Was ist eine Molekulargleichung?

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Eine Molekülgleichung ist eine Art chemische Gleichung, die verwendet wird, um Reaktionen darzustellen, an denen ionische Verbindungen beteiligt sind, in denen die ionischen Verbindungen jedoch durch ihre Formel als neutrale Moleküle und nicht als entgegengesetzt geladene Ionen dargestellt werden.

Wenn wir eine Molekülgleichung ausgleichen, berücksichtigen wir alle chemischen Spezies, die im Reaktionsmedium vorhanden sind, auch wenn sie nicht direkt an der betreffenden Reaktion teilnehmen. Die Molekülgleichung stellt gewissermaßen das Gegenpol zur Netto-Ionengleichung dar, in der nur die an der Reaktion beteiligten Ionen und nicht die Zuschauer-Ionen dargestellt werden.

Bedeutung der Molekulargleichung

Die Molekulargleichung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktanten und ionischen Produkte so dargestellt werden, wie sie erhalten würden, wenn sie nicht in Lösung wären, d. h. in Form von neutralen ionischen Salzen. In diesem Sinne sind diese Gleichungen besonders geeignet, um stöchiometrische Berechnungen in Bezug auf Mengen an Reaktanten und Produkten, begrenzende Reagenzien und Reaktionsausbeuten durchzuführen; Diese können beispielsweise komplizierter sein, wenn nur die Netto-Ionengleichung vorliegt .

Molekulare Gleichungsdefinition
Festes Kaliumpermanganat, eine häufige Verbindung in molekularen Oxidations-Reduktions-Gleichungen

Der andere Vorteil der Molekülgleichung besteht darin, dass wir jederzeit wissen, welche Ionen im Reaktionsmedium vorhanden sind, zusätzlich zu denen, die aktiv in die uns interessierende Reaktion eingreifen. Dies ist besonders nützlich, wenn unter anderem mögliche Nebenreaktionen wie Oxidations-Reduktions-Reaktionen oder Fällungsreaktionen berücksichtigt werden.

Grenzen molekularer Reaktionen

Obwohl sie für stöchiometrische Berechnungen sehr nützlich ist, zeigt die Molekulargleichung nicht klar, wie ionische Reaktionen in Lösung tatsächlich ablaufen. Dies liegt daran, dass die meisten ionischen Verbindungen in ionischen Auflösungsreaktionen in ihre konstituierenden Ionen dissoziiert werden; selbst in Fällen, in denen dies nicht der Fall ist, sind es tatsächlich die freien Ionen, die tatsächlich an der Reaktion beteiligt sind, und nicht Zuschauerionen, undissoziierte Spezies oder andere Verbindungen, die vorhanden sein können.

Darstellung der chemischen Reaktionen ionischer Verbindungen

Die Molekulargleichung ist nur eine von drei Möglichkeiten, chemische Gleichungen mit ionischen Verbindungen in Lösung darzustellen. Die anderen beiden Formen sind die oben erwähnte Nettoionengleichung und die Gesamtionengleichung.

Molekulargleichung vs. Nettoionengleichung

Die Nettoionengleichung ist das Gegenteil einer molekularen Gleichung. Dabei werden alle neutralen oder ionischen chemischen Spezies, die nicht direkt in die interessierende Reaktion eingreifen, aus der Gleichung eliminiert. Diese Reaktionen zeigen deutlicher, wie eine Reaktion mit Ionen abläuft.

Molekülgleichung vs. Gesamtionengleichung

Die Gesamtionengleichung liegt auf halbem Weg zwischen der Nettoionengleichung und der Molekulargleichung. Dies zeigt ionische Spezies, die in ihre konstituierenden Ionen dissoziiert sind, stellt sie jedoch eher zusammen als frei dar, da sie tatsächlich in Lösung sind.

Anpassung molekularer Gleichungen

Molekulare Gleichungen können auf unterschiedliche Weise angepasst oder ausgeglichen werden. Zunächst einmal kann die Molekülgleichung dadurch, dass alle Spezies so dargestellt werden, als wären sie neutrale Moleküle, durch Versuch und Irrtum ausgeglichen werden, ohne dass die Ladungserhaltung berücksichtigt werden muss, sondern nur die Materieerhaltung.

Allerdings ist die Trial-and-Error-Einstellung bei Oxidations-Reduktions-Reaktionen oft schwierig und mehrdeutig, so dass es vorzuziehen ist, auf andere Einstellungsmodi zurückzugreifen, wie z. B. die algebraische Methode (unter Verwendung von Gleichungssystemen). Die gebräuchlichste Methode zur Anpassung molekularer Gleichungen ist jedoch die Gesamtionengleichung oder die Nettoionengleichung.

Im letzteren Fall beinhaltet das Verfahren die Zugabe der geeigneten Gegenionen zu jedem an der Reaktion beteiligten Ion, um die gesamte Ionengleichung zu erhalten; dann verbinden sich die Ionen zu den neutralen „molekularen“ Verbindungen.

Beispiele für molekulare Gleichungen

Hier sind einige Beispiele für molekulare Gleichungen für verschiedene Arten von ionischen chemischen Reaktionen, zusammen mit der jeweiligen Netto-Ionengleichung, um die Unterschiede zu veranschaulichen.

Beispiel 1: Säure-Base-Reaktion zwischen Schwefelsäure und Natriumhydroxid

Die eingestellte molekulare Reaktion der Reaktion zwischen H 2 SO 4 und NaOH ist:

Beispiel für molekulare Gleichungen

Beachten Sie, dass gezeigt wird, dass alle Arten assoziiert sind, obwohl sowohl Schwefelsäure als auch Natriumhydroxid und das resultierende Natriumsulfat starke Elektrolyte sind, die in Wasser dissoziiert gefunden werden.

Im Gegensatz zu dieser Molekülgleichung ist die Netto-Ionengleichung derselben Reaktion gegeben durch:

Beispiel für molekulare Gleichungen

Wie man sieht, findet trotz der Tatsache, dass die erste Gleichung darauf hinzudeuten scheint, dass die stattfindende Reaktion die Bildung eines Salzes ist, tatsächlich eine Neutralisationsreaktion zwischen den sauersten Spezies statt, die in wässriger Lösung auftreten können , die Hydroniumionen (H 3 O + ) aus der Reaktion zwischen Schwefelsäure und Wasser und Hydroxidionen (OH ) aus der Dissoziation von Natriumhydroxid.

Eine alternative Möglichkeit, dieselbe chemische Gleichung darzustellen, ist:

Beispiel für molekulare Gleichungen

Beispiel 2: Redoxreaktion zwischen Kaliumpermanganat und Kaliumiodid in basischem Medium

Dies ist ein typisches Beispiel einer chemischen Oxidations-Reduktions-Reaktion, die durch Versuch und Irrtum schwer einzustellen ist. Die angepasste Molekulargleichung lautet in diesem Fall:

Beispiel für molekulare Gleichungen

Stattdessen ist die Nettoionengleichung für dieselbe Reaktion gegeben durch:

Beispiel für molekulare Gleichungen

Dabei ist zu beachten, dass Mangandioxid wasserunlöslich ist, sich also als Feststoff in den Produkten bildet.

Beispiel 3: Fällungsreaktion zwischen Silbernitrat und Natriumchlorid

Fällungsreaktionen sind einige der am einfachsten zu verstehenden und anzupassenden, sowohl in Form von Molekulargleichungen als auch in Form von Netto-Ionengleichungen. Bei der Reaktion zwischen Silbernitrat und Natriumchlorid reagieren diese Verbindungen zu Silberchlorid, das aufgrund seiner Unlöslichkeit ausfällt, und Natriumnitrat, das in Lösung bleibt. Die Molekulargleichung lautet:

Beispiel für molekulare Gleichungen

Andererseits unterstreicht die Nettoionengleichung die Tatsache, dass tatsächlich nur Silber- und Chloridionen reagieren, während Natrium- und Nitrationen nur Zuschauer sind:

Beispiel für molekulare Gleichungen

Verweise

Chang, R. (2021). Chemie (11. Aufl .). MCGRAW HILL BILDUNG.

Molekulargleichung (Chemie) . (2017, 12. Juni). spezialisierte Glossare. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/ecuacion-molecular

Molekulare, vollständige Ionen- und Nettoionengleichungen . Khan Akademie. https://en.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equations

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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