- Metody równoważenia równań chemicznych
- Policz i porównaj
- Algebraiczne równoważenie równań chemicznych
- Bilansowanie równań redoks (metoda jon-elektron)
- Dodaj elektrony
- Przykłady równoważenia równań chemicznych
- Drugi przykład
- Trzeci przykład
- Bibliografia
Z równoważących równań chemicznych wynika, że wszystkie pierwiastki w równaniu mają taką samą liczbę atomów po każdej stronie. Aby to osiągnąć, konieczne jest zastosowanie metod równoważenia, aby przypisać odpowiednie współczynniki stechiometryczne każdemu związkowi obecnemu w reakcji.
Równanie chemiczne to symboliczne przedstawienie tego, co dzieje się w trakcie reakcji chemicznej między dwiema lub więcej substancjami. Reagenty oddziałują ze sobą i, w zależności od warunków reakcji, jeden lub więcej różnych związków zostanie otrzymanych jako produkt.
Przy opisywaniu równania chemicznego należy wziąć pod uwagę: najpierw reagenty są zapisywane po lewej stronie równania, a następnie strzałka jednokierunkowa lub dwie przeciwległe strzałki poziome, w zależności od rodzaju prowadzonej reakcji. peleryna.
Metody równoważenia równań chemicznych
Opiera się na stechiometrii reakcji i próbuje próbować z różnymi współczynnikami w celu zbilansowania równania, pod warunkiem, że wybrano najmniejsze możliwe liczby całkowite, dzięki którym uzyskana zostanie taka sama liczba atomów każdego pierwiastka po obu stronach. reakcji.
Współczynnik reagenta lub produktu to liczba poprzedzająca jego wzór i jest to jedyna liczba, którą można zmienić podczas równoważenia równania, ponieważ jeśli zmieni się indeksy dolne wzorów, zmieni się tożsamość związku. w pytaniu.
Policz i porównaj
Po zidentyfikowaniu każdego elementu reakcji i umieszczeniu go po właściwej stronie przystępujemy do policzenia i porównania liczby atomów każdego pierwiastka występującego w równaniu i określenia tych, które muszą być zbilansowane.
Następnie równoważenie każdego elementu jest kontynuowane (pojedynczo) poprzez umieszczenie współczynników całkowitych przed każdą formułą zawierającą elementy niezrównoważone. Zwykle najpierw równoważone są pierwiastki metalowe, następnie niemetaliczne, a na końcu atomy tlenu i wodoru.
Zatem każdy współczynnik mnoży wszystkie atomy w poprzednim wzorze; więc podczas gdy jeden element równoważy, inne mogą stać się niezrównoważone, ale jest to korygowane, gdy reakcja się równoważy.
Wreszcie ostatnie obliczenie potwierdza, że całe równanie jest prawidłowo zbilansowane, to znaczy, że jest zgodne z prawem zachowania materii.
Algebraiczne równoważenie równań chemicznych
Aby skorzystać z tej metody, ustala się procedurę, która traktuje współczynniki równań chemicznych jako niewiadome układu, który należy rozwiązać.
W pierwszej kolejności za odniesienie przyjmuje się określony element reakcji, a współczynniki są umieszczane jako litery (a, b, c, d …), które reprezentują niewiadome, zgodnie z istniejącymi atomami tego pierwiastka w każdej cząsteczce (jeśli gatunek nie zawiera tego elementu jest umieszczony „0”).
Po uzyskaniu tego pierwszego równania wyznacza się równania dla pozostałych pierwiastków obecnych w reakcji; będzie tyle równań, ile elementów we wspomnianej reakcji.
Na koniec wyznacza się niewiadome jedną z algebraicznych metod redukcji, wyrównywania lub podstawiania i uzyskuje się współczynniki, które dają poprawnie zbilansowane równanie.
Bilansowanie równań redoks (metoda jon-elektron)
Ogólna (niezrównoważona) reakcja jest umieszczana jako pierwsza w jej postaci jonowej. Następnie równanie to dzieli się na dwie półreakcje, utlenianie i redukcję, równoważąc każdą z nich zgodnie z liczbą atomów, ich rodzajem i ładunkiem.
Na przykład w przypadku reakcji, które zachodzą w środowisku kwaśnym, do cząsteczek dodaje się H 2 O, aby zrównoważyć atomy tlenu, i H +, aby zrównoważyć atomy wodoru.
Z drugiej strony, w środowisku zasadowym, równa liczba jonów OH - jest dodawana po obu stronach równania dla każdego jonu H + , a tam, gdzie powstają jony H + i OH - , łączą się, tworząc cząsteczki H 2 O.
Dodaj elektrony
Następnie należy dodać tyle elektronów, ile potrzeba, aby zrównoważyć ładunki, po zrównoważeniu materii w każdej reakcji połowicznej.
Po zbilansowaniu każdej połowy reakcji są one dodawane, a końcowe równanie jest równoważone metodą prób i błędów. W przypadku różnicy w liczbie elektronów w obu reakcjach połówkowych jeden lub oba należy pomnożyć przez współczynnik równy tej liczbie.
Na koniec należy potwierdzić, że równanie obejmuje tę samą liczbę atomów i ten sam typ atomów, a ponadto ma te same ładunki po obu stronach równania globalnego.
Przykłady równoważenia równań chemicznych
Źródło: wikimedia.org. Autor: Ephert.
To jest animacja zrównoważonego równania chemicznego. Pięciotlenek fosforu i woda są przekształcane w kwas fosforowy.
P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).
Drugi przykład
Masz reakcję spalania etanu (niezrównoważona).
C 2 H 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stosując metodę prób i błędów, aby to zrównoważyć, zaobserwowano, że żaden z pierwiastków nie ma takiej samej liczby atomów po obu stronach równania. Zatem zaczyna się od zbilansowania węgla, dodając dwójkę jako współczynnik stechiometryczny, który towarzyszy mu po stronie produktu.
C 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
Węgiel został zrównoważony po obu stronach, więc wodór jest równoważony przez dodanie trójki do cząsteczki wody.
C, 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + 3 H 2 O
Wreszcie, ponieważ po prawej stronie równania znajduje się siedem atomów tlenu i jest to ostatni element do zrównoważenia, liczba ułamkowa 7/2 jest umieszczana przed cząsteczką tlenu (chociaż na ogół preferowane są współczynniki całkowite).
C, 2 H 6 + 7 / 2O 2 → 2CO 2 + 3 H 2 O
Następnie weryfikuje się, że po obu stronach równania znajduje się taka sama liczba atomów węgla (2), wodoru (6) i tlenu (7).
Trzeci przykład
W środowisku kwaśnym (niezrównoważonym iw formie jonowej) następuje utlenianie żelaza przez jony dwuchromianowe.
Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- → Fe 3+ + Cr 3+
Wykorzystując metodę jonowo-elektronową do jej równoważenia, dzieli się ją na dwie półreakcje.
Utlenianie: Fe 2+ → Fe 3+
Redukcja: Cr 2 O 7 2- → Cr 3+
Ponieważ atomy żelaza są już zrównoważone (1: 1), po stronie produktu dodaje się elektron, aby zrównoważyć ładunek.
Fe 2+ → Fe 3+ + e -
Teraz atomy Cr są zbalansowane, dodając dwójkę z prawej strony równania. Następnie, gdy reakcja zachodzi w środowisku kwaśnym, po stronie produktu dodaje się siedem cząsteczek H 2 O, aby zrównoważyć atomy tlenu.
Cr 2 O 7 2- → 2Cr 3+ + 7H 2 O
Aby zrównoważyć atomy H, czternaście jonów H + dodaje się po stronie reagenta i po wyrównaniu materii ładunki są równoważone przez dodanie sześciu elektronów po tej samej stronie.
Cr 2 O 7 2 + 14H + + 6e - → 2Cr 3+ + 7H 2 O
Na koniec dodawane są obie reakcje połowiczne, ale ponieważ w reakcji utleniania jest tylko jeden elektron, wszystko to należy pomnożyć przez sześć.
6Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e - → Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2 O + 6e -
Wreszcie, elektrony po obu stronach globalnego równania jonowego muszą zostać wyeliminowane, sprawdzając, czy ich ładunek i materia są prawidłowo zrównoważone.
Bibliografia
- Chang, R. (2007). Chemia. (9th ed). McGraw-Hill.
- Hein, M. i Arena, S. (2010). Foundations of College Chemistry, Alternate. Odzyskany z books.google.co.ve
- Tuli, GD i Soni, PL (2016). Język chemii lub równania chemiczne. Odzyskany z books.google.co.ve
- Speedy Publishing. (2015). Równania i odpowiedzi chemii (przewodniki do szybkiej nauki). Odzyskany z books.google.co.ve