普通化學/化學方程式

化學方程式是用來描述化學反應的方便、標準化系統。它包含以下資訊。

• 消耗的反應物和形成的產物的型別
• 反應物和產物的相對量
• 反應物和產物上離子的電荷
• 每種物質的物理狀態（例如，固體、液體）
• 反應條件（例如，溫度、催化劑）

最後兩點是可選的，有時會被省略。

方程式的解剖

${\hbox{H}}_{2(g)}+{\hbox{Cl}}_{2(g)}\to 2{\hbox{HCl}}_{(g)}$

氫氣和氯氣會劇烈反應生成氯化氫氣體。上面的方程式說明了這個反應。反應物氫和氯寫在了左邊，產物（氯化氫）寫在了右邊。HCl 前面的數字 2 表示每消耗 1 分子氫氣和氯氣，就會生成 2 分子 HCl。H 下標中的 2 表示每分子氫氣中含有 2 個氫原子。最後，每個物種下標的 (g) 符號表示它們是氣體。

反應物種

化學反應中的物種是一個通用術語，用來指代原子、分子或離子。一個物種可以包含多種化學元素（例如，HCl 包含氫和氯）。化學方程式中的每個物種都以

${\hbox{E}}_{x(s)}^{y}$

E是元素的化學符號，x是該元素在該物種中的原子數，y是電荷（如果它是離子），(s)是物理狀態。

括號中的符號（在每個物種下標中）表示每個反應物或產物的物理狀態。對於 ACS 樣式，狀態在基線上排版，不改變大小。

• (s) 表示固體
• (l) 表示液體
• (g) 表示氣體
• (aq) 表示水溶液（即溶解在水中）

例如，乙醇將被寫成${\hbox{C}}_{2}{\hbox{H}}_{6}{\hbox{O}}_{(l)}$，因為每個分子包含 2 個碳、6 個氫和 1 個氧原子。鎂離子將被寫成${\hbox{Mg}}^{2+}$，因為它具有雙正（“二加”）電荷。最後，銨離子將被寫成${\hbox{NH}}_{4}^{+}$，因為每個分子包含 1 個氮和 4 個氫原子，並且具有 1+ 的電荷。

係數

每個物種前面的數字具有非常重要的含義——它們表示反應原子的相對量。每個物種前面的數字被稱為係數。例如，在上面的方程式中，一個 H₂ 分子與一個 Cl₂ 分子反應生成兩個 HCl 分子。這也可以解釋為摩爾（即 1 mol H₂ 和 1 mol Cl₂ 生成 2 mol HCl）。

重要的是，質量守恆定律不被違反。方程式兩邊每種型別的原子數量必須相同。係數可用於在兩邊保持相同數量的原子

$2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}$

如果計算原子數，你會發現兩邊都有四個氫原子和兩個氧原子。這些係數允許我們平衡方程式；如果沒有它們，方程式中的原子數將不正確。平衡方程式是下一章的主題。

其他資訊

有時，方程式中會提供有關化學反應的其他資訊（例如溫度或其他反應條件）。這些資訊通常寫在方程式右邊或反應箭頭上方。一個簡單的例子是冰的融化。

${\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}+heat\to {\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}$, 可以寫成 ${\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}{\xrightarrow {heat}}{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}$

反應通常涉及催化劑，催化劑是不被消耗的加速反應的物質。催化劑通常寫在箭頭上方。一個完美的例子是光合作用。在植物細胞中，一種叫做葉綠素的物質將陽光轉化為食物。反應寫成

$6{\hbox{CO}}_{2}+6{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}+sunlight{\xrightarrow {chlorophyll}}{\hbox{C}}_{6}{\hbox{H}}_{12}{\hbox{O}}_{6}+6{\hbox{O}}_{2}$

例子

${\hbox{CH}}_{4(g)}+2{\hbox{O}}_{2(g)}\to {\hbox{CO}}_{2(g)}+2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}$	這是甲烷氣體 (CH4) 在氧氣 (O2) 中燃燒形成二氧化碳和水的方程式：分別為 CO2 和 H2O。請注意使用係數來遵守物質守恆定律。
${\hbox{Pb}}_{(aq)}^{2+}+2{\hbox{I}}_{(aq)}^{-}\to {\hbox{PbI}}_{2(s)}$	這是一個沉澱反應，其中溶解的鉛陽離子和碘陰離子結合形成固態黃色碘化鉛沉澱（一種離子固體）。
$2{\hbox{SO}}_{2(g)}+2{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{5(s)}\to 2{\hbox{SO}}_{3(g)}+4{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}$ $4{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}+{\hbox{O}}_{2(g)}\to 2{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{5(s)}$	這兩個方程式涉及一個催化劑。它們一個接一個地發生，使用五氧化二釩將二氧化硫轉化為三氧化硫。如果你仔細觀察，你會發現釩催化劑參與了反應，但並沒有被消耗掉。它既是反應物，也是產物，但它是反應發生的必要條件，使其成為催化劑。
$2{\hbox{SO}}_{2(g)}+{\hbox{O}}_{2(g)}{\xrightarrow {V_{2}O_{5}}}2{\hbox{SO}}_{3(g)}$	如果我們將這兩個方程式加在一起，我們可以取消掉兩邊都出現的項。最終的方程式更簡單，更易懂（儘管最初的一對方程式更準確地描述了反應的進行方式）。