Balansering van chemiese vergelykings stap vir stap

Wat koëffisiënte mag verander en onderskrifte nie mag nie

Elke formule bepaal die samestelling van een stof. H₂O het altyd twee waterstofatome en een suurstofatoom; om dit na H₂O₂ te verander beskryf waterstofperoksied, 'n ander verbinding. Balansering word dus slegs met koëffisiënte gedoen, die getalle voor formules, wat sê hoeveel formule-eenhede van elke stof deelneem.

'n Gebalanseerde vergelyking het dieselfde aantal atome van elke element aan albei kante. Omdat atome hul massa behou, is die totale massa van reaktante dan gelyk aan die totale massa van produkte, wat 'n nuttige onafhanklike kontrole is. Wanneer ione voorkom, moet die som van ladings links ook gelyk wees aan die som regs.

Koëffisiënte word geskryf as die kleinste heelgetalle wat die vergelyking balanseer. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O is gebalanseer maar nie in laagste terme nie; deling deur 2 gee 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. 'n Koëffisiënt van 1 word nie geskryf nie.

'n Inspeksievolgorde wat sirkelloop vermy

Inspeksie werk die beste met 'n vaste volgorde, want die balansering van een element kan 'n ander wat jy reeds afgehandel het ontbalanseer. Die volgorde hieronder stel elemente uit wat in verskeie formules voorkom, en veral vrye elemente soos O₂ of 'n metaal, omdat die verandering van 'n vrye element se koëffisiënt niks anders versteur nie.

Die finale telling maak die meeste saak. Lys elke element met sy telling aan elke kant, en vermenigvuldig elke onderskrif met die koëffisiënt en met enige onderskrif buite hakies. Dit neem 'n minuut en vang byna elke glips.

• Skryf korrekte formules vir elke stof, insluitend diatomiese elemente (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂), en verander hulle nie daarna nie.
• Gee die mees komplekse formule 'n proefkoëffisiënt van 1.
• Balanseer elemente wat in net een reaktant en een produk voorkom.
• Balanseer poliatomiese ione wat onveranderd as enkele eenhede deurgaan.
• Balanseer waterstof en suurstof volgende, en vrye elemente laaste.
• Verwyder enige breuk deur elke koëffisiënt met sy noemer te vermenigvuldig, en vereenvoudig dan tot die kleinste heelgetalle.
• Tel elke element, en die totale lading, aan albei kante.

Uitgewerkte voorbeeld: verbranding van 2-propanol

2-Propanol (isopropielalkohol), C₃H₈O, brand in suurstof om koolstofdioksied en water te gee: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. Gee C₃H₈O 'n koëffisiënt van 1. Koolstof kom in een reaktant en een produk voor, dus vereis 3 C 3 CO₂. Net so met waterstof: 8 H vereis 4 H₂O.

Suurstof kom laaste omdat O₂ 'n vrye element is. Die regterkant het nou 3 × 2 + 4 × 1 = 10 O-atome. Die brandstof verskaf reeds 1 O, dus moet O₂ 9 atome verskaf, 'n koëffisiënt van 9/2. Om alles met 2 te vermenigvuldig gee 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O.

Telling: C 6 = 6; H 16 = 16; O 2 + 18 = 20 links en 12 + 8 = 20 regs. 'n Massakontrole met IUPAC-standaardatoomgewigte afgerond tot twee desimale (C 12.01, H 1.01, O 16.00) stem ooreen vir die getoonde molêre hoeveelhede: 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g reaktante en 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g produkte.

'n Algemene glips is om die suurstofatoom binne die brandstof te vergeet en 5 O₂ vir elke C₃H₈O te skryf. Die telling ontbloot dit dadelik: 11 O-atome links en 10 regs.

Poliatomiese ione as enkele eenhede

Wanneer 'n poliatomiese ioon soos sulfaat, nitraat of fosfaat onveranderd aan albei kante voorkom, tel dit as een eenheid in plaas van sy atome afsonderlik te tel. Dit verkort die boekhouding en vermy die algemeenste telfout, om te vergeet dat 'n onderskrif buite hakies alles binne vermenigvuldig: Ca(NO₃)₂ bevat 2 N en 6 O.

Uitgewerkte voorbeeld: bariumhidroksied reageer met fosforsuur om bariumfosfaat en water te gee, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Begin met Ba₃(PO₄)₂. Dit bevat 3 Ba, so gebruik 3 Ba(OH)₂, en 2 fosfaateenhede, so gebruik 2 H₃PO₄.

Vir die water, dink daaraan as H–OH: elke molekuul vorm uit een H van die suur en een OH van die basis. Die linkerkant dra nou 3 × 2 = 6 OH-groepe en 2 × 3 = 6 suur-H-atome, dus vorm 6 H₂O: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. Telling: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 en 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 en 8 + 6 = 14.

Gebruik die eenheidsbenadering slegs wanneer die ioon ongeskonde bly. As nitraat byvoorbeeld in 'n redoksreaksie na NO omgeskakel word, moet stikstof en suurstof afsonderlik getel word.

Lading balanseer in ioniese vergelykings

'n Ioniese vergelyking kan atome balanseer en steeds verkeerd wees. Beskou aluminiummetaal in 'n oplossing van koper(II)-ione: Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). Daar is een Al en een Cu aan elke kant, maar die lading is 2+ links en 3+ regs.

Elke Al-atoom verloor 3 elektrone en elke Cu²⁺-ioon wen 2. Die kleinste gemene veelvoud is 6, dus reageer 2 Al met 3 Cu²⁺: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). Lading: 3(2+) = 6+ links en 2(3+) = 6+ regs; atome Al 2 = 2 en Cu 3 = 3.

Elektrone verskyn nie in 'n algehele vergelyking nie, dus beteken 'n ladingsverskil altyd dat die vergelyking nog nie gebalanseer is nie: 'n koëffisiënt is verkeerd, of 'n spesie soos H⁺, OH⁻ of H₂O ontbreek. Vir meer ingewikkelde redoksvergelykings, veral in suur of basiese oplossing, is die halfreaksiemetode betroubaarder as inspeksie.

Die algebraïese metode vir hardnekkige vergelykings

Sommige vergelykings, dikwels redoksreaksies waarin een element in verskeie produkte beland, weerstaan inspeksie. Ken 'n letter aan elke koëffisiënt toe, skryf een vergelyking per element, stel een letter op 1, en los op. Vir kaliumpermanganaat en soutsuur: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

Kalium gee a = c; mangaan gee a = d; suurstof gee 4a = f; waterstof gee b = 2f; chloor gee b = c + 2d + 2e. As a = 1 gestel word, kry ons c = 1, d = 1, f = 4 en b = 8, en dan 8 = 1 + 2 + 2e, dus e = 5/2. Vermenigvuldig met 2: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. Telling: K 2, Mn 2, O 8, H 16 en Cl 16 aan elke kant.

As, nadat jy een letter op 1 gestel het, die elementvergelykings steeds 'n koëffisiënt onbepaald laat, het die vergelyking meer as een onafhanklike gebalanseerde vorm. Dit beteken gewoonlik dat dit twee afsonderlike reaksies kombineer, en bykomende chemiese inligting, soos watter spesie in elke halfreaksie geoksideer en watter gereduseer word, is nodig om die regte een te kies.

Balanseringsfoute en die telling wat hulle vang

Elk van die foute hieronder word deur dieselfde finale telling gevang, element vir element en dan lading. Maak die telling 'n vaste laaste reël van elke vergelyking, nie 'n opsionele ekstra nie.

As die telling aanhou om vir dieselfde element te misluk, gaan terug na die inspeksievolgorde en kyk of daardie element te vroeg gebalanseer is.

• 'n Onderskrif verander om balans af te dwing, soos om H₂O₂ vir water te skryf. Vergelyk elke formule met die ongebalanseerde vergelyking waarmee jy begin het.
• 'n Diatomiese element as enkele atome skryf, soos O in plaas van O₂.
• Vergeet om deur hakies te vermenigvuldig, sodat Ba₃(PO₄)₂ as 4 O in plaas van 8 getel word.
• Breuke, of koëffisiënte met 'n gemene faktor, in die finale antwoord laat staan.
• Atome balanseer maar nie lading nie in 'n vergelyking met ione.
• 'n Vrye element eerste balanseer en dit dan na elke ander verandering moet oordoen.