Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Χημεία Α΄ Λυκείου3ο κεφάλαιο

Χημικές αντιδράσειςΑντιδράσεις οξειδοαναγωγήςΔιπλή αντικατάσταση - Εξουδετέρωση

Χημικές αντιδράσεις

Τα χημικά φαινόμενα λέγονται αλλιώς χημικές αντιδράσειςΌλες οι χημικές αντιδράσεις έχουν δύο μέρητα αντιδρώντα και τα προϊόνταΤα αντιδρώντα είναι οι ουσίες που υπάρχουν πριν την αντίδραση και τα προϊόντα είναι οι ουσίες που παράγονται Τα αντιδρώντα μετατρέπονται σε προϊόντα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Χημικές αντιδράσεις

Τα άτομα δεν καταστρέφονται και δεν δημιουργούνται νέα, επομένως “η συνολική μάζα των αντιδρώντων είναι ίση με τη συνολική μάζα των προϊόντων” (νόμος των Lomonosov - Lavoisier)

Τα άτομα αναδιατάσσονται και δημιουργούνται νέα μόρια

Διασπώνται δεσμοί στα μόρια των αντιδρώντων και δημιουργούνται δεσμοί στα μόρια των προϊόντων

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Χημικές αντιδράσεις

αντιδρώντα

Τα άτομα αναδιατάχθηκαν και δημιουργήθηκαν νέα μόρια. Ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου έμεινε σταθερός.

προϊόντα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Χημικές εξισώσεις

Οι χημικές αντιδράσεις με σύμβολα λέγονται χημικές εξισώσειςΤα αντιδρώντα διαχωρίζονται από τα προϊόντα με ένα βέλος

αντιδρώντα → προϊόντα

Εφόσον το πλήθος των ατόμων κάθε στοιχείου δε μεταβάλλεται “Όσα άτομα από κάθε στοιχείο υπάρχουν στα αντιδρώντα τόσα πρέπει να υπάρχουν και στα προϊόντα” (ισοστάθμιση ατόμων)

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ισοστάθμιση ατόμων

Al + S Al2S3

Ισοστάθμιση ατόμων αργιλίου (2 σε κάθε μέλος)

32

Ισοστάθμιση ατόμων θείου (3 σε κάθε μέλος)

Fe3O4 + H2 Fe + H2O

Ισοστάθμιση σιδήρου

3

Ισοστάθμιση οξυγόνου

Ισοστάθμιση υδρογόνου

4 4

Ισοσταθμίζουμε τα άτομα κάθε στοιχείου βάζοντας αριθμούς μπροστά από τα σύμβολα των μορίων (συντελεστές). Δεν βάζουμε ποτέ αριθμούς στη μέση των μορίων ή στο τέλος των μορίων.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Παραδείγματα ισοσταθμίσεων

_AgNO3 + _Cu → _Cu(NO3)2 + _Ag

_Mg + _N2 → _Mg3N2

_P + _O2 → _P4O10

_Na + _H2O → _H2 + _NaOH

_CH4 + _O2 → _CO2 + _H2O

2 2

3

4 5

2 22

2 2

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Πότε πραγματοποιείται μια αντίδραση

σύγκρουση

αποτελεσματική

μη αποτελεσματική

Οι δομικές μονάδες πρέπει να έλθουν σε επαφή (να συγκρουστούν) έχοντας:κατάλληλη ενέργεια (η ελάχιστη απαιτούμενη λέγεται ενέργεια ενεργοποίησης) ώστε να διασπαστούν οι δεσμοί των αντιδρώντωνκαι κατάλληλο προσανατολισμό π.χ.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ταχύτητα αντίδρασης

Η ταχύτητα μιας αντίδρασης εξαρτάται:Από τις ποσότητες των αντιδρώντων (αύξηση της ποσότητας προκαλεί αύξηση της ταχύτητας)Από τη θερμοκρασία (αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αύξηση της ταχύτητας)Από την παρουσία καταλυτών (οι καταλύτες είναι χημικές ίσιες που ξάνουν την ταχύτητα των αντιδράσεων χωρίς να καταναλώνονται). Οι καταλύτες αναγράφονται πάνω στο βέλος. Στους ζωντανούς οργανισμούς καταλύτη ες είναι τα ένζυμα.Από την επιφάνεια επαφής των στερεών. Τα στερεά σε σκόνη έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής και αντιδρούν πιο γρήγορα.

Ονομάζουμε ταχύτητα αντίδρασης το ρυθμό με τον οποίο μεταβάλλονται τα αντιδρώντα σε προϊόντα.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ενεργειακές μεταβολές

Όταν εκλύεται περισσότερη ενέργεια από αυτήν που απορροφάται, η αντίδραση ελευθερώνει ενέργεια στο περιβάλλον και λέγεται εξώθερμη. Όταν απορροφάται περισσότερη ενέργεια από αυτήν που εκλύεται, η αντίδραση απορροφά ενέργεια από το περιβάλλον και λέγεται ενδόθερμη. Όταν εκλύεται ίση ποσότητα ενέργειας με αυτήν που απορροφάται, η αντίδραση λέγεται θερμοουδέτερη. Συνήθως απορροφάται ή εκλύεται ενέργεια υπό μορφή θερμότητας.

Γενικά όταν “σπάζουν” δεσμοί γίνεται απορρόφηση ενέργειας από το περιβάλλον, ενώ όταν “δημιουργούνται” εκλύεται ενέργεια στο περιβάλλον.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Απόδοση αντίδρασης

Ορισμένες χημικές αντιδράσεις είναι πλήρεις δηλαδή σε αυτές αντιδρά η μέγιστη δυνατή ποσότητα των αντιδρώντων και μετατρέπεται σε προϊόντα. Αυτές οι αντιδράσεις λέγονται ποσοτικές ή μονόδρομες και συμβολίζονται με ένα βέλος →

Οι υπόλοιπες χημικές αντιδράσεις δεν είναι πλήρεις δηλαδή σε αυτές αντιδρά ένα μέρος από την ποσότητα των αντιδρώντων. Αυτές οι αντιδράσεις λέγονται μη ποσοτικές ή αμφίδρομες και συμβολίζονται με διπλό βέλος ⇋

Ονομάζουμε συντελεστή απόδοσης μιας αντίδρασης το λόγο της ποσότητας ενός προϊόντος που παίρνουμε πρακτικά από την αντίδραση προς την ποσότητα του ίδιου προϊόντος που θα παίρναμε θεωρητικά αν η αντίδρασης ήταν μονόδρομη.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ταξινόμηση των αντιδράσεων

Οι αντιδράσεις διακρίνονται σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής και σε αντιδράσεις μεταθετικές.Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης ενός ή συνήθως δύο χημικών στοιχείων. Από αυτές εξετάζουμε:α. τις συνθέσειςβ. τις διασπάσεις γ. τις αντιδράσεις απλής αντικατάστασηςΣτις μεταθετικές αντιδράσεις δεν μεταβάλλονται οι αριθμοί οξείδωσης των χημικών στοιχείων.Από αυτές εξετάζουμε:α. τις αντιδράσεις διπλής αντικατάστασηςβ. τις αντιδράσεις εξουδετέρωσης

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Αντιδράσεις σύνθεσης

Στις αντιδράσεις σύνθεσης ενώνονται δύο χημικά στοιχεία και σχηματίζεται μία χημική ένωση

OO C + → O O C

Γενική μορφή: A + B → AB

π.χ. C + O2 → CO2

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Αντιδράσεις διάσπασης

Στις αντιδράσεις διάσπασης μία χημική ένωση διασπάται στα στοιχεία από τα οποία αποτελείται

Γενική μορφή: AB → A + B

π.χ. 2 HgO → 2 Hg + O2

O Hg

+O Hg

Hg

Hg

OO

→

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης

Στις αντιδράσεις απλής αντικατάστασης ένα μέταλλο (Μ) αντικαθιστά ένα λιγότερο δραστικό μέταλλο (Μ΄) σε μια ένωσή του και ένα αμέταλλο (Α) αντικαθιστά ένα λιγότερο δραστικό αμέταλλο (Α΄) σε μια ένωσή του.

Γενική μορφή: Μ + Μ΄Ζ → ΜΖ + M΄ Μ = μέταλλο πιο δραστικό από το Μ΄

Α + ΜΑ΄ → ΜΑ + Α΄ Α΄= αμέταλλο πιο δραστικό από το Α΄

Ένα στοιχείο είναι δραστικότερο από ένα άλλο όταν δημιουργεί πιο εύκολα χημικές ενώσεις.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Απλή αντικατάσταση Κ Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Pb Η Cu Hg Ag Pt Au

κάθε μέταλλο μπορεί να αντικαταστήσει τα μέταλλα που είναι λιγότερο δραστικά από αυτό, π.χ. ο ψευδάργυρος μπορεί να αντικαταστήσει το χαλκό

μεγάλη δραστικότητα

μικρή δραστικότητα

Zn + CuCl2 → ZnCl2 + Cu

→ ZnCl-Cl-

Cu2+

+ Cl-Cl- Zn2+

Cu+

3 Zn + 2 Cu3PO4 → Zn3(PO4)2 + 6 Cu

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Απλή αντικατάσταση Κ Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Pb Η Cu Hg Ag Pt Au

τα μέταλλα που είναι πιο δραστικά από το υδρογόνο αντικαθιστούν το υδρογόνο των οξέων (εξαιρούνται το πυκνό-θερμό H2SO4 και το ΗΝΟ3), σχηματίζουν άλατα και αέριο Η2

μεγάλη δραστικότητα

μικρή δραστικότητα

→ ZnHH

S+ +

2 Κ + 2 HCl → 2 ΚCl + Η2↑Zn + H2S → ZnS + Η2↑

Zn2+ S2- H H

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Απλή αντικατάσταση Κ Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Pb Η Cu Hg Ag Pt Au

τα πολύ δραστικά μέταλλα αντικαθιστούν το υδρογόνο του νερού και σχηματίζουν υδροξείδια ελευθερώνοντας ταυτόχρονα αέριο Η2

μεγάλη δραστικότητα

μικρή δραστικότητα

→ K

HH Ο

+ + K Ο H

H

2 Κ + Η2Ο → 2 ΚΟΗ + Η2↑

Ca + 2 Η2Ο → Ca(OH)2 + Η2↑

HH Ο

Ο H

H

K

K

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Απλή αντικατάσταση Κ Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Pb Η Cu Hg Ag Pt Au

τα υπόλοιπα μέταλλα που είναι δραστικότερα από το υδρογόνο αντικαθιστούν το υδρογόνο του νερού και σχηματίζουν οξείδια ελευθερώνοντας ταυτόχρονα αέριο Η2 (η αντίδραση γίνεται με ισχυρή θέρμανση)

μεγάλη δραστικότητα

μικρή δραστικότητα

→ MgHH

Ο+ + H

Mg + Η2Ο → MgΟ + Η2↑

Ο2- HMg2+

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Απλή αντικατάσταση

→ Cl + +

F2 Cl2 Br2 O2 I2 S

Αύξηση δραστικότητας

Τα αμέταλλα αντικαθιστούν λιγότερο δραστικά αμέταλλα στις χημικές ενώσεις

Cl2 + 2 NaBr → 2 NaCl + Br2

Cl

Cl-Na+

Cl-Na+

Br-Na+

Br-Na+

Br Br

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Διπλή αντικατάσταση

Στις αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης συμμετέχουν ιοντικές ενώσεις και γίνεται ανταλλαγή των ιόντων σύμφωνα με το σχήμα:

A+B- + Γ+Δ- → A+Δ- + Γ+Β-

άλας οξύή βάσηή άλας

Για να γίνει η αντίδραση πρέπει να σχηματιστεί ένα αέριο ή ένα ίζημα ή πιο ασθενές οξύ / ασθενής βάση.

Τα οξέα οι βάσεις και τα άλατα στα διαλύματα βρίσκονται με μορφή ιόντων, επομένως ενώνονται ιόντα και σχηματίζεται αέριο ή ίζημα ή πιο ασθενής ηλεκτρολύτης.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

ΑΛΑΤΑ Ιζήματα Ευδιάλυτα

Άλατα που περιέχουν Na+, K+, NH4+ - Όλα

Από τα υπόλοιπα

Χλωριούχα άλατα (Cl-) AgCl, Hg2Cl2, PbCl2 -

Βρωμιούχα άλατα (Br-) AgBr, Hg2Br2, PbBr2 -

Ιωδιούχα άλατα (I-) AgI, Hg2I2, PbI2, CuI -

Φθοριούχα άλατα (F-) Όλα AgF

Θειϊκά άλατα (SO42-) BaSO4, PbSO4, CaSO4 -

Νιτρικά άλατα (NO3-) - Όλα

Θειούχα άλατα (S2-) Όλα -Ανθρακικά άλατα (CO32-) Όλα -Φωσφορικά άλατα (PO43-) Όλα -ΥΔΡΟΞΕΙΔΙΑ ΜΕΤΑΛΛΩΝ υπόλοιπα KΟΗ, NaΟΗ, Ca(ΟΗ)2, Ba(ΟΗ)2

Αέρια HF, HCl, HBr, HI, H2S, HCN, CO2, SO2, NH3

Διπλή αντικατάσταση

άλας(1) + άλας(2) → άλας(3) + άλας(4) ίζημα

BaCl2(aq) + Κ2S(aq) → BaS(s)↓ + 2 ΚCl(aq)

Ba2+(aq)+2Cl-(aq)+ 2Κ+

(aq)+ S2-(aq) → BaS(s)↓ + 2Κ+

(aq) + 2Cl-(aq)

Παρατηρήστε ότι τα κατιόντα καλίου και τα ανιόντα χλωρίου πρακτικά δεν συμμετέχουν στην αντίδραση (μένουν ως έχουν)

Cl-

Cl-

Βα+2

+S-2

Κ+

Κ+ → S-2Βα+2 + Κ+ Κ+

Cl- Cl-

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Διπλή αντικατάσταση

οξύ(1) + άλας(1) → άλας(2) + οξύ(2) αέριο

ή πιο ασθενές οξύ

Cl-H+ + F Κ+ → + Κ+ Cl-

ίζημα

HCl(aq) + KF(aq)→ KCl(aq) + HF(g)

↑

HF-

Όταν σχηματίζεται το ασταθές οξύ H2CO3 που διασπάται σε νερό και αέριο CO2, όμοια το H2SO3 διασπάται σε νερό και αέριο SO2

2 HCl + Na2CO3→ 2 NaCl + H2O + CO2↑

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Διπλή αντικατάσταση

βάση(1) + άλας(1) → άλας(2) + βάση(2) ίζημα

ή πιο ασθενής βάσηίζημα

2 ΚΟΗ(aq) + ΜgCl2aq)→ 2 KCl(aq) + Mg(OH)2(s)↓

Όταν σχηματίζεται η ασταθής βάση ΝΗ4ΟΗ διασπάται σε νερό και αέρια ΝH3

(NH4)3PO4 + Ba(OH)2 → Ba3(PO4)2↓ + 3 NH3↑ + 3 H2Ο

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Εξουδετέρωση

Τα οξέα αντιδρούν με τα υδροξείδια των μέταλλων (βάσεις) και σχηματίζουν άλατα και νερό. Το νερό σχηματίζεται από τα κατιόντα Η+ που παρέχει το οξύ στο διάλυμα και από τα ανιόντα υδροξειδίου ΟΗ- που παρέχει η βάση στο διάλυμα.

→

H3PO4 (aq) +  NaOH (aq)

H+(aq) + OH-(aq) H2O(l)

→ Na3PO4 (aq) + H2O(l) 3 3

H2SO4 (aq) +  NaOH (aq) → Na2SO4 (aq) + H2O(l) 2 2

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Εξουδετέρωση

Τα οξέα αντιδρούν με την αμμωνία και σχηματίζουν άλατα του αμμωνίου.

H3PO4 (aq) +  NΗ3 (aq) → (NΗ4)3PO4 (aq)

3

HCl (aq) + NΗ3 (aq) → NΗ4Cl (aq)

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com