БАЛАНСИРОВКА ХИМИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ: МЕТОДЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024

В балансировочных химических уравнениях следует , что все элементы в уравнении имеют одинаковое количество атомов на каждой стороне. Для достижения этого необходимо использовать методы балансировки, чтобы назначить соответствующие стехиометрические коэффициенты для каждого вещества, присутствующего в реакции.

Химическое уравнение представляет собой символическое представление того, что происходит в ходе химической реакции между двумя или более веществами. Реагенты взаимодействуют друг с другом, и, в зависимости от условий реакции, в качестве продукта будут получены одно или несколько различных соединений.

При описании химического уравнения следует учитывать следующее: во-первых, реагенты записываются в левой части уравнения, затем следует односторонняя стрелка или две противоположные горизонтальные стрелки, в зависимости от типа проводимой реакции. мыс.

Балансирующие методы химических уравнений

Он основан на стехиометрии реакции и пытается попытаться использовать разные коэффициенты, чтобы сбалансировать уравнение, при условии, что выбираются наименьшие возможные целые числа, при которых одинаковое количество атомов каждого элемента получается с обеих сторон. реакции.

Коэффициент реагента или продукта - это число, которое предшествует его формуле, и это единственное число, которое можно изменить при балансировке уравнения, поскольку, если изменяются нижние индексы формул, идентичность соединения будет изменена. обсуждаемый.

Подсчитайте и сравните

Определив каждый элемент реакции и поместив его на правильную сторону, мы приступаем к подсчету и сравнению количества атомов каждого элемента, присутствующего в уравнении, и определяем те, которые должны быть сбалансированы.

Затем продолжается балансировка каждого элемента (по одному) путем размещения целочисленных коэффициентов перед каждой формулой, содержащей несбалансированные элементы. Обычно сначала уравновешиваются металлические элементы, затем неметаллические элементы и, наконец, атомы кислорода и водорода.

Таким образом, каждый коэффициент умножает все атомы в предыдущей формуле; поэтому, пока один элемент уравновешивает, другие могут выйти из равновесия, но это исправляется по мере уравновешивания реакции.

Наконец, последним подсчетом подтверждается, что все уравнение правильно сбалансировано, то есть подчиняется закону сохранения материи.

Алгебраическая балансировка химических уравнений

Для использования этого метода устанавливается процедура обработки коэффициентов химических уравнений как неизвестных системы, которую необходимо решить.

Во-первых, конкретный элемент реакции берется за эталон, а коэффициенты помещаются в виде букв (a, b, c, d …), которые представляют неизвестные в соответствии с существующими атомами этого элемента в каждой молекуле (если вид не содержит этот элемент ставится "0").

После получения этого первого уравнения определяются уравнения для других элементов, присутствующих в реакции; будет столько уравнений, сколько элементов в указанной реакции.

Наконец, неизвестные определяются одним из алгебраических методов сокращения, выравнивания или подстановки, и получаются коэффициенты, которые приводят к правильно сбалансированному уравнению.

Уравновешивание окислительно-восстановительных уравнений (ионно-электронный метод)

На первое место ставится общая (неуравновешенная) реакция в ее ионной форме. Затем это уравнение делится на две половинные реакции, окисление и восстановление, каждая из которых уравновешивается в соответствии с числом атомов, их типом и зарядом.

Например, для реакций, протекающих в кислой среде, к молекулам добавляется H ₂ O, чтобы уравновесить атомы кислорода, и H ^+, чтобы уравновесить атомы водорода.

С другой стороны, в щелочной среде равное количество ионов OH ^- добавляется к обеим сторонам уравнения для каждого иона H ⁺ , и там, где возникают ионы H ⁺ и OH ^- , они соединяются, образуя молекулы H ₂ O.

Добавить электроны

Затем необходимо добавить столько электронов, сколько необходимо, чтобы сбалансировать заряды, после уравновешивания материи в каждой полуреакции.

После того, как каждая полуреакция уравновешена, они складываются вместе, и окончательное уравнение уравновешивается методом проб и ошибок. Если есть разница в количестве электронов в двух полуреакциях, один или оба должны быть умножены на коэффициент, равный этому числу.

Наконец, необходимо подтвердить, что уравнение включает в себя одинаковое количество атомов и один и тот же тип атомов, а также одинаковые заряды с обеих сторон глобального уравнения.

Примеры уравновешивания химических уравнений

Источник: wikimedia.org. Автор: Эферт.

Это анимация сбалансированного химического уравнения. Пятиокись фосфора и вода превращаются в фосфорную кислоту.

P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 кДж).

Второй пример

У вас есть реакция горения этана (несбалансированная).

С ₂ Н ₆ + О ₂ → СО ₂ + Н ₂ О

Используя метод проб и ошибок, чтобы уравновесить это, было замечено, что ни один из элементов не имеет одинакового количества атомов в обеих частях уравнения. Таким образом, каждый начинает с уравновешивания углерода, добавляя два в качестве стехиометрического коэффициента, который сопровождает его на стороне продукта.

С ₂ Н ₆ + О ₂ → 2СО ₂ + Н ₂ О

Углерод сбалансирован с обеих сторон, поэтому водород уравновешивается добавлением тройки к молекуле воды.

С ₂ Н ₆ + О ₂ → 2СО ₂ + 3Н ₂ О

Наконец, поскольку в правой части уравнения находится семь атомов кислорода, и это последний элемент, который нужно уравновесить, дробное число 7/2 помещается перед молекулой кислорода (хотя обычно предпочтительны целочисленные коэффициенты).

С ₂ Н ₆ + 7 / 2O ₂ → 2CO ₂ + 3H ₂ O

Затем проверяется, что на каждой стороне уравнения находится одинаковое количество атомов углерода (2), водорода (6) и кислорода (7).

Третий пример

Происходит окисление железа дихромат-ионами в кислой среде (несбалансированной и в ионной форме).

Fe ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ^2- → Fe ³⁺ + Cr ³⁺

Используя ионно-электронный метод для его балансировки, он разделен на две полуреакции.

Окисление: Fe ²⁺ → Fe ³⁺

Восстановление: Cr ₂ O ₇ ^2- → Cr ³⁺

Поскольку атомы железа уже сбалансированы (1: 1), на стороне продукта добавляется электрон, чтобы сбалансировать заряд.

Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^-

Теперь атомы Cr уравновешены, добавив двойку из правой части уравнения. Затем, когда реакция происходит в кислой среде, семь молекул H ₂ O добавляются на стороне продукта, чтобы уравновесить атомы кислорода.

Cr ₂ O ₇ ^2- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Чтобы уравновесить атомы H, четырнадцать ионов H ⁺ добавляются на сторону реагента, и после уравновешивания вещества заряды уравновешиваются путем добавления шести электронов на той же стороне.

Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Наконец, добавляются обе полуреакции, но, поскольку в реакции окисления присутствует только один электрон, все это необходимо умножить на шесть.

6Fe ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- → Fe ³⁺ + 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O + 6e ^-

Наконец, необходимо исключить электроны по обе стороны глобального ионного уравнения, убедившись, что их заряд и вещество правильно сбалансированы.

Ссылки

1. Чанг, Р. (2007). Химия. (9-е изд). McGraw-Hill.
2. Хайн, М., и Арена, С. (2010). Основы химии в колледже, заместитель. Восстановлено с books.google.co.ve
3. Тули, Г. Д., и Сони, П. Л. (2016). Язык химии или химических уравнений. Восстановлено с books.google.co.ve
4. Speedy Publishing. (2015). Химические уравнения и ответы (Speedy Study Guides). Восстановлено с books.google.co.ve