Utilizarea săgeților de reacție în chimie

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Chimiștii reprezintă reacțiile chimice prin intermediul ecuațiilor chimice, care nu sunt altceva decât reprezentarea simbolică a ceea ce se întâmplă de fapt în timpul reacției. Într-o ecuație chimică, putem găsi reactanții în stânga, produsele în dreapta și săgeata de reacție între ei.

O săgeată de reacție este un simbol care reprezintă procesul de schimbare care are loc în timpul unei reacții chimice și arată unele caracteristici importante ale reacției . Puteți spune dacă reacția este sau nu reversibilă, dacă este în echilibru, dacă este un proces de rezonanță și multe altele. Acest lucru arată că o săgeată de reacție este mult mai mult decât o săgeată care indică de la reactanți la produse, așa că este important să învățați să recunoașteți diferențele subtile de formă, astfel încât să le puteți interpreta corect.

O prezentare generală a majorității săgeților utilizate în chimie este prezentată mai jos, împreună cu semnificația lor respectivă.

01 – Săgeata de reacție simplă

săgeți de reacție în chimie

Aceasta este cea mai simplă săgeată de reacție. Constă numai dintr-o săgeată simplă îndreptată spre dreapta și indică apariția unei reacții chimice care transformă ireversibil reactanții în produși.

Această săgeată poate fi, de asemenea, îndreptată de la dreapta la stânga sau în direcții diferite, după caz, dar reprezintă întotdeauna o reacție în care orice se află pe partea cozii devine ceea ce apare pe vârful ei.

02 – Săgețile de echilibru

Există diferite moduri de a indica faptul că o reacție chimică este reversibilă, adică poate avea loc în ambele direcții. Datorită legilor cineticii chimice, orice reacție chimică reversibilă poate ajunge în cele din urmă la echilibru în care atât reacțiile directe, cât și cele inverse au loc în aceeași viteză. Din acest motiv, reacțiile chimice reversibile sunt adesea numite echilibre chimice.

Săgeata dublă a lui Van’t Hoff

săgeți de reacție în chimie

Cea mai logică modalitate de a reprezenta o reacție chimică care poate avea loc în ambele direcții este prin combinarea a două săgeți de reacție simple îndreptate în direcții opuse. Această săgeată se numește săgeată dublă, iar primul care a folosit-o pentru a reprezenta reversibilitatea reacțiilor chimice a fost Jacobus Henricus van ‘t Hoff în 1884.

Săgeata de echilibru dinamic echilibrat

săgeți de reacție în chimie

H. Marshal a modificat săgeata dublă a lui van’t Hoff în 1902 pentru a-i simplifica scrierea. În loc să pună literalmente două săgeți simple, una peste alta, el le-a înlocuit cu două săgeți jumătăți sau săgeți cu jumătate de vârf. Acest mod de a reprezenta echilibrul chimic este mult mai comun astăzi.

Când ambele jumătăți de săgeți au aceeași lungime, se spune că atât reacțiile directe, cât și cele inverse au rate comparabile; prin urmare, în starea de echilibru, concentrațiile de reactanți și produși sunt și ele comparabile. Se poate vorbi în acest caz de un echilibru „echilibrat”.

Săgeata de echilibru dinamic sa deplasat către produse

săgeți de reacție în chimie

O variantă a săgeții de echilibru de mai sus constă într-o jumătate de săgeată mai lungă decât cealaltă. Acest lucru indică faptul că una dintre cele două reacții este mai rapidă decât cealaltă, astfel încât echilibrul favorizează una dintre cele două părți ale ecuației.

Când săgeata de sus îndreptată spre dreapta este mai lungă decât cea de jos, ne aflăm în prezența unei săgeți de echilibru care este deplasată către produse sau care favorizează produsele, deoarece reacția înainte este mai rapidă decât inversă.

Aceasta indică faptul că concentrația produselor la echilibru este considerabil mai mare decât cea a reactanților.

Săgeata de echilibru dinamic s-a deplasat către reactanți

săgeți de reacție în chimie

Săgeata de echilibru deplasată spre reactanți este opusul săgeții anterioare. În acest caz, reacția inversă este mai rapidă decât reacția directă, iar echilibrul aduce beneficii reactanților.

03 – Săgeata rezonanței

săgeți de reacție în chimie

Săgeata de rezonanță constă dintr-o săgeată cu două capete, deși uneori este reprezentată și ca o săgeată cu două jumătăți de capete pe părți opuse, așa cum se arată în imagine.

Acest tip de săgeată nu reprezintă o reacție chimică în sine, ci mai degrabă procesul de delocalizare și mișcare internă a electronilor pi într-o moleculă care transformă o structură Lewis în alta. Acest tip de proces se numește rezonanță (de unde și numele dat acestei săgeți) și este un proces complet reversibil, motiv pentru care săgeata are două vârfuri.

04 – Săgeata de reacție necunoscută

săgeți de reacție în chimie

În unele situații particulare, chimiștii cunosc reactanții de pornire și produsele unei reacții, dar nu știu ce tip de reacție are loc de fapt sau dacă este într-adevăr una sau mai multe reacții consecutive. Pentru a indica o lipsă de cunoaștere a caracteristicilor particulare ale unei reacții sau, în general, a modului în care reactanții sunt transformați în produși, se folosește o săgeată punctată.

Această săgeată este folosită și atunci când propuneți o anumită reacție ca parte a unui mecanism de reacție, dar nu știți dacă aceasta este de fapt reacția care are loc. Adică să propună pași pentru care nu există dovezi definitive sau concludente.

05 – Săgeata retrosintezei

săgeți de reacție în chimie

Săgeata de retrosinteză este adesea folosită în chimia organică sintetică și indică originea imediată a unei substanțe din alta. Această săgeată este citită ca „provine de la”, deci reacția de mai sus ar citi „A vine de la B” referindu-se la faptul că, pe o cale sintetică, substanța B este compusul sau substanța care vine imediat înainte de sinteza lui A .

Se numește săgeată de retrosinteză pentru că în chimia organică sintetică, atunci când vrei să sintetizezi un anumit compus, analiza traseului pleacă de la produsul final pe care vrei să-l obții. Astfel, se iau în considerare pașii anteriori care trebuie efectuati din spate (capătul dorit) spre față (reactivii inițiali ai sintezei).

Parcă ai fi vrut să mergi din orașul B în orașul A, dar harta se desenează trasând traseul de la destinație, A, până la origine, B.

06 – Săgeata fără reacție

săgeți de reacție în chimie

În sfârșit, pe lângă faptul că au săgeți care indică prezența diferitelor tipuri de reacții, chimiștii sunt interesați și de a reprezenta reacții care nu au loc în anumite condiții sau pur și simplu nu apar niciodată. Pentru aceste cazuri, se folosesc săgețile absenței reacției sau lipsei reacției.

Aceste săgeți pot fi interpretate ca reactanții care nu reacționează între ei sau ca reactanții care nu produc astfel de produse. De exemplu, alcoolii primari pot fi oxidați la aldehide și acizi carboxilici, dar alcoolii terțiari nu pot, indiferent cât de puternic ar fi agentul de oxidare. Dacă doriți să subliniați acest ultim fapt, ați folosi săgeata de non-reacție pentru a indica faptul că un alcool terțiar nu se oxidează.

07 – Săgețile mișcărilor electronilor

Pe lângă săgețile de reacție în sine, există și alte săgeți care sunt, de asemenea, frecvent utilizate de chimiști în ecuațiile chimice, mai ales atunci când se pune accent pe mecanismele de reacție. Acesta este cazul săgeților curbate.

Săgețile curbate sunt folosite pentru a indica clar mișcarea electronilor în timpul unei reacții chimice. În aceste cazuri, coada săgeții începe din locul în care se află electronii implicați în proces, fie că este o legătură chimică, un electron nepereche într-un radical liber sau o pereche de electroni neîmpărțită. Pe de altă parte, vârful săgeții indică atomul sau locul în care se mișcă electronul(ii).

Există două tipuri de săgeți curbate:

Cap curbat sau săgeată cu vârf complet

săgeți de reacție în chimie

Când o săgeată curbă are capul plin, indică faptul că există o mișcare a unei perechi de electroni. Această pereche de electroni poate consta dintr-o singură pereche de electroni, cum ar fi cei ai elementului A din figura de mai sus, care atacă atomul de carbon al grupării carbonil.

Pe de altă parte, perechea de electroni poate proveni și dintr-o legătură covalentă, cum ar fi electronii pi ai dublei legături a grupării carbonil din dreapta imaginii anterioare, care trec la atomul de oxigen.

Săgeată curbată cu jumătate de vârf sau cârlig

săgeți de reacție în chimie

Săgețile curbe cu jumătate de vârf, numite și săgeți cu cap de cârlig, indică mișcarea unui singur electron. Acest tip de săgeată este folosit pentru a reprezenta ruperea homolitică a legăturilor covalente, precum și atacurile radicalilor liberi asupra diferitelor molecule.

08 – Săgeată verticală specială

săgeți de reacție în chimie

Există un set de săgeți verticale de uz comun în chimie. Trei dintre ele reprezintă anumite procese de schimbare fizică, în timp ce celelalte sunt folosite pentru a reprezenta electronii aflați la anumite niveluri de energie.

săgeata de eliberare a gazului

Atunci când o reacție chimică care are loc în faza lichidă, apoasă sau solidă are ca produs un gaz, aceasta poate fi observată direct în multe cazuri, fie prin formarea de bule în interiorul unui lichid, fie prin apariția unui gaz colorat.

Deși este adesea inutil deoarece atunci când indicăm starea fizică a substanței știm deja că este un gaz, uneori simbolul sau formula chimică a gazului este însoțită de o săgeată verticală în sus care indică eliberarea acestuia.de mediu de reacție.

Săgeata pentru precipitații

Săgeata de precipitare este o săgeată verticală îndreptată în jos, reprezentând că, în majoritatea precipitațiilor, solidele care se formează sunt mai dense decât solventul și se scufundă în fund (astfel, derivând în jos).

săgeata de reflux

Refluxul este un proces experimental în care un lichid sau o soluție este încălzit până la fierbere într-un recipient prevăzut cu un condensator. Acest lucru face ca solventul să se evapore (procesul reprezentat de săgeata în sus) și apoi să se condenseze și să cadă din nou în jos (procesul reprezentat de săgeata în jos).

Săgeți pentru a reprezenta electronii

În cele din urmă, o altă utilizare comună a săgeților în chimie este reprezentarea electronilor împreună cu unul dintre numerele lor cuantice , spinul electronului. Spinul unui electron poate avea doar două valori, care sunt +1/2 și -1/2, iar acestea sunt de obicei reprezentate de săgeți cu jumătate de cap îndreptate în sus și, respectiv, în jos. Datorită principiului de excludere Pauli, doi electroni nu pot fi în același orbital de electroni și au același spin, astfel încât perechile de electroni din același orbital au întotdeauna spini opuși și sunt reprezentați ca o pereche de săgeți verticale cu vârful mediu îndreptat în sens opus. directii.

Pe lângă aceste exemple, există și alte săgeți cu utilizări foarte specifice și mai puțin frecvente, dar acestea sunt, fără îndoială, cele mai frecvent utilizate. Înțelegerea sensului său permite o mai bună interpretare a tuturor informațiilor care sunt codificate în ceva la fel de simplu aparent ca o ecuație chimică.

Referințe

-Publicitate-

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

Artículos relacionados

ce este boraxul