Monday, October 26, 2015

Chemical Reactions

Chemical ReactionsChemical Reactions App  Crazy Russian Hacker     Crazy Hacker Color Changer  Crazy Hacker Volcano
Does it run on batteries?

Darwin Dale / Photo Researchers, Inc.C5454
Flashes of light from fireflies dot summer evening skies in many parts of the United StatesButfirefly light doesncome from batteriesFireflies make light using process called bioluminescence (bi oh lew muh NE cents). In this processchemicals in the fireflybody combine in two-step process and make new chemicals and light.
Changes in Matter
When you put liquid water in freezerit changes to solid wateror iceWhen you pour brownie batter into pan and bake itthe liquid batter changes to solidtooIn both casesliquid changes to solidAre these changes the same?
Physical Changes
Recall that matter can undergo two types of changeschemical or physicalphysical change does not produce new substancesThe substances that exist before and after the change are the samealthough they might have different physical propertiesThis is what happens when liquid water freezesIts physical properties change from liquid tosolidbut the waterH2Odoes not change into different substanceWater molecules are always made up of two hydrogen atoms bonded to one oxygen atom regardless of whether they are solidliquidor gas.
Chemical Changes
Recall that during chemical changeone or more substances change into new substancesThe starting substances and the substances produced have different physical and chemical propertiesFor examplewhen brownie batter bakeschemical change occursMany of the substances in the baked brownies are different from the substances in the batterAs resultbaked brownies have physical and chemical properties that are different from those of brownie batter.
chemical change also is called chemical reactionThese terms mean the same thingA chemical reaction is process in which atoms of one or more substances rearrange to form one or more new substancesIn this lessonyou will read what happens to atoms during reaction and how these changes can be described using equations.
1. Reading CheckWhat types of properties change during chemical reaction?
Signs of Chemical Reaction
How can you tell if chemical reaction has taken placeYou have read that thesubstances before and after reaction have different propertiesYou might think thatyou could look for changes in properties as sign that reaction occurredIn fact,changes in the physical properties of colorstate of matterand odor are all signs that chemical reaction might have occurredAnother sign of chemical reaction is change in energyIf substances get warmer or cooler or if they give off light or soundit is likelythat reaction has occurredSome signs that chemical reaction might have occurred are shown in Figure 1.
Howeverthese signs are not proof of chemical changeFor examplebubbles appear when water boilsButbubbles also appear when baking soda and vinegar react andform carbon dioxide gasHow can you be sure that chemical reaction has taken placeThe only way to know is to study the chemical properties of the substances before and after the changeIf they have different chemical propertiesthen the substances have undergone chemical reaction.
1. Key Concept CheckWhat are some signs that chemical reaction might have occurred?
(tl) Royalty-Free/CORBIS, (tr) Charles D. Winters / Photo Researchers, Inc., (cl) London Scientific Films/, (cr) sciencephotos / Alamy, (bl) Brand X Pictures, (br) Dante Fenolio / Photo Researchers, Inc.
Figure 1 You can detect chemical reaction by looking for changes in properties and changes in energy of the substances that reacted.

What happens in chemical reaction?
During chemical reactionone or more substances react and form one or more newsubstancesHow are these new substances formed?
Atoms Rearrange and Form New Substances
To understand what happens in reactionfirst review substancesRecall that there aretwo types of substanceselements and compoundsSubstances have fixed arrangement of atomsFor examplein single drop of waterthere are trillions of oxygen and hydrogen atomsHoweverall of these atoms are arranged in the same waytwo atoms of hydrogen are bonded to one atom of oxygenIf this arrangement changesthe substance is no longer waterInsteaddifferent substance forms with different physical and chemical propertiesThis is what happens during chemical reactionAtoms of elements or compounds rearrange and form different elements or compounds.
Bonds Break and Bonds Form
How does the rearrangement of atoms happenAtoms rearrange when chemical bonds between atoms breakRecall that constantly moving particles make up all substances,including solidsAs particles movethey collide with one anotherIf the particles collidewith enough energythe bonds between atoms can breakThe atoms separate,rearrangeand new bonds can formThe reaction that forms hydrogen and oxygen molecules from water is shown in Figure 2.   
Adding electric energy to water molecules can cause this reactionThe added energycauses bonds between the hydrogen atoms and the oxygen atoms to breakAfter thebonds between the atoms in water molecules breaknew bonds can form between pairsof hydrogen atoms and between pairs of oxygen atoms.
1. Key Concept CheckWhat happens to atoms during chemical reaction?
Figure 2 Notice that no new atoms are created in chemical reactionThe existingatoms rearrange and form new substances.
chemical bond
an attraction between atoms when electrons are sharedtransferredor pooled
Chemical Equations
Suppose your teacher asks you to produce specific reaction in your sciencelaboratoryHow might your teacher describe the reaction to youHe or she might saysomething such as “react baking soda and vinegar to form sodium acetatewaterandcarbon dioxide.” It is more likely that your teacher will describe the reaction in the form ofchemical equationA chemical equation is description of reaction using elementsymbols and chemical formulasElement symbols represent elementsChemicalformulas represent compounds.
Element Symbols
Recall that symbols of elements are shown in the periodic tableFor examplethesymbol for carbon is CThe symbol for copper is CuEach element can exist as just oneatomHoweversome elements exist in nature as diatomic moleculestwo atoms of thesame element bonded togetherformula for one of these diatomic elements includesthe elementsymbol and the subscript 2subscript describes the number of atoms ofan element in compoundOxygen (O2and hydrogen (H2are examples of diatomicmoleculesSome element symbols are shown below the blue line in Table 1.
Table 1 Symbols and subscripts describe the type and number of atoms in an elementor compound.
Visual CheckDescribe the number of atoms in each element in the followingC,CoCOand CO2.
Chemical Formulas
When atoms of two or more different elements bondthey form compoundRecall that chemical formula uses elements’ symbols and subscripts to describe the number of atoms in compoundIf an elementsymbol does not have subscriptthe compound contains only one atom of that elementFor examplecarbon dioxide (CO2is made upof one carbon atom and two oxygen atomsRemember that two different formulasnomatter how similarrepresent different substancesSome chemical formulas are shownbelow the blue line in Table 1.
Writing Chemical Equations
chemical equation includes both the substances that react and the substances that are formed in chemical reactionThe starting substances in chemical reaction are reactants. The substances produced by the chemical reaction are products. Figure 3 shows how chemical equation is written.  

 Chemical formulas are used to describe the reactants and the productsThe reactants are written to the left of an arrowand the products are written to the right of the arrow.Two or more reactants or products are separated by plus signThe general structure for an equation is:
reactant + reactant → product + product
When writing chemical equationsit is important to use correct chemical formulas for thereactants and the productsFor examplesuppose certain chemical reaction producescarbon dioxide and waterThe product carbon dioxide would be written as CO2 and notas COCO is the formula for carbon monoxidewhich is not the same compound asCO2Water would be written as H2and not as H2O2the formula for hydrogenperoxide.
Figure 3 An equation is read much like sentenceThis equation is read as “carbonplus oxygen produces carbon dioxide.”

 Conservation of Mass
French chemist named Antoine Lavoisier (AN twan · luh VWAH see ay) (17431794)discovered something interesting about chemical reactionsIn series of experiments,Lavoisier measured the masses of substances before and after chemical reactioninside closed containerHe found that the total mass of the reactants always equaledthe total mass of the productsLavoisierresults led to the law of conservation of mass.The law of conservation of mass states that the total mass of the reactants before chemical reaction is the same as the total mass of the products after the chemical reaction

Atoms are conserved.
The discovery of atoms provided an explanation for LavoisierobservationsMass isconserved in reaction because atoms are conservedRecall that during chemicalreactionbonds break and new bonds formHoweveratoms are not destroyedand nonew atoms formAll atoms at the start of chemical reaction are present at the end ofthe reactionFigure 4 shows that mass is conserved in the reaction between bakingsoda and vinegar.

1. Key Concept CheckWhat happens to the total mass of the reactants in chemicalreaction?
Hutchings Photography/ Digital Light Source
Figure 4 As this reaction takes placethe mass on the balance remains the same,showing that mass is conserved.
Is an equation balanced?
How does chemical equation show that atoms are conservedAn equation is writtenso that the number of atoms of each element is the sameor balancedon each side ofthe arrowThe equation showing the reaction between carbon and oxygen thatproduces carbon dioxide is shown belowRemember that oxygen is written as O2because it is diatomic moleculeThe formula for carbon dioxide is CO2.
Is there the same number of carbon atoms on each side of the arrowYesthere is one carbon atom on the left and one on the rightCarbon is balancedIs oxygen balanced?

There are two oxygen atoms on each side of the arrowOxygen also is balancedThe atoms of all elements are balancedThereforethe equation is balanced.

You might think balanced equation happens automatically when you write the symbols and formulas for reactants and productsHoweverthis usually is not the caseFor examplethe reaction between hydrogen (H2and oxygen (O2that forms water (H2Ois shown below.
Count the number of hydrogen atoms on each side of the arrowThere are twohydrogen atoms in the product and two in the reactantsThey are balancedNow countthe number of oxygen atoms on each side of the arrowDid you notice that there are two oxygen atoms in the reactants and only one in the productBecause they are notequalthis equation is not balancedTo accurately represent this reactionthe equation needs to be balanced.

Balancing Chemical Equations
When you balance chemical equationyou count the atoms in the reactants and theproducts and then add coefficients to balance the number of atomscoefficient is anumber placed in front of an element symbol or chemical formula in an equationIt is the number of units of that substance in the reaction For examplein the formula 2H2Othein front of H2is coefficientThis means that there are two molecules of water in the reactionOnly coefficients can be changed when balancing an equationChangingsubscripts changes the identities of the substances that are in the reaction.
If one molecule of water contains two hydrogen atoms and one oxygen atomhow manyand atoms are in two molecules of water (2H2O)? Multiply each by 2.
Image of a chemical equation
When no coefficient is presentonly one unit of that substance takes part in the reaction.Table 2 shows the steps of balancing chemical equation.
Table 2 Balancing Chemical Equation
Visual CheckIn row abovewhich element is not balancedIn the top of row 3,which element is not balanced?
from Latin produceremeans “bring forth
Lesson Review
Visual Summary
chemical reaction is process in which bonds break and atoms rearrangeformingnew bonds.
chemical equation uses symbols to show reactants and products of chemicalreaction.
The mass and the number of each type of atom do not change during chemicalreactionThis is the law of conservation of mass.

Lesson Assessment
Use Vocabulary
1. Define reactants and products.
Understand Key Concepts
2. Which is sign of chemical reaction?
A. chemical properties change
B. physical properties change
C. gas forms
D. solid forms
3. Explain why subscripts cannot change when balancing chemical equation.
4. Infer Is the reaction below possibleExplain why or why not.
H2O + NaOH → NaCl + H2
5. How many carbon atoms react in this equation?
2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
6. The chemical equation below is unbalanced.
Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Which is the correct balanced chemical equation?
A. Zn + H2Cl2 → ZnCl2 + H2
B. Zn + HCl → ZnCl + H
C. 2Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
D. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
7. When iron combines with oxygen gas and forms rustthe total mass of the products
A. depends on the reaction conditions.
B. is less than the mass of the reactants.
C. is the same as the mass of the reactants.
D. is greater than the mass of the reactants.
Interpret Graphics
8. Describe the reaction below by listing the bonds that break and the bonds that form.

Image of a chemical reaction: 2Na + Cl2 -> 2NaCl
9. Interpret Copy and complete the table to determine if this equation is balanced:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Is this reaction balancedExplain.

Table labeled Numbers of Atoms in the Balanced Chemical Equation
Critical Thinking
10. Balance this chemical equationHintBalance Al last.
11. Analyze student observed chemical reaction and collected the following data:

Table for recording a chemical reaction
The student concludes that mass was not conserved in the reactionExplain why this isnot valid conclusionWhat might explain the difference in mass?
12. Explain Observations How did the discovery of atoms explain the observation that the mass of the products always equals the mass of the reactants in reaction?
13. Explain how atoms and energy are conserved in chemical reaction.
Writing in Science
14. Write Instructions that explain the steps in balancing chemical equationUse thefollowing equation as an example.
MnO2 + HCl → MnCl2 + H2O + Cl2