Chemické reakcie 3D
Chemické reakcie 3D je bezplatná interaktívna simulácia zo StudyFi Lab. Beží priamo v prehliadači, bez registrácie a bez inštalácie.
Sleduj, ako sa atómy preskupia, keď väzby zanikajú a vznikajú
Čo môžeš preskúmať
Vznik vody
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
V molekulách vodíka sa štiepia väzby H–H a v molekule kyslíka dvojitá väzba O=O; každý atóm kyslíka potom vytvorí dve nové väzby O–H. Nové väzby sú pevnejšie ako zaniknuté, preto sa uvoľní veľké množstvo energie – zmes vodíka s kyslíkom po zapálení vybuchne.
V bežnom živote: Túto reakciu využívajú vodíkové palivové články a niektoré raketové motory – jediným produktom je voda.
Syntéza amoniaku
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
Štiepi sa veľmi pevná trojitá väzba N≡N v dusíku a väzby H–H vo vodíku; každý atóm dusíka vytvorí tri väzby N–H. Trojitú väzbu je také ťažké rozštiepiť, že reakcia prebieha dostatočne rýchlo len s katalyzátorom – Haberovým-Boschovým procesom sa vyrába amoniak pre priemyselné hnojivá, vďaka ktorým sa uživí veľká časť ľudstva.
V bežnom živote: Takmer všetky dusíkaté hnojivá, ktoré sa sypú na polia, sa vyrábajú z amoniaku z tejto reakcie.
Syntéza chlorovodíka
H₂ + Cl₂ → 2 HCl
Svetlo alebo teplo rozštiepi väzbu Cl–Cl na atómy chlóru (radikály), ktoré spustia reťazovú reakciu: štiepia sa väzby H–H a Cl–Cl a vznikajú väzby H–Cl. Reakcia uvoľňuje energiu a na prudkom svetle môže zmes aj vybuchnúť; rozpustením plynného HCl vo vode vzniká kyselina chlorovodíková.
V bežnom živote: Kyselina chlorovodíková sa používa na odstraňovanie vodného kameňa a čistenie kovov a v zriedenej forme ju nájdeš aj v žalúdočnej šťave.
Vznik oxidu dusnatého
N₂ + O₂ → 2 NO
Štiepi sa trojitá väzba N≡N v dusíku a dvojitá väzba O=O v kyslíku a v dvoch molekulách NO vzniknú väzby medzi dusíkom a kyslíkom. Rozštiepenie pevných väzieb spotrebuje viac energie, než nové väzby vrátia, takže reakcia teplo pohlcuje a prebieha len pri veľmi vysokých teplotách – preto dusík a kyslík vo vzduchu bežne nereagujú.
V bežnom živote: Oxid dusnatý vzniká pri blesku a v horúcich motoroch áut – je prvým krokom k vzniku oxidov dusíka vo výfukových plynoch a v smogu.
Vznik oxidu dusičitého
2 NO + O₂ → 2 NO₂
Štiepi sa dvojitá väzba O=O v kyslíku a každá molekula NO naviaže ďalší atóm kyslíka – vznikne nová väzba medzi dusíkom a kyslíkom. Reakcia prebieha samovoľne už pri bežnej teplote a uvoľňuje teplo: bezfarebný NO sa mení na červenohnedý jedovatý NO₂.
V bežnom živote: Hnedastý opar nad rušnými mestami v smogových dňoch tvorí sčasti NO₂ z výfukových plynov, ktorý sa podieľa aj na kyslých dažďoch.
Oxidácia oxidu siričitého
2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃
Štiepi sa dvojitá väzba O=O v kyslíku a každá molekula SO₂ získa tretí atóm kyslíka – vznikne nová väzba medzi sírou a kyslíkom. Reakcia uvoľňuje teplo a je vratná, preto sa v priemysle urýchľuje katalyzátorom oxidom vanadičným; ide o kľúčový krok kontaktnej výroby kyseliny sírovej.
V bežnom živote: Takto vyrobená kyselina sírová sa používa do hnojív a autobatérií; rovnaká oxidácia SO₂ vo vzduchu prispieva ku kyslým dažďom.
Horenie oxidu uhoľnatého
2 CO + O₂ → 2 CO₂
Štiepi sa dvojitá väzba O=O v kyslíku a každá molekula CO prijme jeden atóm kyslíka; uhlík potom v lineárnej molekule CO₂ drží dve dvojité väzby C=O. CO horí modrým plameňom a uvoľňuje veľa tepla – jedovatý CO sa pritom mení na oveľa menej nebezpečný CO₂.
V bežnom živote: Katalyzátor vo výfuku auta vďaka tejto reakcii odstraňuje z výfukových plynov jedovatý oxid uhoľnatý.
Vznik kyseliny uhličitej
CO₂ + H₂O → H₂CO₃
Molekula vody sa pripojí k atómu uhlíka v CO₂: jedna dvojitá väzba C=O sa zmení na jednoduchú, väzba O–H vo vode sa rozštiepi a jej vodík prejde na kyslík, takže H₂CO₃ má dve skupiny O–H. Ide o rovnováhu posunutú silno na stranu reaktantov – väčšina CO₂ zostáva vo vode len rozpustená a len malá časť tvorí kyselinu uhličitú, ktorá roztok slabo okyslí.
V bežnom živote: Perlivé nápoje chutia mierne kyslo vďaka kyseline uhličitej a po otvorení fľaše uniká rozpustený CO₂ v bublinkách.
Rozklad peroxidu vodíka
2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂
Štiepi sa slabá jednoduchá väzba O–O a časť väzieb O–H v H₂O₂; atómy sa preskupia do molekúl vody s novými väzbami O–H a do molekuly kyslíka s dvojitou väzbou O=O. Sama osebe prebieha reakcia pomaly, ale katalyzátor ako oxid manganičitý alebo enzým kataláza ju obrovsky urýchli a uvoľnený kyslík zmes spení.
V bežnom živote: Keď naleješ peroxid vodíka na odreninu, šumí, pretože ho kataláza z krvi rozkladá na vodu a kyslík.
Elektrolýza vody
2 H₂O → 2 H₂ + O₂
Elektrický prúd dodá energiu potrebnú na rozštiepenie väzieb O–H vo vode; atómy vodíka sa spoja väzbami H–H a atómy kyslíka dvojitou väzbou O=O. Je to opak vzniku vody, takže spotrebuje najmenej toľko energie, koľko sa uvoľní horením vodíka; na katóde vzniká vodík a na anóde kyslík v objemovom pomere 2 : 1.
V bežnom živote: Elektrolyzéry poháňané elektrinou zo slnka alebo vetra takto vyrábajú „zelený“ vodík ako čisté palivo.
Rozklad ozónu
2 O₃ → 3 O₂
V ozóne držia tri atómy kyslíka pohromade dve väzby slabšie ako dvojitá väzba O=O; UV žiarenie ich rozštiepi a uvoľnené atómy sa preskupia do troch molekúl O₂ s dvojitými väzbami O=O. Celkovo sa energia uvoľňuje a v ozónovej vrstve molekuly ozónu pri svojom štiepení pohlcujú nebezpečné ultrafialové žiarenie zo Slnka.
V bežnom živote: Ozónová vrstva vysoko v stratosfére ťa takto chráni pred spálením a poškodením kože UV žiarením.
Rozklad tetraoxidu didusíka
N₂O₄ → 2 NO₂
Rozštiepi sa pomerne slabá väzba N–N v strede molekuly N₂O₄ a tá sa rozpadne na dve molekuly NO₂; nové väzby nevznikajú, takže reakcia energiu spotrebúva. Ide o vratnú rovnováhu: zahriatie ju posúva k hnedému NO₂, ochladenie vracia bezfarebný N₂O₄ – klasická ukážka Le Chatelierovho princípu.
V bežnom živote: V školskom laboratóriu zatavená trubica s týmto plynom v horúcej vode stmavne a v ľadovej zosvetlie; N₂O₄ sa používa aj ako okysličovadlo v motoroch kozmických lodí.
Horenie metánu
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Rozštiepia sa všetky štyri väzby C–H v metáne a dvojité väzby O=O v dvoch molekulách kyslíka; atóm uhlíka vytvorí dve dvojité väzby C=O v CO₂ a atómy vodíka väzby O–H v dvoch molekulách vody. Nové väzby sú spolu oveľa pevnejšie ako zaniknuté, takže sa uvoľní veľa tepla – preto je zemný plyn také dobré palivo.
V bežnom živote: Modrý plameň plynového sporáka alebo kotla je horiaci metán zo zemného plynu.
Horenie etánu
2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O
V každej molekule etánu sa rozštiepi väzba C–C a šesť väzieb C–H a spolu s nimi väzby O=O v molekulách kyslíka; atómy uhlíka skončia v CO₂ (väzby C=O) a atómy vodíka vo vode (väzby O–H). Dve molekuly etánu potrebujú sedem molekúl kyslíka a ako horenie všetkých alkánov uvoľňuje reakcia veľa tepla.
V bežnom živote: Etán je po metáne druhou najhojnejšou zložkou zemného plynu, takže horí spolu s ním v plynových sporákoch aj elektrárňach.
Horenie propánu
C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O
Rozštiepia sa dve väzby C–C a osem väzieb C–H v propáne a spolu s nimi väzby O=O v piatich molekulách kyslíka; vzniknú tri molekuly CO₂ s dvojitými väzbami C=O a štyri molekuly vody s väzbami O–H. Propán sa dá ľahko skvapalniť už pri miernom tlaku, takže sa do malej plynovej fľaše zmestí veľa energie.
V bežnom živote: Propán (často v zmesi s butánom) spaľujú kempingové variče, plynové grily aj autá na LPG.
Horenie etanolu
C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
Rozštiepia sa väzby C–C, C–H, C–O a O–H v etanole spolu s väzbami O=O v troch molekulách kyslíka; atómy sa znova spoja do dvoch molekúl CO₂ (väzby C=O) a troch molekúl vody (väzby O–H). Keďže etanol už jeden atóm kyslíka obsahuje, potrebuje menej kyslíka ako etán a horí čistým, takmer neviditeľným modrým plameňom.
V bežnom živote: Etanol horí v liehových kahancoch v školskom laboratóriu, pri flambovaní dezertov aj ako bioetanol primiešaný do benzínu.
Horenie oktánu
2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O
Každá molekula oktánu príde o svojich sedem väzieb C–C a osemnásť väzieb C–H a štiepia sa aj väzby O=O v molekulách kyslíka; z atómov vznikne CO₂ s dvojitými väzbami C=O a voda s väzbami O–H. Dve molekuly oktánu potrebujú až 25 molekúl kyslíka – keď vzduch nestačí, vzniká namiesto CO₂ jedovatý oxid uhoľnatý alebo sadze.
V bežnom živote: Zakaždým, keď ide auto na benzín, horí takto v jeho valcoch oktán a podobné uhľovodíky z paliva.
Bunkové dýchanie
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Celkovo sa rozštiepia väzby C–C, C–H, C–O a O–H v glukóze a väzby O=O v kyslíku a atómy skončia v CO₂ a vo vode. V bunke to neprebehne naraz ako v plameni, ale v mnohých krokoch riadených enzýmami, väčšinou v mitochondriách, a časť uvoľnenej energie sa uloží do ATP; aplikácia ukazuje len súhrnnú rovnicu.
V bežnom živote: Každým nádychom dodávaš kyslík pre túto reakciu a CO₂, ktorý vydychuješ, je jej produktom.
Fotosyntéza
6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Celkovo sa štiepia väzby C=O v oxide uhličitom a väzby O–H vo vode a v glukóze vznikajú nové väzby C–C, C–H, C–O a O–H, zatiaľ čo atómy kyslíka z vody sa spájajú do O₂. Energiu na to dodáva svetlo zachytené chlorofylom v chloroplastoch a ukladá sa vo väzbách glukózy; v skutočnosti ide o dlhý reťazec enzýmových krokov a aplikácia ukazuje len súhrnnú rovnicu.
V bežnom živote: Takto vyrába cukor každý zelený list a kyslík, ktorý dýchaš, uvoľnili rastliny a riasy.
Chlorácia metánu
CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
UV žiarenie rozštiepi väzbu Cl–Cl na dva radikály chlóru, ktoré spustia reťazovú reakciu: v metáne sa rozštiepi jedna väzba C–H, na jej mieste vznikne väzba C–Cl a odtrhnutý vodík vytvorí H–Cl. Ide o radikálovú substitúciu – atóm vodíka sa nahradí atómom chlóru; s väčším množstvom chlóru substitúcia pokračuje až k CH₂Cl₂, CHCl₃ a CCl₄.
V bežnom živote: Chlórmetán slúži najmä na výrobu silikónov – napríklad tmelu okolo vane alebo pružných foriem na pečenie.
Hydrogenácia eténu
C₂H₄ + H₂ → C₂H₆
Na povrchu kovového katalyzátora sa rozštiepi väzba H–H a jedna z dvoch väzieb dvojitej väzby C=C sa otvorí; každý atóm uhlíka potom vytvorí novú väzbu C–H a zostane jednoduchá väzba C–C. Ide o adíciu: dve molekuly sa spoja do jednej a nič sa neodštiepi, takže z nenasýteného eténu vznikne nasýtený etán.
V bežnom živote: Rovnaký typ reakcie s niklovým katalyzátorom stužuje tekuté rastlinné oleje na tuhé tuky, napríklad na výrobu margarínu.
Adícia brómu na etén
C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂
Rozštiepi sa väzba Br–Br a jedna z dvoch väzieb dvojitej väzby C=C sa otvorí; každý atóm uhlíka potom naviaže jeden atóm brómu novou väzbou C–Br. Keďže sa oranžovohnedý bróm spotrebuje, sfarbenie zmizne – je to rýchly dôkaz, že látka obsahuje dvojitú väzbu C=C.
V bežnom živote: V školskom laboratóriu je odfarbenie brómovej vody bežný spôsob, ako rozlíšiť alkény od alkánov.
Hydratácia eténu
C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH
Jedna z dvoch väzieb dvojitej väzby C=C sa otvorí a v molekule vody sa rozštiepi väzba O–H; jeden atóm uhlíka získa atóm vodíka (nová väzba C–H) a druhý skupinu OH (nová väzba C–O). Touto adíciou sa z eténu z ropy vyrába etanol – je to hlavná cesta k syntetickému etanolu.
V bežnom živote: Takto vyrobený etanol sa používa ako rozpúšťadlo a v dezinfekciách, kozmetike či farbách – nie do nápojov.
Esterifikácia kyseliny octovej
CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O
Rozštiepi sa väzba C–O ku skupine OH v kyseline octovej a väzba O–H v etanole; OH z kyseliny a H z alkoholu odídu ako molekula vody a nová väzba C–O spojí obe časti do esteru etylacetátu. Reakcia je vratná a ustáli sa rovnováha, pričom sa teplo takmer nemení; koncentrovaná kyselina sírová ju urýchľuje a viaže vodu, čím posúva rovnováhu v prospech esteru.
V bežnom živote: Etylacetát vonia ovocne a je rozpúšťadlom v niektorých odlakovačoch a lepidlách; podobné estery dávajú vôňu ovociu.
Časté otázky
Čo je Chemické reakcie 3D?
Chemické reakcie 3D je bezplatná interaktívna simulácia zo StudyFi Lab. Beží priamo v prehliadači, bez registrácie a bez inštalácie. Sleduj, ako sa atómy preskupia, keď väzby zanikajú a vznikajú
Je aplikácia Chemické reakcie 3D zadarmo?
Áno. Aplikácia Chemické reakcie 3D je úplne zadarmo. Funguje v prehliadači na počítači, tablete aj telefóne a nepotrebuješ k nej účet.
Čo môžem preskúmať v aplikácii Chemické reakcie 3D?
Vznik vody, Syntéza amoniaku, Syntéza chlorovodíka, Vznik oxidu dusnatého, Vznik oxidu dusičitého, Oxidácia oxidu siričitého, Horenie oxidu uhoľnatého, Vznik kyseliny uhličitej, Rozklad peroxidu vodíka, Elektrolýza vody, Rozklad ozónu, Rozklad tetraoxidu didusíka, Horenie metánu, Horenie etánu, Horenie propánu, Horenie etanolu, Horenie oktánu, Bunkové dýchanie, Fotosyntéza, Chlorácia metánu, Hydrogenácia eténu, Adícia brómu na etén, Hydratácia eténu, Esterifikácia kyseliny octovej.
Učíš sa na test?
Nahraj svoje poznámky a StudyFi z nich urobí kartičky, testy a podcasty.