyn, (aq) látka rozpustená vo vode. Napríklad Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g).
- Podmienky reakcie sa píšu nad šípku: teplota (t), tlak, katalyzátor alebo svetlo (hν). Vratné reakcie, ktoré prebiehajú oboma smermi, sa zapisujú obojstrannou šípkou ⇌, preberieme ich v lekcii o chemickej rovnováhe.
- Koeficienty udávajú aj pomer látkových množstiev. Rovnica 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O znamená, že 2 mol vodíka reagujú s 1 mol kyslíka na 2 mol vody. Na tom stoja všetky výpočty z chemickej rovnice.
- Iónová rovnica pri reakciách v roztokoch ukáže len častice, ktoré naozaj reagujú. Pri neutralizácii HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l) ostanú ióny Na⁺ a Cl⁻ nezmenené, a tak skrátená iónová rovnica je H⁺ + OH⁻ → H₂O. V iónovej rovnici musí sedieť aj súčet nábojov na oboch stranách.
rozšírenie Prečo sa volá rovnica
Prvé chemické značky boli alchymistické obrázky: kruh so stredom pre zlato, mesiac pre striebro. Na začiatku 19. storočia zaviedol švédsky chemik Jöns Jacob Berzelius písmenové značky prvkov, ktoré používame dodnes. Fe pochádza z latinského ferrum, Cu z cuprum, Na z natrium.
S písmenovými značkami sa reakcie začali zapisovať ako matematické rovnosti. Medzi reaktanty a produkty sa písalo znamienko =, lebo na oboch stranách je rovnako veľa atómov aj rovnaká hmotnosť. Odtiaľ pochádza názov rovnica. Neskôr sa ujala šípka, ktorá navyše ukazuje smer premeny, a dnes ju odporúča aj medzinárodná chemická únia IUPAC. Znamienko rovnosti zostalo v názve.
teória
Časté chyby
- „Kyslík píšem ako O.“ Kyslík, vodík, dusík a chlór tvoria dvojatómové molekuly: O₂, H₂, N₂, Cl₂.
- „Rovnicu vyčíslim zmenou indexu.“ Zmenou indexu vznikne iná látka, H₂O₂ nie je voda. Meníme len koeficienty.
- „Koeficient platí len pre prvý atóm.“ Koeficient násobí celú časticu. V 2 H₂O sú 4 atómy vodíka aj 2 atómy kyslíka.
- „Šípka je to isté ako rovná sa.“ Šípka ukazuje smer premeny: reaktanty sa menia na produkty, opačne to pri bežnej reakcii nefunguje.
- „Vyčíslená je každá rovnica, v ktorej sedia atómy.“ Koeficienty majú byť aj najmenšie celé čísla. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O sa dá vydeliť dvoma.
Ako spoznať, že pri deji vznikla nová látka, opakuje lekcia Fyzikálne a chemické deje. Ako vyčísliť rovnice, pri ktorých si atómy odovzdávajú elektróny, ukazuje ďalšia lekcia Vyčísľovanie redoxných reakcií. Prečo musia počty atómov na oboch stranách sedieť, vysvetľuje lekcia Zákon zachovania hmotnosti.