Balansering av kjemiske ligninger: Metoder og eksempler

Balanseringen av kjemiske ligninger innebærer at alle elementene til stede i denne ligningen har det samme antall atomer på hver side. For å oppnå dette er det nødvendig å benytte balanseringsmetodene til å tilordne de støkiometriske koeffisientene som passer for hver art som er tilstede i reaksjonen.

En kjemisk ligning er representasjonen ved hjelp av symboler av hva som skjer i løpet av en kjemisk reaksjon mellom to eller flere stoffer. Reaksjonene interagerer med hverandre og, avhengig av reaksjonsbetingelsene, vil en eller flere forskjellige forbindelser bli oppnådd som et produkt.

Når man beskriver en kjemisk ligning, må følgende tas i betraktning: For det første skrives reaktantstoffene på venstre side av ligningen, etterfulgt av en retnings-pil eller to motsatte horisontale piler, avhengig av hvilken type reaksjon som utføres. ut.

Balanseringsmetoder for kjemiske ligninger

Med utgangspunkt i at reaktantene og produktene er kjent, og at deres formler er korrekt uttrykt på siden som tilsvarer dem, fortsetter vi å balansere ligningene i henhold til følgende metoder.

Balansering av kjemiske ligninger ved prøving og feiling (også kalt ved inspeksjon eller prøve)

Den er basert på reaksjonens støkiometri og forsøker å prøve med forskjellige koeffisienter for å balansere ligningen, så lenge de minste mulige hele tallene blir valgt som det samme antall atomer av hvert element er oppnådd på begge sider av reaksjonen.

Koeffisienten til en reaktant eller et produkt er tallet som går foran dens formel, og det er det eneste tallet som kan endres ved balansering av en ligning, siden endring av abonnementene på formlene ville endre identiteten til forbindelsen i spørsmålet.

Count og sammenlign

Etter å ha identifisert hvert element av reaksjonen og plasserer den på riktig side, fortsetter vi å telle og sammenligne antall atomer av hvert element tilstede i ligningen og bestemme de som må balanseres.

Deretter fortsetter vi med balansen av hvert element (en om gangen), ved å plassere hele koeffisienter som går foran hver formel som inneholder ubalanserte elementer. Vanligvis er metallelementene balansert først, deretter de ikke-metalliske elementene og til slutt oksygen- og hydrogenatomer.

På denne måten multipliserer hver koeffisient alle atomene i den foregående formel; så mens ett element er balansert kan de andre ubalanse, men dette korrigeres da reaksjonen er balansert.

Til slutt er det bekreftet av en siste telling at hele ligningen er riktig balansert, det vil si at den overholder loven om bevaring av materie.

Algebraisk balansering av kjemiske ligninger

For å bruke denne metoden er det etablert en prosedyre for å behandle koeffisientene til kjemiske ligninger som ukjente systemer som må løses.

Først settes et spesifikt element av reaksjonen som referanse og koeffisientene plasseres som bokstaver (a, b, c, d ...), som representerer ukjente, i henhold til de eksisterende atomer av elementet i hvert molekyl (hvis en art inneholder ikke at elementet er plassert "0").

Etter å ha oppnådd denne første ligning, er ligningene for de andre elementene som er tilstede i reaksjonen bestemt; det vil være så mange likninger som det er elementer i den reaksjonen.

Endelig bestemmes ukjente av en av de algebraiske metoder for reduksjon, utjevning eller substitusjon, og koeffisientene som resulterer i den korrekt balanserte ligningen er oppnådd.

Balanserende redoks-likninger (ion-elektronmetode)

Først settes den generelle (ubalanse) reaksjonen i sin ioniske form. Da er denne ligningen delt inn i to halvreaksjoner, oksidasjonen og reduksjonen, hver balansering i henhold til antall atomer, deres type og deres ladninger.

For eksempel, for reaksjoner som forekommer i et surt medium, tilsettes H20 molekyler for å balansere oksygenatomene og H + tilsettes for å balansere hydrogenatomer.

I kontrast, i et alkalisk medium, tilsettes et like antall OH-ioner til de to sider av ligningen for hver H + ion, og hvor H + og OH-ioner kommer sammen for å danne H20 molekyler.

Legg til elektroner

Deretter må du legge til så mange elektroner som nødvendig for å balansere kostnadene, etter å ha balansert saken i hver halvreaksjon.

Etter rullingen av hver halvreaksjon blir disse lagt til og kulminert ved å balansere den endelige ligningen ved prøving og feiling. Dersom det er forskjell i antall elektroner av de to halvreaksjonene, må en eller begge ganges med en koeffisient som tilsvarer dette tallet.

Til slutt må det bekreftes at ligningen består av det samme antall atomer og samme type atomer, i tillegg til å ha de samme ladningene på begge sider av den globale ligningen.

Eksempler på å balansere kjemiske ligninger

Første eksempel

Dette er en animasjon av en balansert kjemisk ligning. Fosforpentoksid og vann omdannes til fosforsyre.

P4O10 + 6 H20 → 4 H3PO4 (-177 kJ).

Andre eksempel

Du har forbrenningsreaksjonen av etan (ubalansert).

C2H6 + 02 → C02 + H20

Ved å bruke metoden for prøving og feiling for å balansere det, observeres det at ingen av elementene har det samme antall atomer på begge sider av ligningen. Dermed starter vi ved å balansere karbonet, og legger til en to støkiometrisk koeffisient som følger med den på siden av produktene.

C2H6 + 02-22C02 + H20

Karbon har blitt balansert på begge sider, så vi fortsetter å balansere hydrogenet ved å legge en tre til vannmolekylet.

C2H6 + 02 → 2C02 + 3H20

Til slutt, siden det er syv oksygenatomer på høyre side av ligningen og det er det siste elementet som skal balanseres, plasseres brøknummeret 7/2 foran oksygenmolekylet (selv om hele koeffisientene generelt foretrekkes).

C2H6 + 7 / 2O2 → 2C02 + 3H20

Deretter er det bekreftet at på hver side av ligningen er det samme antall karbonatomer (2), hydrogen (6) og oksygen (7).

Tredje eksempel

Oksidasjonen av jern ved dikromatejoner skjer i et surt medium (ubalansert og i sin ioniske form).

Fe2 + + Cr207 2- → Fe3 + + Cr3 +

Ved å bruke ion-elektronmetoden for balansering er den delt inn i to halvreaksjoner.

Oksidasjon: Fe2 + → Fe3 +

Reduksjon: Cr2O7 2- → Cr3 +

Siden jernatomer er allerede balansert (1: 1), legges et elektron på siden av produktene for å balansere ladningen.

Fe2 + → Fe3 + + e-

Nå er atomene av Cr balansert, og legger til to til høyre side av ligningen. Da, når reaksjonen foregår i et surt medium, tilsettes syv H20 molekyler på siden av produktene for å balansere oksygenatomer.

Cr2O7 2- → 2Cr3 + + 7H20

For å balansere H-atomer blir 14 H + -ioner tilsatt på siden av reaktantene, og etter utjevning av materialet balanseres ladningene ved tilsetning av seks elektroner på samme side.

Cr207 2- + 14H + + 6e- → 2Cr3 + + 7H20

Til slutt blir begge halvreaksjoner tilsatt, men siden det bare er én elektron i oksidasjonsreaksjonen, må alt dette multipliseres med seks.

6Fe2 + + Cr2O7 2- + 14H + + 6e- → Fe3 + + 2Cr3 + + 7H20 + 6e-

Endelig må elektronene elimineres på begge sider av den globale ioniske ligningen, og verifiserer at deres ladning og materie er riktig balansert.