Ühinemis­reaktsioon

  • Kuidas saadakse liitaineid?
  • Mis on reaktsioonivõrrandi tasakaalustamine?
Seotud sisu
Muud tegevused

Liitainete tekkimine

Lihtaineid on looduses üpris vähe. Metsast või kaevandus­karjäärist ei leia puhast rauda ega alumiiniumi, rääkimata väga reageerimis­võimelisest naatriumist. Need ja enamiku teiste elementide lihtained reageerivad teiste ainetega, peamiselt hapnikuga, ning moodustavad ühendeid ehk liitaineid.

Üks tähtsamaid rauamaake on punakas­pruun hematiit, mis koosneb peamiselt raud(III)oksiidist.
Seotud sisu
Muud tegevused

Ühinemisreaktsioon

Aatomid soovivad saavutada püsivat olekut, kus neil oleks võimalikult madal energia. Aatomid reageerivad omavahel, et saavutada täielikult täidetud väline elektronkiht (vt ptk 2.2). Nii ühinevad omavahel metalli- ja mittemetalliaatomid, aga ka mitmesugused mittemetallid. Ainete liitumine on ühinemis­reaktsioon.

Ühinemisreaktsioon on keemiline reaktsioon, milles ained omavahel ühinevad ning moodustavad uue aine.

Äikese ajal toimub ühinemisreaktsioon õhu­lämmastiku ja -hapniku vahel ning moodustuvad oksiidid NO ja NO2 ning lihtaine O3.
  • C + O2 → CO2
  • CaCO3 → CaO + CO2
Seotud sisu
Muud tegevused

Lihtaine põlemisreaktsioon kui ühinemisreaktsioon

Mittemetallide põlemisel tekivad mittemetalli­oksiidid. Näiteks vesi kui tavatingimustes vedel oksiid tekib kahe vesiniku­molekuli (H2) ja ühe hapniku­molekuli (O2) ühinemisel. Teadus­keskuses Ahhaa demonstreeritakse seda reaktsiooni plahvatusega, selleks süüdatakse nende gaaside segu.

2H2 + O2 → 2H2O

LZ-129 Hindenburg oli Saksamaa tsepeliini tüüpi õhulaev. Hindenburg oli suurim õhulaev, mille inimkond on eales ehitanud. Õhulaeva õhkutõstmiseks ja õhus püsimiseks kasutati ligikaudu 200 000 kuupmeetrit vesinikku. Segus hapnikuga on vesinik plahvatusohtlik gaas. Vesiniku plahvatus sai saatuslikuks ka Hindenburgile.

Väävel on kollane tahke aine, mida leidub tihti vulkaanilistes piir­kondades. Väävli põlemisel tekib mürgine väävel­dioksiid (SO2).

S + O2 → SO2

Vulkaan Ijen asub Indoneesias. Väävli (kollane aine fotol) põlemisel tekib SO2.
Väävli lihtaine valem on tegelikult S8, kuna väävlimolekul koosneb kaheksast väävliaatomist. Reaktsioonivõrrand oleks sellisel juhul S8 + 8O2 → 8SO2, kuid lihtsuse mõttes sellist kuju enamasti ei kasutata.

Metallide põlemisel tekivad metalli­oksiidid. Leelis- ja leelismuld­metallid reageerivad hapnikuga väga kergesti.

4Li + O2 → 2Li2O

2Ca + O2 →2CaO

2Mg + O2 → 2MgO

Baariumi saab lõigata rauasaega. Saagimise käigus tekib baariumi­pulber, mis süttib õhu käes põlema. Toimub reaktsioon 2Ba + O2 → 2BaO.

Alumiiniumist detailid, nt foolium või ehitusdetailid, ei põle, ent pulbristatud alumiinium põleb ereda leegiga ning tekib alumiinium­oksiid (Al2O3).

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Samamoodi kui alumiinium, põleb ka raua­pulber. Rauapulbri põlemisel tekivad sädemed ja tavaliselt annabki säraküünaldele sädeluse rauapulber. Säraküünla sädemed on peamiselt väikesed põlevad rauatükid, mis lendavad laiali hapnikku sisaldavate ühendite lagunemisreaktsioonil tekkivate gaaside mõjul.

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

Säraküünalde koostises on rauapuru, mille põlemisel tekivad sädemed.​
  • Mittemetalli ühinemisel hapnikuga tekib metallioksiid.
  • Vesiniku põlemissaadus on vesi.
  • Leelismetallid hapnikuga ei reageeri.
  • Alumiinium- ja rauapulber põlevad leegiga.
Seotud sisu
Muud tegevused

Reaktsioonivõrrandi koostamine ja tasakaalustamine

Reaktsioonivõrrandite koostamine algab reaktsioonis osalevate ainete valemite kirja­panemisega. Näiteks reageerivad omavahel vesinik ja hapnik ning tekib vesi.

Keemilistes reaktsioonides kehtib aine massi jäävuse seadus, mistõttu aatomite koguarv reaktsiooni käigus ei muutu. Seega peab reaktsiooni­võrrandi vasakul poolel olema ühe elemendi aatomeid sama palju kui paremal poolel. Seetõttu tuleb elementide aatomite arvud reaktsiooni­võrrandi vasakul ja paremal poolel võrdsustada ehk tasa­kaalustada. Selleks kirjutatakse ainete valemite ette kordajad.

H2 + O2 → H2O

Vee tekkereaktsiooni näites on praegu nii võrrandi vasakul kui ka paremal poolel 2 vesinikuaatomit, kuid hapnikuaatomeid on vasakul poolel 2 ja paremal 1. Selleks, et ka võrrandi paremal poolel oleks 2 hapniku­aatomit, tuleb kordaja 2 kirjutada vee­molekuli ette.

H2 + O2 → 2H2O

Nüüd on hapnikuaatomite arv võrdne, ent vesinikuaatomeid on võrrandi paremal poolel kaks korda rohkem. Reaktsioonivõrrandi tasakaalu viimiseks tuleb lisada võrrandi vasakule poolele vesiniku ette kordaja 2.

2H2 + O2 → 2H2O

Leitud kordajatega võrrand on tasa­kaalus: vesinikuaatomeid on nii lähte­ainete kui ka saaduste poolel 4, hapniku­aatomeid on mõlemal poolel 2.

Vesiniku ja hapniku tasakaalustatud reaktsioonivõrrand.

Mõtle

Miks on vaja reaktsiooni­võrrandeid tasakaalustada?

Al +O2 →Al2O3

H2 +  Br2  →  HBr

Zn +  O2  →  ZnO

Seotud sisu
Muud tegevused

Ma tean, et

  • Ühinemisreaktsioon on keemiline reaktsioon, milles ained omavahel ühinevad ning moodustavad uue aine. Ühinemis­reaktsioon on näiteks liht­ainete põlemine.
  • Reaktsioonivõrrandi tasa­kaalustamine on aatomite arvu võrdsustamine reaktsioonivõrrandi vasakul (lähteainete) ja paremal (saaduste) poolel.
  • Reaktsioonivõrrandi kordaja on suurus, mis näitab aineosakeste arvu või arvude suhet reaktsioonis.
Seotud sisu
Muud tegevused

Küsimused ja ülesanded

  1. Mitu saadust on ühinemis­reaktsioonil?
  2. Miks on vaja reaktsiooni­võrrandeid tasakaalustada?
  3. Too üks näide metallilise ja mitte­metallilise lihtaine ning üks näide kahe mittemetallilise lihtaine ühinemisreaktsiooni kohta.
  4. Kirjuta ja tasakaalusta äikese põhjustatud hapniku ja lämmastiku ühinemisreaktsioon.
Seotud sisu
Muud tegevused