- Askeleet
- Kirjoita epätasapainoinen yhtälö
- Tarkista stökiometriset kertoimet ja alaindeksit
- Tasapaino ensin atomit pienimmässä suhteessa
- Happiatomien tasapaino
- Lopuksi tasapainottaa vetyatomeja
- esimerkit
- Harjoitukset
- Harjoitus 1
- Harjoitukset 2
- Harjoitus 3
- Harjoitus 4
- Viitteet
Ja erehdyksen tasapainotus koostuu ja erehdyksen menetelmää, jolla pyritään varmistamaan, että säilyttäminen aineen täyttyy kemiallinen yhtälö tietyn reaktion; toisin sanoen reagenssien ja tuotteiden atomien lukumäärän tasaamiseksi. Siksi ne eivät katoa eikä muodosta atomia ohuesta ilmasta.
Kiireestä riippuen tämä on yleensä viihdyttävä toimenpide, joka vahvistaa stoikiometristen kertoimien ja alaindeksien ymmärrystä. Vaikka se ei välttämättä näytä siltä, kokeilu ja erehdys käsittää monien käsitteiden hallitsemisen, joita sovelletaan melkein tajuttomasti niihin, jotka kietoavat kemiassa.
Kemiallisen yhtälön tasapainottaminen kokeilun ja virheen avulla on kuin yrittäisi tasata leikkuulaitetta ilmassa. Kuva: michael maggiore, Pixabay
Siten tasapainotus muistuttaa pyrkimyksiä, jotka suoritettaisiin terän (tai terän) tasolle, niin että kumpikaan pää ei putoa toiselle puolelle, kun toinen nousee. Asteikko kuvaa myös tämän täydellisesti.
Kuten sinulla on kokemusta, tämä tasapainotus voidaan tehdä jopa henkisesti, kunhan kemiallinen yhtälö ei ole liian monimutkainen. Huono keinu pilaa reaktion tulkinnan kokonaan, joten on välttämätöntä tehdä se rauhallisesti syömisvirheiden välttämiseksi.
Askeleet
Kirjoita epätasapainoinen yhtälö
Riippumatta siitä, mitä tasapainotusta vaaditaan, sinun tulisi aina aloittaa käsillä olevasta epätasapainoisesta yhtälöstä. Samoin on tärkeää olla selkeä sen elementeistä. Oletetaan seuraava kemiallinen yhtälö:
A + B → 3C + D
Missä lajit A, B, C ja D ovat molekyylisiä. Tätä yhtälöä ei voida tasapainottaa, koska se ei kerro meille mitään sen atomista. Atomit ovat tasapainossa, eivät molekyylit.
Sekä A: n, B: n että D: n stökiometrinen kerroin on 1, kun taas C on 3. Tämä tarkoittaa, että 1 molekyyli tai A-mooli reagoi yhden molekyylin tai B-molekyylin kanssa tuottaen 3 C: n molekyyliä tai moolia ja yhden molekyylin. tai D-mooli. Kun näytämme atomit, esittelemme stökiömetriset alaindeksit.
Tarkista stökiometriset kertoimet ja alaindeksit
Oletetaan nyt seuraava yhtälö:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stökiometriset alaindeksit kertovat meille kuinka monta atomia jokaisessa elementissä muodostavat molekyylin, ja ne tunnistetaan, koska ne ovat pienimmät numerot atomin oikealla puolella. Esimerkiksi CH4: llä on yksi hiiliatomi (vaikkakin 1: tä ei ole lueteltu) ja neljä vetyatomia.
Tasapaino ensin atomit pienimmässä suhteessa
Mukaan epätasapainoinen yhtälö edellä, hiili on pieni atomi: se on osa yhtä reagenssin (CH 4) ja yhden tuotteen (CO 2). Jos tarkastellaan sitä, niin reagenssien että tuotteiden puolella on C-atomi.
Happiatomien tasapaino
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2O 3 O
Emme voi muuttaa alaindeksejä, vaan vain stökiometriset kertoimet yhtälön tasapainottamiseksi. Oikealla puolella on enemmän happeja, joten yritämme lisätä kerrointa O 2: een:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 tai 3
Emme halua vaikuttaa CO 2 -kertoimeen, koska se epätasapainottaisi C-atomeja. Muutamme sitten H 2 O- kerrointa:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 tai 4
Lopuksi tasapainottaa vetyatomeja
Kun olemme tasapainotetut happiatomit, tasapainotamme lopulta vetyatomeja. Useita kertoja nämä ovat itsessään tasapainossa lopussa.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
Ja niin yhtälö on tasapainotettu kokeilun ja virheen avulla. Näiden vaiheiden järjestystä ei aina noudateta.
esimerkit
Tasapainotetut yhtälöt esitetään alla, jotta voidaan varmistaa, että sen atomien lukumäärä on yhtä suuri nuolen molemmilla puolilla:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + CI 2
C + O 2 → CO 2
Harjoitukset
Jotkut ehdotetut harjoitukset ratkaistaan alla. Joissakin niistä nähdään, että joskus on kätevää rikkoa vaiheiden järjestys ja tasapainottaa vähemmistöatomi viimeksi.
Harjoitus 1
Tasapaino kokeilun ja virheen avulla seuraavaa kemiallista yhtälöä:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 tai 4
On tärkeää korostaa, että kertoimet kerrottavat alaindeksit, jotta saadaan alkion atomien kokonaismäärä. Esimerkiksi 6 N 2 antaa meille yhteensä 12 N-atomia.
Alun rikki on jo tasapainossa, joten jatkamme happea:
3 O 4 O
Olemme pakotettuja muuttamaan kerroin arvoon SO 3 tasapainottaaksesi happeja vasemmalla puolella:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 0 4
2S S
Nyt olemme kiinnostuneita rikkiatomien tasapainottamisesta ensin ennen happiatomeja:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 TAI 6O
Huomaa, että happiatomit pysyivät lopulta tasapainossa.
Harjoitukset 2
Tasapaino kokeilun ja virheen avulla seuraavaa kemiallista yhtälöä:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Hiilivedyt ja happi ovat jo tasapainossa, eivät samalla tavoin vedyt:
6H 2H
Ainoa mitä meidän on tehtävä, on muuttaa H 2 -kerrointa, jotta oikealla olisi enemmän vetyjä:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
Ja yhtälö on täysin tasapainossa.
Harjoitus 3
Tasapaino kokeilun ja virheen avulla seuraavaa kemiallista yhtälöä:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Aloitamme hiilen tasapainottamisen uudelleen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Huomaa, että tällä kertaa on helpompaa tasapainottaa vetyjä ensin kuin happeja:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Nyt muokkaamme kerrointa O 2 happea tasapainottaa:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
Ja yhtälö on jo tasapainossa.
Harjoitus 4
Lopuksi, haastava yhtälö tasapainotetaan kokeilun ja virheen avulla:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Typpi ja happi ovat jo tasapainossa, mutta eivät vetyjä:
2H 3H
Yritetään muuttaa H 2 O: n ja NH 3: n kerrointa:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
3O O
2N 3N
Kokeilun ja virheen perusteella voimme vaihdella NO-kerrointa:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
Ja nyt typpi on epätasapainossa. Tässä on kätevää tehdä äkillinen muutos: nelinkertaistaa kertoimen N 2:
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Siten, se on meidän pelata kertoimien NH 3: n ja NO siten, että ne lisäävät 10 typpeä ja tasapainottaa hapen ja vedyn atomien samanaikaisesti. Kokeillaan tätä tulosta:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6H 15H
3O 5O
Vedyt näyttävät kuitenkin olevan hyvin epätasapainossa. Siksi vaihdellaan kertoimia uudelleen:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Huomaa, että nyt vasemmalla puolella on kaksinkertainen happi ja vety. Tässä vaiheessa riittää kaksinkertaistaa kertoimen H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
Ja yhtälö on lopulta tasapainossa.
Viitteet
- Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
- Orgaaninen kemia. (SF). Kemiallisten yhtälöiden tasapainottaminen kokeilun ja virheen avulla - Ratkaisut harjoitukset. Palautettu osoitteesta: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Tasapainoinen kemiallinen yhtälö: määritelmä ja esimerkit. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com
- Helmenstine, tohtori Anne Marie (21. lokakuuta 2019). Kuinka tasapainottaa kemiallisia yhtälöitä. Palautettu osoitteesta: gondo.com
- Opinto-opas. (11. toukokuuta 2019). Kemiallisten reaktioiden kokeellinen tasapainotus. Ratkaistuja harjoituksia. Palautettu osoitteesta: quimicaencasa.com
- Coloradon yliopiston Boulder. (2019). Kemiallisten yhtälöiden tasapainotus. Palautettu osoitteesta: phet.colorado.edu