- Lépések
- Írja be a kiegyensúlyozatlan egyenletet
- Tekintse át a sztöchiometrikus együtthatókat és az aláírásokat
- Az atomok kiegyensúlyozása először a legkisebb arányban
- Egyensúly az oxigénatomok által
- Végül kiegyensúlyozza a hidrogénatomokat
- Példák
- Feladatok
- 1. Feladat
- 2. gyakorlat
- 3. gyakorlat
- 4. gyakorlat
- Irodalom
A próba-hiba kiegyensúlyozás egy próba-hiba módszerből áll, amelynek célja annak biztosítása, hogy az anyag megmaradjon egy adott reakció kémiai egyenletében; vagyis a reagensek és termékek atomszámának kiegyenlítése. Így nem tűnnek el, és nem hoznak létre atomokat a vékony levegőből.
A rohanástól függően ez általában egy szórakoztató művelet, amely megerősíti a sztöchiometrikus együtthatók és az indexek megértését. Bár nem tűnik úgy, a próba és a hiba sok olyan koncepció elsajátítását foglalja magában, amelyeket szinte tudattalanul alkalmaznak a kémiai gyakorlatokra.
A kémiai egyenlet kísérleti és hibaelhárításával történő kiegyensúlyozása olyan, mintha megpróbálnánk kiegyenlíteni a láncfűrészt a levegőben. Kép: michael maggiore, a Pixabay-től
Így a kiegyensúlyozás olyan erőfeszítésekre emlékeztet, amelyeket tenni kellene a fűrészpálya (vagy fűrészpálya) szintbe állítása érdekében, úgy, hogy egyik oldal sem esik egyik oldalra, míg a másik fel nem emelkedik. Egy skála ezt is tökéletesen illusztrálja.
Amint tapasztalata van, ezt az egyensúlyozást mentálisan is meg lehet valósítani, mindaddig, amíg a kémiai egyenlet nem túl bonyolult. A rossz hinta teljesen megsemmisíti a reakció értelmezését, ezért elengedhetetlen, hogy nyugodtan tegyük, hogy elkerüljük az étkezési hibákat.
Lépések
Írja be a kiegyensúlyozatlan egyenletet
Függetlenül attól, hogy milyen kiegyenlítésre van szükség, mindig a kéznél lévő kiegyensúlyozatlan egyenlettel kell kezdenie. Hasonlóképpen fontos tisztázni annak elemeit. Tegyük fel a következő kémiai egyenletet:
A + B → 3C + D
Ahol az A, B, C és D molekulák. Ezt az egyenletet nem lehet kiegyensúlyozni, mert semmit sem mond nekünk atomjairól. Az atomok kiegyensúlyozottak, nem a molekulák.
Mind A, B és D sztöchiometrikus együtthatója 1, míg C értéke 3. Ez azt jelenti, hogy 1 molekula vagy mól A reagál egy molekulával vagy B molekulával, így 3 molekulát vagy molekulatömeg C-t és egy molekulát állít elő. vagy D molekula. Amikor az atomokat megmutatjuk, bevezetjük a sztöchiometrikus alindexeket.
Tekintse át a sztöchiometrikus együtthatókat és az aláírásokat
Tegyük fel most a következő egyenletet:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
A sztöchiometrikus aláírók megmutatják nekünk, hogy az egyes elemek hány atomja alkotja a molekulát, és ezeket felismerjük, mivel ezek egy atom jobb oldalán a legkisebbek. Például, CH 4 egy szénatommal (bár a 1 nem szerepel), és négy hidrogénatomot.
Az atomok kiegyensúlyozása először a legkisebb arányban
Szerint a kiegyensúlyozatlan fenti egyenlet, a szén a minor atom: ez része egyetlen reagens (CH 4), és egyetlen termék (CO 2). Ha megnézzük, van egy C atom mind a reagensek, mind a termékek oldalán.
Egyensúly az oxigénatomok által
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Az indexeket nem változtathatjuk meg, hanem csak a sztöchiometrikus együtthatókat az egyenlet kiegyensúlyozása érdekében. A jobb oldalon több oxigén van, tehát megpróbálunk hozzáadni egy együtthatót az O 2-hoz:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 vagy 3
Nem akarjuk befolyásolni a CO 2 együtthatóját, mert ez kiegyensúlyozatlanná a C atomokat, majd megváltoztatjuk a H 2 O együtthatót:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 vagy 4
Végül kiegyensúlyozza a hidrogénatomokat
Miután kiegyenlítettük az oxigénatomokat, végül kiegyensúlyoztuk a hidrogénatomokat. Ezek többször is a végén kiegyensúlyozottak.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H, 4H
Tehát az egyenletet próba-hiba kiegyensúlyozta. Ezeknek a lépéseknek a sorrendje nem mindig teljesül.
Példák
Az alábbiakban látható a kiegyensúlyozott egyenletek annak igazolására, hogy atomjainak száma megegyezik a nyíl mindkét oldalán:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCI → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Feladatok
Néhány javasolt gyakorlatot az alábbiakban oldunk meg. Néhányukban látni fogja, hogy néha kényelmes megtörni a lépések sorrendjét, és utoljára kiegyensúlyozni a kisebbségi atomot.
1. Feladat
A következő kémiai egyenlet próbával és hibával történő egyensúlyozása:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 vagy 4
Fontos hangsúlyozni, hogy az együtthatók szorzói az indexek, hogy megkapjuk az elem atomjainak számát. Például a 6N 2 összesen 12 N atomot ad nekünk.
A kezdeti kén már kiegyensúlyozott, így folytatjuk az oxigént:
3 O 4 O
Arra kényszerítjük, hogy az együtthatót SO 3- ra változtassuk, hogy a bal oldali oxigéneket egyensúlyba hozzuk:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Most érdekli a kénatomok kiegyenlítése először az oxigénatomok előtt:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 VAGY 6O
Vegye figyelembe, hogy az oxigénatomok végül önmagukban maradtak kiegyensúlyozottak.
2. gyakorlat
A következő kémiai egyenlet próbával és hibával történő egyensúlyozása:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
A szén és az oxigén már kiegyensúlyozott, nem ugyanúgy, mint a hidrogének:
6H, 2H
Csak annyit kell tennünk, hogy módosítsuk a H 2 együtthatóját, hogy jobb hidrogéneket találjunk a jobb oldalon:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H, 6H
És az egyenlet teljesen kiegyensúlyozott.
3. gyakorlat
A következő kémiai egyenlet próbával és hibával történő egyensúlyozása:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Megkezdjük a szén kiegyensúlyozását:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H, 2H
Vegye figyelembe, hogy ezúttal könnyebb előbb a hidrogének egyensúlyba hozása, mint az oxigének:
C 2 H 4 + O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O
4H, 4H
2O 6O
Most módosítottuk az O 2 együtthatóját az oxigének egyensúlyához:
C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O
6O 6O
És az egyenlet már kiegyensúlyozott.
4. gyakorlat
Végül, a kihívást jelentő egyenletet próba és hiba fogja kiegyenlíteni:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
A nitrogén és az oxigén már kiegyensúlyozott, de a hidrogének nem:
2H, 3H
Próbáljuk megváltoztatni a H 2 O és NH 3 együtthatót:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H, 6H
3O O
2N 3N
Próba és hiba alapján változtatjuk a NO együtthatóját:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H, 6H
3O 3O
2N 5N
És most a nitrogén kiegyensúlyozatlan. Itt kényelmes hirtelen változást végrehajtani: ötszörösítse fel az N 2 együtthatóját:
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H, 6H
3O 3O
Tehát továbbra is szabad az NH 3 és NO együtthatókkal játszani úgy, hogy 10 nitrogént adjunk hozzá, és egyidejűleg egyensúlyba hozzák az oxigén- és a hidrogénatomot. Próbáljuk ki ezt a pontszámot:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6H 15H
3O 5O
A hidrogének azonban nagyon kiegyensúlyozatlanok. Ezért változtassuk újra az együtthatókat:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Vegye figyelembe, hogy most a bal oldalon kétszer van az oxigén és a hidrogén. Ezen a ponton elegendő a H 2 O együttható megkétszerezése:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
És az egyenlet végül kiegyensúlyozott.
Irodalom
- Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
- Szerves kémia. (Sf). Kémiai egyenletek kiegyensúlyozása próba és hiba alapján - Megoldott gyakorlatok. Helyreállítva: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Kiegyensúlyozott kémiai egyenlet: meghatározás és példák. Tanulmány. Helyreállítva: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. október 21.) Hogyan kell kiegyensúlyozni a kémiai egyenleteket? Helyreállítva: gondolat.com
- Tanulási útmutató. (2019. május 11.). A kémiai reakciók kísérleti kiegyensúlyozása. Megoldott gyakorlatok. Helyreállítva: quimicaencasa.com
- A Colorado Egyetem Boulder. (2019). Kémiai egyenletek kiegyensúlyozása. Helyreállítva: phet.colorado.edu