Քիմիական հավասարումներ

Քիմիական հավասարումներ (քիմիական ռեակցիայի հավասարում) են անվանում քիմիական ռեակցիաների պայմանական գրառումը քիմիական բանաձևերի և գործակիցների օգնությամբ։

Քիմիական ռեակցիայի հավասարումը որակական և քանակական տեղեկություններ է հաղորդում քիմիական ոեակցիայի, ելանյութերի և վերջնանյութերի վերաբերյալ։ Հավասարումները գրառելիս հիմնվում են քանակաչափական օրենքների, առաջին հերթին` քիմիական ռեակցիաներում նյութի զանգվածի պահպանման օրենքի։ Բացի դրանից օգտագործվում են քիմիական ռեակցիաների ամբողջական կամ կրճատ ուրվագրերը` պայմանական գրառումներ, որոնք գաղափար են տալիս ելանյութերի և վերջնանյութերի բնույթի վերաբերյալ, այսինքն որակական տեղեկություններ քիմիական ռեակցիայի վերաբերյալ։

Պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Սկզբում քիմիական ռեակցիաների հավասարումների վերաբերյալ որ մի գաղափար չկար, դեռևս հայտնագործված չէին քիմիայի հիմնական օրենքները, բայց արդեն քիմիայի զարգացման ալքիմիայի շրջանում սկսեցին քիմիական տարրերը նշանակել որոշակի նշաններով։

Քիմիայի հետագա զարգացման ընթացքում փոխվում էին քիմիական տարրերի նշանների վերաբերյալ գոյություն ունեցող կարծիքները և այդ գրառումները օգտագործվում էին քիմիական բանաձևեր կազմելու համար։ Քիմիական ռեակցիաների հավասարումների կիրառումը առաջարկել է Ժան Բեգունը (Jean Beguin) 1615 թվականին քիմիքյի առաջին դասագրքերից մեկում` Tyrocinium Chymicum («Քիմիայի սկիզբ»)^[1]։

XVIII դարի սկզբին XIX դարի վերջին հայսնագործվեցին քիմիայի հիմնական օրենքները։ Այս հայտնագործությունների հիմնադիրներից էր գերմանացի գիտնական Ի. Վ. Ռիխտերը:Ուսանողական տարիներին նրա վրա մեծ ազդեզություն են ունեցել իր ուսուցչի` փիլիսոփա Կանտի խոսքերը այն մասին, որ բնական գիտությունների շարքում ճշմարիտ գիտությունները այնքան են ,որքան նրանցում կիրառվող մաթեմատիկան։ Ռիխտերի իր դիսերտացիայի թեման նվիրված էր քիմիայում մաթեմատիկայի կիրառմանը։ Չլինելով քիմիկոս, Ռիխտերը քիմիական ռեակցիաների քանակական հավասարումները և օգտագործեց ստեխիոմետրիա հասկացությունը։

Կազմման կանոնները[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Քիմիական ռեակցիաների հավասարումները կազմելիս բացի ելանյութերի և վերջնանյութերի բանաձևերը իմանալը, անհրաժեշտ է գործակիցների ճիշտ ընտրություն։ Ինչը կարելի է անել պարզ կանոններ կիրառելով^[2]։ Հավասարման ձախ մասում գրվում է ռեակցիային մասնակցող նյութերի բանաձևերը, դրանց միջև դնելով գումարման նշան։ Հավասարման աջ կողմում գրվում է ռեակցիայի հետևանքով ստացվող նյութերի բանաձևերը և նրանց միջև նույնպես դնելով հավասարման նշան:Հավասարման երկու կողմերի միջև դրվում է սլաք կամ հավասարման նշան։ Այնուհետև որոշում են գործակիցները` նյութերի բանաձևերի առջևում գրվող թվերը, որպեսզի հավասարման երկու կողմերում միատեսակ ատոմների քանակներըը լինեն միմյանց հավասար։

Տարբեր տեսակի ռեկցիաների գրառման համար օգտագործում են տորբեր նշաններ^[3]։

« $=$ » նշանը կիրառվում է այնդեպքում , երբ պահպանվում են քանակաչափական հարաբերությունները։
« $\rightarrow$ »-ը օգտագործվում է ոչ դարձելի ռեակցիաների համար։
« $\rightleftarrows$ »-ը օգտագործվում է դարձելի ռեկցիաների համար։
« $\rightleftharpoons$ »-ը օգտագործվում է քիմիական հավասարակշռության նշման համար^[4]։

Զանգվածի պահպանման օրենքի համաձայն ռեակցիային մասնակցող նյութերի զանգվածը հավասար է ռեակցիայի հետևանքով ստացվող նյութերի զանգվածին։ Այսպիսով, հավասարման աջ և ձախ մասերը պետք է ունենան նույն թվով միանման տարրերի ատոմներ:Քիմիական հավասարումը պետք է լինի էլեկտրաչեզոք, այսինքն լիցքերի գումարը աջ և ձախ մասերում պոտք է հավասարվի զրոյի։

Սովորաբար քիմիական հավասարումները գրվում են ամենափոքր ամբողջական գործակիցներով :Եթե քիմիական բանաձևի առջևում չկա որևէ գործակից, ապա ենթադրում են,որ այն հավասար է մեկի, որովհետև մեկը որպես գործակից չի գրվում։ Նյութական հավասարակշռման ստուգումից հետո, այսինքն ատոմների թվի հավասարությունը հավասարման երկու կողմերում ընրում են համապատասխան գործակիցները։ Սկզբում հավասարացնում են այն ատոմների թիվը, որոնք փողազդող նյութերում շատ են։ Եթե գործակիցներից մեկը կոտորակային է, ապա բոլոր գործակիցները պետք է բազմապատկել կոտորակի հայտարարի թվով։

Քիմիական ռեակցիայում ատոմների թվի հավասարեցման եղանակ է գործակիցների ընտրությունը։

Գործակիցների որոշումը մեթանի այրման ռեկցիայի հավասարման մեջ`

CH₄ + O₂

\rightarrow

CO₂ + H₂O

Այստեղ ածխածնի ատոմների թիվը հավասարման աջ և ձախ կողմերում միմյանց հավասար են։ Հաջորդ տարրը ջրածինն է,որի ատոմների թիվը ձոխ մասում 4-ն է, իսկ աջ մասում 2-ը։ Որպեսզի հավասարեցնենք ջրածնի ատոմների թիվը ջրի բանաձևի առջևում գրվում է 2 գործակիցը, որի արդյունքում ստացվում է`

CH₄ + O₂

\rightarrow

CO₂ + HO

Ցանկացած քիմիական տարր շատ կարևոր է քիմիայի

CH₄ и CO₂-ի մոլեկուլների առջև մեկ գործակից չի դրվում, իսկ թթվածնի մոլեկուլի առջև դրվում է 2 գործակիցը։

CH₄ + 2O₂

\rightarrow

CO

Ավելի բարդ ռեակցիաների համար կիրառվում են գծային մաթեմատիկական հավասարումների և Գարիսի մեթոդները (Գուսի մաթեմատիկական մեթոդին անալոգ)։

Օքսիդացման-վերականգնման ռեակցիաներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Օքսիդացման- վերականգնման են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնք ընթանում են փոխազդող նյութերի բաղադրության մեջ մտնող ատոմների օքսիդացման աստիճանների փոփոխությամբ։ Իրականացվում են օքսիդիչի և վերականգնիչի միջև էլեկտրոնների վերաբաշխման միջոցով։ Ցանկացած օքսիդացման-վերամանգնման ռեակցիա երկու հակադիր գործընթացների`օքսիդացման և վերականգնման ամբողջություն է, որոնք ընթանում են միաժամանակ և առանց մեկը մյուսից տարանջատման։

Օքսիդացման-վերականգնման ռեակցիաների հավասարումները կազմելիս անհրաժեշտ է որոշել օքսիդիչը և վերականգնիչը, ինչպես նաև տրամադրած և ընդունած էլեկտրոնների թիվը։ Որպես կանոն, օքսիդացման-վերականգնման ռեակցիաների հավասարումները կազմելիս օգտագործում են էլեկտրոնային հաշվեկշռի կամ էլեկտրանային-իոնային հաշվեկշռի մեթոդները (երբեմն անվանում են կիսառեակցիայի մեթոդ)։

Իոնային հավասարումների գրառում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

իոնային են կոչվում այն հավասարումները, որտեղ էլեկտրոլիտները գրվում են դիսոցված իոնների ձևով։ Իոնային հավասարումները օգտագործում են ջրային լուծույթներում ընթացող տեղակալման ռեակցիաների և իոնափոխանակման ռեակցիաների գրառման համար։ Իոնափոխանակման ռեակցիայի օրինակ է կալցիումի քլորիդի և արծաթի նիտրատի փոխազդեցության ռեակցիան, որի արդյունքում առաջանում է արծաթի քլորիդի անջատվում է նստվածքի ձևով`

CaCl₂(հ) + 2AgNO₃(հ)

\rightarrow

Ca(NO₃)₂(հ) + 2AgCl(պ)

իոնային հավասարում`

Ca²⁺ + 2Cl⁻ + 2Ag⁺ + 2NO₃⁻

\rightarrow

Ca²⁺ + 2NO₃⁻ + 2AgCl(պ)

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

↑ Crosland, M.P. The use of diagrams as chemical 'equations' in the lectures of William Cullen and Joseph Black(անգլ.) // Annals of Science : journal. — 1959. — Т. 15. — № 2. — С. 75—90. — doi:10.1080/00033795900200088
↑ Химические уравнения / Габриелян О. С. Химия. 8 класс. — М. Дрофа, 2013. — 288 с. (С. 160)
↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "chemical reaction equation". doi:10.1351/goldbook.{{{file}}}
↑ Marshall, Hugh Suggested Modifications of the Sign of Equality for Use in Chemical Notation(անգլ.) // Proceedings of the Royal Society of Edinburgh : journal. — 1902. — Т. 24. — С. 85—87. — doi:10.1017/S0370164600007720

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Левицкий М. Язык химиков // Химия и жизнь. — 2000. -№ 1. — С.50-52.
Кудрявцев А. А. Составление химических уравнений — 4-е издание, перераб. и доп., 1968—359 с.
Берг Л. Г. Громаков С. Д. Зороацкая И. В. Аверко-Антонович И. Н. Способы подбора коэффициентов в химических уравнениях — Казань: изд-во Казанского ун-та, 1959.- 148 с.
Леенсон И. А. Чет или нечет — М.: Химия, 1987. — 176 с.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

[1] Crosland, M.P. The use of diagrams as chemical 'equations' in the lectures of William Cullen and Joseph Black(անգլ.) // Annals of Science : journal. — 1959. — Т. 15. — № 2. — С. 75—90. — doi:10.1080/00033795900200088

[2] Химические уравнения / Габриелян О. С. Химия. 8 класс. — М. Дрофа, 2013. — 288 с. (С. 160)

[goldbook-3] IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "chemical reaction equation". doi:10.1351/goldbook.{{{file}}}

[4] Marshall, Hugh Suggested Modifications of the Sign of Equality for Use in Chemical Notation(անգլ.) // Proceedings of the Royal Society of Edinburgh : journal. — 1902. — Т. 24. — С. 85—87. — doi:10.1017/S0370164600007720

[1]

[2]

[3]

[4]