Chemische Reacties

Het smeltpunt \(T_s\) van ijs is 273 K (0 °C). Dus bij temperaturen hoger dan het smeltpunt zal ijs smelten en overgaan tot een vloeistof. Dit wordt dan geschreven als: \[\mathrm{H_2O}\ (s) \xrightarrow{\text{∆}T} \mathrm{H_2O} (l) \] Deze vergelijking wordt ook wel eenvoudiger geschreven als: \[\mathrm{H_2O}\ (s)+warmte \rightarrow \mathrm{H_2O}\ (l)\] Het is alleen wel goed te benadrukken dat warmte geen stof is en dus ook niet reageert met een stof.

Alcohol of ethanol (C₂H₆O) is goed oplosbaar in water. Op kamertemperatuur komt zuiver ethanol voor als een vloeistof. Dus de vergelijking van het oplossen van ethanol kan dan worden geschreven als \[ \mathrm{C_2H_6O\ (l)\xrightarrow{H_2O}C_2H_6O\ (aq)} \] Het oplosmiddel wordt niet in de reactie vermeld. Het oplosmiddel wordt of boven de pijl geschreven of wordt in zijn geheel weggelaten omdat vanuit de toestandsaanduiding (aq) al duidelijk is dat het is opgelost in water.

Keukenzout of natriumchloride (NaCl) lost goed op in water. Keukenzout zal volledig ioniseren in een waterige oplossing. Wanneer de solide zoutkristallen worden toegevoegd aan een glas water zullen deze worden opgesplitst in opgeloste natrium- en chloride ionen die worden verdeeld over de gehele oplossing. Dit kan dan worden geschreven als \[\mathrm{NaCl\ \left(s\right)\rightarrow Na^+\ \left(aq\right)+Cl^-\ \left(aq\right)}\]

Als waterstofgas en zuurstof in een vat worden gemengd reageren deze met elkaar waaruit water als product wordt gevormd. Dit geeft dan de (niet volledige) vergelijking. \[n\ \mathrm{H_2}\left(g\right)+m\ \mathrm{O_2}\left(g\right)\rightarrow x\ \mathrm{H_2O}\left(l\right)\] De index van alle stoffen zijn 2 en deze kunnen niet worden aangepast. Daarom moeten de stoichiometrische coëfficiënten \(n\),\(m\) en \(x\) worden aangepast om het aantal deeltjes voor en achter de pijl kloppend te maken. Een zuurstofmolecuul bestaat uit twee zuurstofatomen en een watermolecuul bevat één zuurstofatoom. Om het aantal zuurstofatomen voor en achter de pijl gelijk te maken voeren we in \(m=1\) en \(x=2\). \[n\ \mathrm{H_2}\left(g\right)+1\ \mathrm{O_2}\left(g\right)\rightarrow2\ \mathrm{H_2O}\left(l\right)\] Een watermolecuul bevat 2 waterstofatomen en dus twee watermoleculen bevat dan in totaal 4 waterstofatomen. Om het aantal waterstofatomen voor de pijl gelijk te maken voeren we in \(n=2\). \[2\ \mathrm{H_2}\left(g\right)+\mathrm{O_2}\left(g\right)\rightarrow2\ \mathrm{H_2O}\left(l\right)\] Een coëfficiënt van 1 mag worden weggelaten. Het is dus wel goed opletten dat deze wanneer geen coëfficiënt voor de stof vermeld staat dat hier dan automatisch “1” wordt gelezen.

Aluminiumoxide (Al₂O₃) kan onder hoge temperaturen worden ontleed waarbij aluminium wordt gevormd en zuurstofgas. Geef de vergelijking die hoort bij reactie.

Stap 1: stel de reactievergelijking op.
Aluminiumoxide is hier de reactant en wordt voor de pijl geschreven. Uit deze reactie wordt aluminium en zuurstofgas gevormd, dus dit zijn de reactieproducten en komen achter de pijl. Gezien aluminium een metaal is zal deze een metaalrooster vormen en kan deze stof als een vaste stof worden geschreven. \[\mathrm{Al_2O_3\rightarrow Al}\ \left(s\right)+\mathrm{O_2}\] Stap 2: Balanceer de reactie met de juist stoichiometrische coëfficiënten.
Aluminiumoxide bevat drie zuurstofatomen en achter de pijl zijn twee zuurstofatomen. Wanneer het aantal aluminiumoxide wordt verdubbeld zijn er zes zuurstofatomen. Door het aantal zuurstofatomen achter de pijl gelijk te krijgen zijn drie zuurstofatomen nodig. Dit is te illustreren door het als een breuk te schrijven. \[\mathrm{2\ Al_2O_3\rightarrow \ Al}\ \left(s\right)+\frac{6}{2}\ \mathrm{O_2}\] Het aantal aluminiumatomen links van de pijl zijn gelijk aan 2×2=4. Dus de stoichiometrische coëfficiënt van aluminium achter de pijl is dan ook 4. Dit geeft dan de volledige vergelijking \[\mathrm{2\ Al_2O_3\rightarrow 4\ Al}\ \left(s\right)+3\ \mathrm{O_2}\]

Methanol kan worden gesynthetiseerd door koolstofmonoxide en waterstofgas te laten reageren. Schrijf een reactievergelijking van deze synthese.

Stap 1: stel de reactievergelijking op.
Methanol is de kleinste alcohol en heeft de structuur CH₃OH. Gezien methanol wordt gevormd komt deze na de pijl. De reactanten zijn koolstofmonoxide (CO) en waterstofgas (H₂) en komen dus voor de pijl. Dit geeft dan de reactie: \[\mathrm{CO+H_2\rightarrow CH_3OH}\] De toestandsfasen zijn niet aangegeven, dus in dit geval hoeft dit dan ook niet achter de stoffen te worden geschreven.

Stap 2: Balanceer de reactie met de juist stoichiometrische coëfficiënten.
De reactie wordt gebalanceerd door de atomen voor en na de pijl gelijk te maken. Het aantal zuurstofatomen en koolstofatomen zijn al gelijk. Alleen staan voor de pijl twee waterstofatomen en achter de pijl vier waterstofatomen. Voor de pijl is nog een waterstofmolecuul (H₂) nodig om het aantal waterstofatomen gelijk te krijgen. \[\mathrm{CO+H_2+H_2\rightarrow CH_3OH}\] Meer van dezelfde stoffen in een reactie wordt aangegeven met stoichiometrische coëfficiënten en de reactie kan dan korter worden geschreven als: \[\mathrm{CO+2H_2\rightarrow CH_3OH}\] Nu klopt de reactie ook weer in termen van massa.