Балансиране на химични уравнения: методи и примери

Балансирането на химическите уравнения предполага, че всички елементи в това уравнение имат еднакъв брой атоми от всяка страна. За да се постигне това е необходимо да се използват методите за балансиране, за да се определят стехиометричните коефициенти, подходящи за всеки вид, присъстващ в реакцията.

Химическото уравнение е представянето чрез символи на това, което се случва в хода на химическа реакция между две или повече вещества. Реагентите взаимодействат един с друг и в зависимост от реакционните условия, като продукт се получават едно или повече различни съединения.

Когато се описва химическо уравнение, трябва да се вземе предвид следното: Първо, реагентните вещества са написани от лявата страна на уравнението, последвани от еднопосочна стрелка или две противоположни хоризонтални стрелки, в зависимост от типа на реакцията, която се извършва. навън.

Балансиращи методи на химични уравнения

Като основа за това, че реагентите и продуктите са известни, и че техните формули са правилно изразени от страната, която им съответства, ние пристъпваме към балансиране на уравненията по следните методи.

Балансиране на химически уравнения чрез проба и грешка (наричани също чрез инспекция или изпитване)

Тя се основава на стехиометрията на реакцията и се опитва да опита с различни коефициенти, за да се балансира уравнението, докато се избират най-малките цели числа, с които се получава един и същ брой атоми от всеки елемент от двете страни реакцията.

Коефициентът на реагент или продукт е числото, което предхожда неговата формула, и то е единственият номер, който може да бъде променен при балансиране на уравнение, тъй като промяната на индексите на формулите ще промени идентичността на съединението въпрос.

Пребройте и сравнете

След като идентифицираме всеки елемент от реакцията и го поставим на правилната страна, продължаваме да преброяваме и сравняваме броя на атомите на всеки елемент, присъстващ в уравнението и определяме тези, които трябва да бъдат балансирани.

След това продължаваме с балансирането на всеки елемент (един по един), като поставяме цели коефициенти пред всяка формула, която съдържа небалансирани елементи. Обикновено металните елементи първо се балансират, след това неметалните елементи и накрая кислородните и водородните атоми.

По този начин всеки коефициент умножава всички атоми от предходната формула; така, докато един елемент е балансиран, другите могат да се разбалансират, но това се коригира, когато реакцията е балансирана.

И накрая, последният брой се потвърждава, че цялото уравнение е правилно балансирано, тоест, че се подчинява на закона за запазване на материята.

Алгебрично балансиране на химични уравнения

За да се използва този метод, се установява процедура за третиране на коефициентите на химическите уравнения като неизвестни на системата, която трябва да бъде решена.

Първо, като референция се приема специфичен елемент от реакцията, а коефициентите се поставят като букви (a, b, c, d ...), които представляват неизвестните, съгласно съществуващите атоми на този елемент във всяка молекула (ако видът не съдържа този елемент е поставен "0").

След получаване на това първо уравнение се определят уравненията за другите елементи, присъстващи в реакцията; ще има толкова уравнения, колкото са елементите в тази реакция.

Накрая, неизвестностите се определят от един от алгебричните методи за редукция, изравняване или заместване и се получават коефициентите, които водят до правилно балансирано уравнение.

Балансиране на редокс уравнения (йон-електронен метод)

Първо, общата (небалансирана) реакция се поставя в нейната йонна форма. Тогава това уравнение се разделя на две полу-реакции, окисляването и редукцията, като всяка балансира според броя на атомите, техния тип и техните заряди.

Например, за реакции, които се срещат в кисела среда, се добавят Н20 молекули, за да се балансират кислородните атоми и се добавя Н +, за да се балансират водородните атоми.

За разлика от това, в алкална среда, към двете страни на уравнението за всеки Н + йон се добавя равен брой ОН-йони, където Н + и ОН-йони се събират, за да образуват молекули Н ₂ О.

Добавете електрони

След това трябва да добавите колкото се може повече електрони, за да балансирате таксите, след като балансирате материята във всяка полуреакция.

След навиването на всяка полуреакция, те се добавят и завършват чрез балансиране на крайното уравнение чрез проба и грешка. В случай, че има разлика в броя на електроните на двете полу-реакции, единият или и двата трябва да бъдат умножени с коефициент, който е равен на този брой.

Накрая, трябва да се потвърди, че уравнението съдържа същия брой атоми и един и същи тип атоми, в допълнение към същите заряди от двете страни на глобалното уравнение.

Примери за балансиращи химически уравнения

Първи пример

Това е анимация на балансирано химическо уравнение. Фосфорният пентоксид и водата се превръщат в фосфорна киселина.

Р4О10 + 6 Н20> 4 НЗРО4 (-177 kJ).

Втори пример

Имате реакция на горене на етан (небалансирана).

C2H6 + O2 → СО2 + Н20

Използвайки метода на проба и грешка, за да го балансираме, се наблюдава, че нито един от елементите няма същия брой атоми от двете страни на уравнението. По този начин започваме с балансиране на въглерода, добавяйки два стехиометрични коефициента, които го придружават отстрани на продуктите.

C2H6 + O2 → 2СО2 + Н20

Въглеродът е балансиран от двете страни, така че пристъпваме към балансиране на водорода чрез добавяне на три към водната молекула.

C2H6 + 02> 2СО2 + ЗН20

И накрая, тъй като в дясната част на уравнението има седем кислородни атома и последният елемент е балансиран, фракционният номер 7/2 е поставен пред кислородната молекула (въпреки че като цяло се предпочитат цели коефициенти).

C2H6 + 7/20 ₂ → 2СО2 + ЗН20

След това се проверява, че от всяка страна на уравнението има същия брой въглеродни атоми (2), водород (6) и кислород (7).

Трети пример

Окислението на желязото чрез дихроматни йони става в кисела среда (небалансирана и в йонна форма).

Fe2 + + Cr2O7 2- → Fe3 + + Cr3 +

Използвайки йонно-електронния метод за балансиране, той се разделя на две полу-реакции.

Окисляване: Fe2 + → Fe3 +

Намаляване: Cr ₂ O ₇ 2- → Cr3 +

Тъй като атомите на желязото са вече балансирани (1: 1), се добавя електрон към страната на продуктите, за да се балансира зарядът.

Fe2 + → Fe3 + + e-

Сега атомите на Cr са балансирани, добавяйки две към дясната страна на уравнението. След това, когато реакцията протича в кисела среда, се добавят седем H ₂ O молекули отстрани на продуктите, за да се балансират кислородните атоми.

Cr2O7 2- → 2Cr3 + 7H2O

За да се балансират атомите на Н, се добавят четиринадесет Н + йона от страната на реагентите и след изравняване на материала, зарядите се балансират чрез добавянето на шест електрона на една и съща страна.

Cr2O7 2- + 14H + + 6e- → 2Cr3 + + 7H2O

Накрая се добавят и двете полу-реакции, но тъй като в окислителната реакция има само един електрон, всичко това трябва да се умножи по шест.

6Fe2 + + Cr2O7 2- + 14H + + 6e- → Fe3 + + 2Cr3 + + 7H2O + 6e-

И накрая, електроните трябва да бъдат елиминирани от двете страни на глобалното йонно уравнение, като се провери дали техният заряд и материя са правилно балансирани.