Shrnutí na Chemické reakce a rovnice

## Úvod Chemické reakce jsou procesy, při nichž se za vhodných vnějších podmínek přeměňují výchozí látky na látky nové. Tento materiál objasní, co reakce jsou, jak je zapisujeme pomocí chemických rovnic, jaké typy reakcí rozlišujeme a jak pracovat se stechiometrií. Obsah je přizpůsoben pro samostudium. ## Základní pojmy > **Chemická reakce:** děj, při němž se reaktanty přeměňují na produkty za změn vnějších podmínek. > **Reaktanty:** výchozí látky vstupující do reakce. > **Produkty:** látky vzniklé v důsledku reakce. > **Chemická rovnice:** zápis chemické reakce pomocí vzorců a stechiometrických koeficientů. ## 1) Jak probíhá chemická reakce - Při kontaktu vhodných látek a při vhodných podmínkách (teplota, tlak, katalyzátor) zanikají některé chemické vazby a vznikají jiné. - Jednotlivé atomy se při reakci nepřeměňují na jiné atomy, pouze se přeskupují. ### Příklad běžné reakce $$\ce{CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl}$$ Zde jsou reaktanty $\ce{CH4}$ a $\ce{Cl2}$, produkty $\ce{CH3Cl}$ a $\ce{HCl}$. ## 2) Typy reakcí podle směru 1. **Přímá reakce**: probíhá ve směru od reaktantů k produktům. - Příklad: $$\ce{H2 + I2 -> 2HI}$$ 2. **Zpětná reakce**: produkty reagují zpět na reaktanty. - Příklad: $$\ce{2HI -> H2 + I2}$$ 3. **Zvratná (rovnovážná) reakce**: probíhají současně přímá i zpětná reakce. - Příklad: $$\ce{H2 + I2 <=> 2HI}$$ Did you know that rovnováha v zvratné reakci vzniká, když rychlost přímé a zpětné reakce jsou stejné a koncentrace složek zůstávají konstantní? ## 3) Chemická rovnice — pravidla zápisu - Prvky se zapisují značkami, sloučeniny vzorci pomocí balíčku mhchem: $\ce{H2O}$, $\ce{NaCl}$. - Vlevo píšeme reaktanty, vpravo produkty; zvratné reakce používají $<=>$. - Používáme stechiometrické koeficienty před vzorci tak, aby součet atomů každého prvku byl na obou stranách stejný. - Uvádíme skupenství v závorkách: (g), (l), (s), (aq). ### Příklad vyrovnání rovnice 1. Nevyrovnaná: $$\ce{Fe + O2 -> Fe2O3}$$ 2. Vyrovnaná: $$\ce{4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3}$$ - Zde byly přidány koeficienty $4$, $3$, $2$ tak, aby počet atomů Fe a O na obou stranách souhlasil. ## 4) Stechiometrie — vztahy mezi množstvími - Stechiometrické koeficienty udávají poměry látkových množství (molů) reaktantů a produktů. - Pokud je v rovnici $$\ce{aA + bB -> cC + dD}$$, potom poměr spotřeb je $a:b$ a poměr vzniku produktů je $c:d$. ### Praktický příklad (počet molů) - Reakce: $$\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$$ - Pokud máme $2\,\mathrm{mol}$ $\ce{H2}$ a $1\,\mathrm{mol}$ $\ce{O2}$, vznikne $2\,\mathrm{mol}$ $\ce{H2O}$. ## 5) Značení skupenství a energie - Příklady skupenství: $\ce{CO2(g)}$, $\ce{H2O(l)}$, $\ce{NaCl(s)}$, $\ce{HCl(aq)}$. - U exotermních a endotermních dějů uvádíme změnu entalpie: $$\ce{H2O(l) -> H2O(g)} \quad \Delta H = +44\ \mathrm{kJ/mol}$$ (příklad). ## Srovnání: přímá vs. zvratná reakce | Vlastnost | Přímá reakce | Zvratná reakce | |---|---:|---:| | Směr děje | jednosměrný | obousměrný ($<=>$) | | Rovnováha | neaplikuje se | nastává při stejné rychlosti reakcí | | Příklad | $$\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}$$ | $$\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$$ |