Równanie reakcji chemicznej
Reakcja chemiczna jest procesem, podczas którego zachodzi przemiana substancji chemicznych (substratów) w inne substancje chemiczne (produkty), które różnią się od tych pierwszych właściwościami oraz budową. Jej symboliczną reprezentacją jest równanie reakcji chemicznej (równanie chemiczne, równanie reakcji), w którym substraty zapisane są po lewej stronie równania, produkty natomiast po jego prawej stronie, przy czym równanie reakcji nie dostarcza informacji o mechanizmie reakcji chemicznej, przedstawia jedynie jej bilans.
Strony równania chemicznego rozdzielone mogą być strzałkami, których postać zależy od typu reakcji ( Tabela 1 ), bądź znakiem równości w przypadku, gdy interesujący jest jedynie bilans danej reakcji. Pomiędzy poszczególnymi reagentami umieszcza się znak dodawania, plus \( (+) \).
Symbol | Znaczenie i użycie | Przykłady
|
\( \longrightarrow \) | Reakcja, zachodząca tylko w jednym kierunku dla danych warunków - reakcja nieodwracalna. | \( 2{\text{H}_{2}}+{\text{O}_{2}\longrightarrow}2{\text{H}_{2}\text{O}} \)
|
\( \leftrightarrows \) | Reakcja, która w zależności od warunków może zachodzić w lewo lub w prawo. | \( \text{CuSO}_{4}{\cdot} 5{\text{H}_{2}\text{O}}\begin{array}{c}{\underrightarrow{\ \small{\text{ogrzewanie}}\ \ }}\\ \overleftarrow{\ \ \small{\text{chłodzenie}}\ \ }\end{array}\text{CuSO}_{4}+5{\text{H}_{2}\text{O}} \)
|
\( \rightleftharpoons \) | Reakcja odwracalna. Strzałki sugerują stan równowagi dynamicznej pomiędzy substratami a produktami. Jeżeli jedna ze strzałek jest dłuższa, wówczas wskazuje ona kierunek, w którym przesunięta jest równowaga reakcji. | \( \begin{align*}{\text{H}_{2}\text{O}}&{\rightleftharpoons}{\text{H}^{+}}+{\text{OH}^{-}} \\ \Big(2{\text{H}_{2}\text{O}}&{\rightleftharpoons}{\text{H}_{3}\text{O}^{+}}+{\text{OH}^{-}}\Big)\end{align*} \)
|
\( = \) | Relacja stechiometryczna. Zapis równania reakcji bez określania typu reakcji (odwracalna, nieodwracalna). Bilansowanie równań połówkowych w reakcjach typu redoks. | \( 2{\text{H}_{2}}+{\text{O}_{2}}=2{\text{H}_{2}\text{O}}\\{\text{Zn}}={\text{Zn}^{2+}}+2{\text{e}^{-}} \) |
Nad lub pod strzałkami bardzo często zapisuje się informacje dotyczące warunków, przy których dana reakcja zachodzi:
W przypadku, gdy ważne jest podkreślenie stanów skupienia (faz) w jakich występują substraty i produkty danej reakcji, stosuje się odpowiednie litery umieszczone w nawiasie okrągłym: \( (g) \) - gaz, \( (c) \) lub \( (l) \) - faza ciekła, \( (s) \) - ciało stałe, symbol \( (aq) \) stosuje się dla substancji rozpuszczonych w wodzie.
Jeżeli w toku reakcji powstaje nierozpuszczalny lub gazowy produkt, wówczas fakt ten zaznaczany jest strzalkami pionowymi. Produkt wytrącający się z roztworu (osad), w którym zachodziła reakcja oznaczany jest strzałką skierowaną w dół \( \downarrow \), strzałka ku górze \( \uparrow \) zaznacza wydzielający się produkt gazowy.
Uzgodnione (zbilansowane) równanie reakcji jest ściśle powiązane z prawami zachowania masy, zachowania ładunku oraz zachowania energii i uzupełnione jest wówczas o współczyniki stechiometrycze stojące przed odpowiednimi składnikami równania. Z kolei równanie reakcji uzupełnione o wartość energii jaka jest pochłaniana bądź oddawana do otoczenia (patrz moduł Obliczenia termochemiczne oraz Energetyka reakcji chemicznych ) nosi nazwę równania termochemicznego. Jednakże, kiedy interesujący jest jedynie zarys przebiegu danej reakcji, współczynniki stechiometryczne są pomijane:
Informacje dotyczące uzgadniania reakcji chemicznych można znaleźć w module: Stechiometria równań chemicznych, sposoby bilansowania reakcji typu redoks zamieszczono w modułach: Reakcje redoks - zapis i uzgadnianie, Reakcje redoks w środowisku kwasowym oraz Reakcje redoks w środowisku zasadowym.