For at du kan løse denne opgave, og få helt styr på det med reaktionsligninger, er du nødt til at lave forløbet om Ion-bindinger først. Hvis du er færdig med det forløb, så kan du bare fortsætte. Har du ikke lært om Ion-bindinger endnu, så får du mest ud af lære det først. Der er mange elever, der mener at kemiske ligninger ikke er til at finde ud af. Det er simpelthen alt for svært! Men hvis du tager det helt roligt og løser denne opgave trin for trin, og hele tiden tænker over hvad det er du lige har gjort, så er det såmænd slet ikke så svært. Men du skal altså ikke læse hele opgaven igennem først. Bare start fra en ende af og tag det bid for bid, så skal du såmænd nok få lært hvad der er værd at vide om kemiske ligninger. Hvis vi skal opstille et reaktionsskema for den proces, der foregår i det nederste reagensglas i forsøget med at fremstille Brint må vi starte med at skrive hvad vi putter i glasset. Vi putter først saltsyre og derefter Aluminium i glasset (Den blå kobbersulfat snakker vi ikke om mere, den er bare med for at få det hele til at gå hurtigere) Nu ser reaktions skemaet HCl + Al Men hvad mon der kommer ud af det? Hvis du ser på reaktionsskemaet, kan du se at aluminium er nødt til at gå sammen med enten Brint (H) eller Clor (Cl) hvis der skal komme noget nyt ud af det. Næste skridt er så at finde aluminium i det periodiske system for at se hvordan elektronerne sidder. Aluminium er grundstof nummer 13 (Tjek det selv!) og står i hovedgruppe nr. 3, hvilket betyder, at den har tre elektroner i yderste skal, som den gerne vil af med, hvis den kan finde nogen at aflevere dem til. Clor står i hovedgruppe 7 og har derfor 7 elektroner i yderste skal. Den vil gerne have 8 og mangler derfor 1 elektron. Det lyder jo som et godt makkerpar. Aluminium afleverer elektroner til clor og danner en ion-binding. Så er der Brint tilbage, men som du jo så var der noget der boblede op af glasset, det passer meget godt med at brint er en gasart. Nu ser reaktionsskemaet HCl + Al AlCl + H Det ser jo meget godt ud, men det passer bare ikke, for Aluminium ville jo gerne af med 3 elektroner og Clor kunne kun tage 1 elektron, så der må altså skulle 3 clor-atomer til hvert Aluminium-atom. Det skriver man sådan her: 3HCl + Al AlCl3 + 3H Bemærk, at der nu dukkede et 3-tal op foran HCl. Det sker fordi vi jo skulle bruge 3 Cloratomer og dem får vi fra saltsyren, så derfor må vi også tage 3 molekyler HCl. Det betyder til gengæld at der også bliver 3 brintatomer der bobler op. Desværre er det sådan at brint altid vil hænge sammen 2 og 2 så der kan ikke være 3 brintatomer. Der skal være et lige antal. Det
problem klarer vi ved at gange alle molekyler med 2 så slutresultatet bliver: 6HCl + 2Al 2AlCl3 + 3H2 De kemiske ligninger eller reaktions-skemaer som de også kaldes, er kemikernes måde at beskrive hvad der sker i deres glas og kolber. Man bruger reaktions-skemaet til at forudse hvad der sker når man blander forskellige kemiske stoffer. Nu skal du så bruge dit brint-forsøg til at blive rigtig klog på hvordan man skriver et reaktionsskema, men før du går videre skal du lige være sikker på at du forstår en af hovedreglerne: - Der er kun de kemiske grundstoffer i glasset, som du har puttet i! - De kan ikke bare forsvinde! - Der kan ikke dukke nye grundstoffer op! Tænk lige grundigt over denne regel og gå så videre når du har forstået, at der er de samme grundstoffer i reagensglasset før og efter reaktionen men de er helt sikkert gået sammen til nye molekyler. Når du laver ligninger i matematik, så er har ligningen altid to sider, som er adskilt af et lighedstegn (=). Sådan er det også med de kemiske ligninger, her er de to sider bare adskilt af en pil ( ) i stedet for. På venstre side af pilen skal der stå alt det du kommer i glasset. Hvis vi tager udgangspunkt i det forsøg du lige har lavet, så startede du med at hælde saltsyre i glasset og derefter puttede du aluminium i. Til sidst tilsatte du lidt kobbersulfat. Så venstre side af ligningen må se Saltsyre+Aluminium+Kobbersulfat For det første kræver denne skrivemåde ret meget plads, og for det andet skal man vide hvilke grundstoffer, der gemmer sig bag navnene, for at man kan regne ud, hvad der bliver dannet i glasset, når stofferne reagerer med hinanden. Derfor skriver vi kun de kemiske formler i en kemisk ligning. Det gør ligningen lidt sværere at læse men meget lettere at forstå. Hvis du prøver at skrive formlerne ser ligningen HCl + Al + CuSO4 Der står det samme som før, det ser bare anderledes ud. Inden du går videre skal du lige overveje hvad formlen for de tre stoffer er, og om jeg har skrevet dem op i samme rækkefølge som da jeg skrev ligningen med navne. Ligningens venstre side viste altså hvad du puttede i glasset. Den højre side af ligningen viser så hvad der kommer ud af den kemiske reaktion. For at finde ud af det er du nødt til at tænke over to ting: - Hvad kunne du se, der skete i glasset? - Hvad ved du om de grundstoffer som molekylerne i reaktionsligningen består af? Svaret på det første spørgsmål må være: Der boblede noget op, som kunne brænde. Der satte sig en rødbrun belægning på de to stykker aluminum Væsken blev ved med at være blå.
Er du enig med mig I at det var nogenlunde det man kunne se i glasset? Hvis vi så kigger på de grundstoffer der indgår i ligningen, så har jeg prøvet at dele molekylerne op i de grundstoffer der er interessante. H + Cl + Al + Cu + SO4 Tjek lige at du forstår hvor de enkelte stoffer kommer fra i den oprindelige ligning, som så HCl + Al + CuSO4 Det interessante ved stofferne er, i første omgang, hvilken hovedgruppe stofferne står i, og for at finde ud af det skal du have fat i dit periodiske system. I det kan du se at: Brint (H) står i hovedgruppe 1 og kan derfor afgive 1 elektron. Men den kan også godt lave en kovalent binding med et andet brintatom Clor (Cl) står i hovedgruppe 7 og kan derfor optage 1 elektron. Aluminium (Al) står i hovedgruppe 3 og kan derfor afgive 3 elektroner Kobber (Cu) står i en undergruppe og derfor snyder den lidt, den kan faktisk afgive 2 elektroner selvom undergruppen hedder noget med 1b SO4 står slet ikke i det periodiske system! Det er jo ikke et grundstof, fordi det består af flere forskellige atomer (1 svovl- og 4 iltatomer) Men siden det har været bundet sammen med kobber, må det jo kunne optage de 2 elektroner som kobber afgiver. Så er tiden kommet til at skrive den højre side af ligningen ud fra det vi nu ved. Vi skal sætte stofferne sammen på en ny måde, men stadigvæk holde øje med at vi kun laver molekyler hvor stofferne optager og afgiver lige mange elektroner. Før vi for alvor går i gang skal vi lige holde fast i, at væsken i glasset bliver ved med at være blå. Det var kobbersulfatet, der lavede den blå farve, så det må betyde at stoffet ikke ændrer sig. Det betyder altså, at vi nu kun skal blande de tre andre stoffer ( H, Cl og Al) på en ny måde. Brint vil jo gerne afgive en elektron men der er ikke rigtig andre til at optage elektroner når den ikke må gå sammen med clor igen, så derfor laver den en kovalent binding med et andet brintatom og bliver til gasarten H2. Det passer også godt med at vi så noget der boblede op af glasset. Aluminium vil gerne af med 3 elektroner men clor kan kun optage 1 elektron derfor skal der tre clor-atomer til for at hjælpe 1 aluminiumatom og der dannes et stof, der hedder Aluminiumclorid og som har formlen AlCl3 Så nu kommer vores reaktionsligning til at se HCl + Al + CuSO4 H2 + AlCl3 + CuSO4 Tjek lige at du har forstået alle disse krumspring inden du går videre. Som du så, skete der slet ikke noget med kobbersulfatet, så derfor kan vi godt slette den fra ligningen, det gør næste opgave lidt mere overskuelig. HCl + Al H2 + AlCl3
Den sidste del af arbejdet med at opstille en kemisk ligning, kalder man at afstemme ligningen. Det går simpelthen ud på at sørge for at der er lige mange atomer på begge sider af pilen. For at klare den opgave skal du lige tælle hvor mange af de forskellige atomer der er på begge sider af pilen. Gør det nu... imens så skriver jeg lige hvad jeg kommer frem til, så kan vi jo se om vi er enige når du er færdig med at tælle. Venstre side: 1 H-atom 1 Cl- atom 1 Al - atom Højre side: 2 H- atomer 3 Cl - atomer 1 Al - atom. Øv - bøv vi har brudt reglen om at der skal være lige mange atomer på begge sider af pilen, men så må vi i gang med at afstemme. Når man afstemmer kan vi jo ikke så godt ændre på hvordan molekylerne er opbygget, det har vi jo lige fundet ud af med møje og besvær. Men vi kan godt ændre på hvor mange der er af hvert molekyle. Det første problem vi skal løse er at der er 3 clor-atomer på højre side, så det skal der også være på venstre side. For at lave det må vi have 3 saltsyremolekyler på venstre side. Det skriver du sådan: 3HCl + Al H2 + AlCl3 Så tæller vi op igen på begge sider, for at se om det har løst alle problemerne. Det gør du lige igen mens jeg skriver mit resultat herunder. Venstre side: 3 H-atomer 3 Cl- atomer 1 Al - atom Højre side: 2 H- atomer 3 Cl - atomer 1 Al - atom. Nu er der pludselig 1 H-atom for meget på venstre side! Det kunne vi jo godt klare ved at skrive at vi skulle bruge 1½ H2- molekyle på højre side. Så ville ligningen se sådan ud: 3HCl + Al 1½H2 + AlCl3 Desværre er det ikke tilladt at bruge halve molekyler, men når man står i den situation, (og det gør man tit), så skal der kun et lille kunstgreb til før vi er færdige. Du skal fordoble antallet af alle molekyler! Når du gør det kommer ligningen til at se sådan ud. 6HCl + 2Al 3H2 +2AlCl3 Hurra!!!! så nåede vi målet, men du må hellere tælle atomer for sidste gang, så du er sikker. Skriv din optælling herunder: Venstre side: H-atomer Cl-atomer Al-atomer Højre side: H-atomer Cl-atomer Al-atomer
Men hvad kan det bruges til? Spørger du måske. Det vigtigste man kan læse ud af en reaktionsligning er, hvor meget man skal blande af hver slags for at det bliver omdannet. I vores tilfælde skal du altså tage 6 mol HCl og blande det med 2 mol aluminium så vil det hele blive omdannet til Aluminiumclorid og brint. Man kunne også bruge ligningen til at sikre sig at man havde nok af råvarerne i glasset i forhold til den mængde man gerne ville have ud af det. Vi blander saltsyre og natriumhydroxid Højre side af ligningen ser altså HCl + NaOH Skriv den afstemte og helt færdige ligning her: (stakkels dig) Prøv at gøre disse ligninger færdige, jeg har gjort venstre side færdig og er begyndt på højre side Den eneste måde at lære reaktionsligningernes mystik, er ved at løse ligningerne igen og igen. Det er rent slavearbejde, men det virker! 2 Na + Cl2 NaCl CH4 + 2 O2 CO2 + H2O I starten skal du gå lige så langsomt frem og hele tiden holde øje med hvad der skete i det eksempel vi lige har gennemgået. Prøv først at knække nakken på denne her: Vi blander saltsyre og zink, (Zink kan afgive 2 elektroner) 2 Mg + O2 MgO 2 Na + 2 H2O NaOH + H2 C6H12O6 + 6 O2 CO2 + H2O Højre side af ligningen ser altså HCl + Zn Skriv den afstemte og helt færdige ligning her: 2 CH3OH + 3 O2 CO2 + H2O 2 SO2 + O2 + 2 H2O H2SO4 Du bliver jo bedre og bedre, så vi strammer ballerne endnu en tak. Hvis det gik godt så prøver vi en til:
Gør ligningerne færdige HCl + NaOH HNO3 + KOH + H2O H2SO4 + NaOH Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + Na + Cl2 C6H12O6 + O2 CO2 + H2O CaO + H2O Hvis du er nået helskindet dertil så skulle du gerne have luret kunsten at skrive kemiske ligninger, hvis du stadig er forvirret, så starter du bare forfra...