Реакция соединения

Атомы стремятся достичь стабильного состояния, т. е. состояния с наименьшей энергией. Атомы взаимодействуют друг с другом, чтобы достичь конфигурации электронного октета во внешних электронных слоях. Таким образом соединяются атомы металла с атомами неметалла, а также атомы неметалла с атомами другого неметалла. Процесс соединения веществ называется реакцией соединения.

Вода (при обычных условиях – жидкий оксид) образуется из двух газообразных веществ – водорода и кислорода. В научно-популярном центре Ahhaa эта реакция демонстрируется публике – смесь этих газов поджигается, и процесс идёт со взрывом.

$2 {\mathrm{H}}_{\mathrm{2\; (г)}} + {\mathrm{O}}_{\mathrm{2\; (г)} } \to 2 {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\mathrm{(}\mathrm{ж}\mathrm{)}}$

Сера – твёрдое жёлтое вещество, которое часто встречается в вулканических зонах. При горении серы образуется ядовитый диоксид серы (SO₂).

$\mathrm{S} + {\mathrm{O}}_2 \to {\mathrm{SO}}_2$

При горении металлов образуются оксиды металлов.

$\mathrm{4\; Li} + {\mathrm{O}}_2 \to {\mathrm{2\; Li}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{2\; Ca} + {\mathrm{O}}_2 \to \mathrm{2\; CaO}$

$\mathrm{2\; Mg} + {\mathrm{O}}_2 \to \mathrm{2\; MgO}$

Из алюминия изготавливаются, к примеру, банки для напитков. Алюминий, измельчённый до состояния порошка, горит ярким пламенем, и образуется оксид алюминия (Al₂O₃).

$\mathrm{4\; Al} + {\mathrm{3\; O}}_2 \to {\mathrm{2\; Al}}_2{\mathrm{O}}_3$

Порошкообразное железо горит практически так же как алюминий. Для горения порошкообразного железа характерно большое количество искр и этот эффект применяется в бенгальских огнях. Эти искры – на самом деле маленькие кусочки железа (которые входят в состав нанесённой на металлический стержень твёрдой пиротехнической смеси). При горении бенгальского огня кусочки железа разлетаются во все стороны в результате теплового расширения металлического стержня, ломающего при этом пиротехническую смесь.

$\mathrm{4\; Fe} + {\mathrm{3\; O}}_2 \to {\mathrm{2\; Fe}}_2{\mathrm{O}}_3$

Составление уравнений реакций начинается с записи формул веществ, вступающих в реакцию и образующихся в её ходе. Чтобы закон сохранения вещества соблюдался, и все вступившие в реакцию атомы никуда не исчезли, следует найти и расставить коэффициенты в уравнении реакции. Для примера используем уже знакомую нам реакцию образования воды, исходными веществами которой являются водород и кислород.

Количество атомов одного элемента в левой части уравнения должно быть равно количеству атомов этого элемента в правой части уравнения. Согласно этому написанию, число атомов водорода в левой и правой частях уравнения равно 2, но число атомов кислорода в правой части – 1, а в левой – 2. Для того, чтобы атомов кислорода в правой части стало два, нужно поставить коэффициент 2 перед формулой молекулы воды.

Теперь число атомов кислорода в обеих частях уравнения одинаково, но число атомов водорода в правой части уравнения в два раза превышает число в левой части. Для уравнивания реакции в этом случае необходимо выставить коэффициент 2 перед водородом в левой части уравнения.

С расставленными коэффициентами реакция оказывается уравновешенной: атомов водорода 4 как со стороны исходных веществ, так и продуктов, а атомов кислорода – по два в обеих частях уравнения.