Szervetlen kémia egyenletek

Reakcióegyenletek a szervetlen kémiához

A kémia egyik nagy tudományága a szervetlen kémia, amely a szervetlen vegyületek szerkezetével, tulajdonságaival és reakcióival foglalkozik. Szervetlen vegyületnek minősül az összes vegyület, amelyek nem szén-szén kötéseket tartalmazó molekulákból épülnek fel. A szervetlen kémiai ismeretek sokrétűek. Az ismeretanyag egy jó részét a szervetlen kémiához tartozó reakciók alkotják. Kémiai reakcióegyenletekkel szoktuk tömören leírni a kémiai reakciókat, amelyek tárgyalásához kézenfekvő módon szükséges, hogy általánosságban is értsük a kémiai reakcióegyenletek felírásának elveit. A szervetlen kémiai reakciókhoz kötődő ismeretanyag még önmagában is hatalmas, szóval itt csak ízelítőt adunk a legfontosabb reakciókból, a teljesség igénye nélkül. Másfelől nagyjából harminc egyenlet is elég ahhoz, hogy némiképp szemléltessük a szervetlen kémia tárgykörét. Ha érdekel a részletesebb szervetlen kémiai reakcióegyenlet gyűjtemény, ami lefedi a kémia érettségi teljes tananyagát, akkor le tudod tölteni a Budapesti Reáltanoda Facebook tanulócsoportjából:

A szervetlen kémiai reakciókat az elemek két nagy csoportja, a fémek és nemfémek, alapján gyakran osztjuk fémek és nemfémek reakcióira. A fémek reakcióihoz tartoznak a fémek fémekkel és nemfémekkel végbemenő reakciói. A nemfémek reakcióihoz inkább a nemfémes elemek egymással történő reakcióit soroljuk. Ez a beosztás nem teljesen merev, más szempontokat is figyelembe lehet, és szoktunk is venni, amikor a szervetlen kémiához tartozó reakciókat tárgyaljuk.

 

Fémek reakciói

Fémek reakciói nemfémes elemekkel

A fémek reagálnak a nemfémek elemi formáival, mint például az oxigénmolekulával, halogénekkel (F, Cl, Br, I) és kénnel.

Magnézium égése:

2 Mg + O2 = 2 MgO

Nátrium reakciója klórral

2 Na + Cl2 = 2 NaCl

Higany reakciója kénnel:

Hg + S = HgS

 

Fémek reakciói nemfémek vegyületeivel

A fémek talán legjellemzőbb reakciói a vízzel, savakkal és lúgokkal végbemenők. A reakciók lejátszódását alapvetően az egyes fémek oxidációra való hajlama és a fémek felszínén kialakuló, a fémek saját vegyületeiből álló védőréteg határozza meg. A fémek oxidációra való hajlamát a standard elektródpotenciálokkal jellemezzük mennyiségi módon. Az alkálifémek (Na, K), alkáliföldfémek (Mg, Ca), illetve a p-mező fémei közül az alumíniumnak kisebb a standard elektródpotenciálja, mint -0,83 V, tehát elméletben reagálhatnak vízzel és savakkal is. A d-mező fémeinek egy részének (Fe, Zn), illetve a p-mező fémei közül az ónnak és ólomnak a standard elektródpotenciálja -0,83 és 0 V között van, amiből az következik, hogy vízzel nem, de savval reagálhatnak. A d-mező néhány fémének (Cu, Ag) a standard elektródpotenciálja 0 V felett van, és csak oxidáló hatású, erős savak (HNO3, H2SO4) tömény oldataival lépnek reakcióba. A védőréteg részben, vagy teljes egészében felül tudja írni a standard elektródpotenciálokból következő redoxi törvényszerűségeket. Például az alumínium nem reagál vízzel a felszínén kialakuló tömör alumínium-oxid réteg miatt, és a vas se reagál a tömény kénsavval.

Nátrium és víz reakciója:

2 Na +2 H2O = 2NaOH + H2

Cink és sósav reakciója:

Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2

Ezüst és tömény kénsav reakciója:

2 Ag + 2 H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2 H2O

Réz és tömény salétromsav reakciója:

Cu + 4 HNO3 = Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O

A fémek általában nem reagálnak lúgokkal, de például az alumínium és a cink komplex képződés közben oldódik erős lúgokban (NaOH, KOH).

Alumínium és nátrium-hidroxid reakciója:

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na+ + 2 [Al(OH)4] + 3 H2

 

Fémek előállítása

A fémek a természetben vegyületek formájába fordulnak elő a legtöbbször, viszont az ember a fémek elemi, fémrácsos formáiból tud tárgyakat készíteni. Az emberi civilizációk egyik alapja, és történelmi korokat határozott meg a fémgyártás technológiai fejlődése. A fémek előállítása során a fémek mindig redukálódnak. Két alapvető módszer a fémek előállítására a redukálószerrel használata, illetve az elektrolízis.

Vasgyártás

A vasgyártás során a szén és a szénből keletkező szén-monoxid a redukálószer:

Fe2O3 + 3 C = 2 Fe + 3 CO

Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2

Alumíniumgyártás

Az alumíniumgyártás során először az ércből (bauxitból) tiszta alumínium-oxid (timföldet) állítanak elő. Ezt a folyamatot hívjuk feltárásnak.

Al2O3(bauxit)+ 2 NaOH + 3 H2O = 2 Na[Al(OH)4]

Na[Al(OH)4] = Al(OH)3 + NaOH

2 Al(OH)3 = Al2O3(timföld) + 3 H2O

A timföld olvadék elektrolízisével állítják elő a fém alumíniumot:

Al2O3 = 2 Al3+ + 3 O2-

2 Al3+ + 6 e = 2 Al

 

Nemfémek reakciói

A nemfémek reakcióit a periódusos rendszer csoportjai vagy elemek szerint szokás tárgyalni. Természetesen egy reakciót akár több csoportnál is megemlíthetünk, amennyiben a reakcióban szereplő anyagok között több olyan is van, amely nemfémes elemet tartalmaz.

 

Reakciók hidrogénnel

Hidrogén és oxigén reakciója:

2 H2 + O2 = 2 H2O

Hidrogén és klór reakciója:

H2 + Cl2 = 2 HCl

 

Reakciók halogénekkel és halogénvegyületekkel

Bróm és klór reakciója:

Br + Cl2 = 2 Cl + Br2

Klór és víz reakciója:

Cl2 + H2O Ý HCl +HOCl

Szilícium-oxid (üveg) és hidrogén-fluorid reakciója:

SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2 H2O

 

Reakciók oxigénnel és oxigénvegyületekkel

Szén és oxigén reakciója:

C + O2 = CO2

Vízbontás (víz elektrolízis) összegyenlete:

2 H2O = 2 H2 + O2

 

Reakciók kénnel és kén-vegyületekkel

Kénhidrogén és kén-dioxid reakciója:

2 H2S + SO2 = 3 S + 2 H2O

Kénsavgyártás reakcióegyenletei:

S + O2 = SO2

2 SO2 + O2 Ý SO3

SO3 + H2SO4 Ý H2S2O7

H2S2O7 + H2O = 2 H2SO4

 

Reakciók nitrogénnel és nitrogénvegyületekkel

Ammóniagyártás:

3 H2 + N2 Ý 2 NH3

Salétromsavgyártás egyenletei:

4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O

2 NO + O2 = 2 NO2

4 NO2 + 2 H2O + O2 = 4 HNO3

 

Reakciók szénvegyületekkel

Széndioxid és víz reakciója:

CO2 + H2O Ý H2CO3

Mészkő és sósav reakciója:

CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

 

Ha a kémia érettségire készülsz, és valami nem igazán volt világos a fenti szövegből, akkor érdemes lehet segítséget igénybe venned egy kémia érettségi felkészítő tanfolyamon, középiskolai fakultáción vagy egy kémia magántanártól.