Cheminių lygčių balansavimas: metodai ir pavyzdžiai
Cheminių lygčių balansavimas reiškia, kad visi elementai, esantys šioje lygtyje, turi tokį patį atomų skaičių kiekvienoje pusėje. Siekiant šio tikslo, reikia naudoti balansavimo metodus, skirtus kiekvienai reakcijoje esančiai rūšiai tinkamus stechiometrinius koeficientus priskirti.
Cheminė lygtis yra tai, kas simbolizuoja, kas vyksta cheminės reakcijos metu tarp dviejų ar daugiau medžiagų. Reagentai tarpusavyje sąveikauja ir, priklausomai nuo reakcijos sąlygų, kaip produktas bus gaunamas vienas ar daugiau skirtingų junginių.
Apibūdinant cheminę lygtį, reikia atsižvelgti į šiuos dalykus: Pirma, reaguojančios medžiagos yra parašytos kairėje pusėje, po kurios eina vienakryptis rodyklė arba dvi priešingos horizontalios rodyklės, priklausomai nuo reakcijos tipo. kailis
Cheminių lygčių balansavimo metodai
Atsižvelgiant į tai, kad žinomi reagentai ir produktai, ir kad jų formulės yra teisingai išreikštos pusėje, kuri atitinka juos, mes toliau deriname lygtis pagal šiuos metodus.
Cheminių lygčių balansavimas bandymų ir klaidų metu (taip pat vadinamas patikrinimu ar bandymu)
Jis pagrįstas reakcijos stechiometrija ir bando išbandyti skirtingus koeficientus, kad būtų galima subalansuoti lygtį, kol pasirenkami mažiausi įmanomi sveiki skaičiai, su kuriais abiejų pusių yra gaunamas vienodas kiekvieno elemento atomų skaičius reakcijos.
Reagento arba produkto koeficientas yra skaičius, kuris yra prieš jo formulę, ir tai yra vienintelis skaičius, kurį galima keisti lyginant lygtį, nes keičiant formulių abonementus būtų pakeistas junginio tapatumas aptariama.
Skaičiuokite ir palyginkite
Nustačius kiekvieną reakcijos elementą ir įdėjus jį į teisingą pusę, mes skaičiuojame ir lyginame kiekvieno lygtyje esančio elemento atomų skaičių ir nustatome tuos, kurie turi būti subalansuoti.
Tada toliau tęsiame kiekvieno elemento balansavimą (vieną kartą), pateikdami visus koeficientus prieš kiekvieną formulę, kurioje yra nesubalansuotų elementų. Dažniausiai metaliniai elementai yra subalansuoti, tada nemetaliniai elementai ir galiausiai deguonies ir vandenilio atomai.
Tokiu būdu kiekvienas koeficientas daugina visus ankstesnio formulės atomus; taigi, kai vienas elementas yra subalansuotas, kiti gali nesubalansuoti, tačiau tai koreguojama, kai reakcija yra subalansuota.
Galiausiai, tai patvirtina paskutinis skaičius, kad visa lygtis teisingai subalansuota, tai yra, kad ji laikosi materijos išsaugojimo įstatymo.
Cheminių lygčių algebrinė pusiausvyra
Norėdami naudoti šį metodą, nustatoma procedūra, skirta gydyti cheminių lygčių koeficientus kaip nežinomus sistemos, kuri turi būti išspręsta.
Pirma, tam tikras reakcijos elementas laikomas nuoroda, o koeficientai pateikiami kaip raidės (a, b, c, d ...), kurios atstovauja nežinomus, pagal kiekvieno elemento esamas atomas kiekvienoje molekulėje (jei rūšyje nėra šio elemento „0“).
Gavus šią pirmąją lygtį, nustatomos kitų reakcijoje esančių elementų lygtys; bus lygios lygtys, nes šioje reakcijoje yra elementų.
Galiausiai, nežinomieji nustatomi vienu iš algebrinių redukcijos, išlyginimo ar pakeitimo metodų ir gaunami teisingai subalansuotos lygtys.
Balansavimo redokso lygtys (jonų elektronų metodas)
Pirma, bendroji (nesubalansuota) reakcija dedama į joninę formą. Tada ši lygtis suskirstyta į dvi pusines reakcijas, oksidaciją ir sumažinimą, kiekvieną balansavimą pagal atomų skaičių, jų tipą ir įkrovimus.
Pavyzdžiui, reakcijoms, atsiradusioms rūgščioje terpėje, pridedamos H2O molekulės, kad subalansuotų deguonies atomus ir H + būtų pridėtas, kad subalansuotų vandenilio atomus.
Priešingai, šarminėje terpėje vienodas skaičius H + jonų kiekvienam H + jonui pridedamas prie lygių OH-jonų, o H + ir OH- jonai kartu suformuoja H 2 O molekules.
Pridėti elektronų
Tada jūs turite pridėti tiek elektronų, kiek reikia balansuoti mokesčius, po to, kai pusiausvyrosite kiekvieną pusę.
Po kiekvienos pusinės reakcijos sukimosi, jos pridedamos ir baigiamos baigiant galutinę lygtį bandymu ir klaidomis. Tuo atveju, jei dviejų pusių reakcijų elektronų skaičius skiriasi, vienas arba abu turi būti dauginami iš koeficiento, kuris yra lygus šiam skaičiui.
Galiausiai, reikia patvirtinti, kad lygtis apima tą patį atomų ir to paties tipo atomų skaičių, be to, jie turi tas pačias sąnaudas abiejose pasaulinės lygties pusėse.
Balansuojančių cheminių lygčių pavyzdžiai
Pirmasis pavyzdys
Tai yra subalansuotos cheminės lygties animacija. Fosforo pentoksidas ir vanduo paverčiami fosforo rūgštimi.
P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).
Antrasis pavyzdys
Jūs turite etano degimo reakciją (nesubalansuota).
C2H6 + O2 → CO 2 + H20
Taikant bandymų ir klaidų metodą, siekiant jį subalansuoti, pastebima, kad nė vienas iš elementų neturi vienodo skaičiaus atomų abiejose lygties pusėse. Taigi, pradedame subalansuoti anglies kiekį, pridedant du stechiometrinius koeficientus, kurie pridedami prie gaminio šono.
C2H6 + O2 → 2CO2 + H20
Anglis buvo subalansuota abiejose pusėse, todėl mes tęsiame vandenilio pusiausvyrą, pridedant tris prie vandens molekulės.
C2H6 + O2 → 2CO2 + 3H2O
Galiausiai, kadangi lygiagretės pusėje yra septyni deguonies atomai ir tai yra paskutinis subalansuotinas elementas, frakcinis skaičius 7/2 dedamas prieš deguonies molekulę (nors dažniausiai yra naudingi visi koeficientai).
C2H6 + 7 / 2O2 → 2CO2 + 3H2O
Tada patikrinama, ar kiekvienoje lygties pusėje yra toks pat anglies atomų (2), vandenilio (6) ir deguonies (7) skaičius.
Trečiasis pavyzdys
Geležies oksidacija dichromato jonais vyksta rūgščioje terpėje (nesubalansuota ir joninė forma).
Fe2 + + Cr2O7 2- → Fe3 + + Cr3 +
Taikant jonų elektronų metodą jo balansavimui, jis padalintas į dvi pusės reakcijas.
Oksidacija: Fe2 + → Fe3 +
Sumažinimas: Cr 2 O 7 2- → Cr3 +
Kadangi geležies atomai jau yra subalansuoti (1: 1), į produktų pusę pridedamas elektronas, kad būtų subalansuotas įkrovimas.
Fe2 + → Fe3 + + e-
Dabar Cr atomai yra subalansuoti, pridedant dvi lygtis į dešinę pusę. Tuomet, kai reakcija vyksta rūgštinėje terpėje, į šoną dedamos septynios H 2 O molekulės, kad subalansuotų deguonies atomus.
Cr207 2- → 2Cr3 + + 7H2O
Norint subalansuoti H atomus, prie reagentų pusės pridedami keturiolika H + jonų ir, išlyginus medžiagą, įkrovos yra subalansuotos pridėjus šešis elektronus toje pačioje pusėje.
Cr207 2- + 14H + + 6– → 2Cr3 + + 7H2O
Galiausiai pridedamos abi pusinės reakcijos, tačiau kadangi oksidacijos reakcijoje yra tik vienas elektronas, visa tai turi būti padauginta iš šešių.
6Fe2 + + Cr2O7 2- + 14H + + 6– → Fe3 + + 2Cr3 + + 7H2O + 6–
Galiausiai, elektronai turi būti pašalinti abiejose pasaulinės jonų lygties pusėse, patikrinant, ar jų įkrovimas ir medžiaga yra teisingai subalansuoti.
