Քիմիական հավասարումների հավասարեցումը քայլ առ քայլ

Ինչ կարող են փոխել գործակիցները և ինչ չեն կարող ինդեքսները

Յուրաքանչյուր բանաձև ամրագրում է մեկ նյութի բաղադրությունը։ H₂O-ն միշտ ունի երկու ջրածնի և մեկ թթվածնի ատոմ. այն H₂O₂ փոխելը նկարագրում է ջրածնի պերօքսիդը՝ տարբեր միացություն։ Ուստի հավասարեցումը կատարվում է միայն գործակիցներով՝ բանաձևերի առջև գրված թվերով, որոնք ցույց են տալիս, թե յուրաքանչյուր նյութի քանի բանաձևային միավոր է մասնակցում։

Հավասարեցված հավասարումը երկու կողմերում ունի յուրաքանչյուր տարրի ատոմների նույն քանակը։ Քանի որ ատոմները պահպանում են իրենց զանգվածը, ռեագենտների ընդհանուր զանգվածն այդ դեպքում հավասար է արգասիքների ընդհանուր զանգվածին, ինչը օգտակար անկախ ստուգում է։ Երբ իոններ կան, ձախ կողմի լիցքերի գումարը նույնպես պետք է հավասար լինի աջ կողմինին։

Գործակիցները գրվում են որպես ամենափոքր ամբողջ թվեր, որոնք հավասարեցնում են հավասարումը։ 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O հավասարեցված է, բայց ոչ ամենապարզ տեսքով. 2-ի վրա բաժանելը տալիս է 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O։ 1 գործակիցը չի գրվում։

Դիտման կարգ, որը թույլ չի տալիս պտտվել նույն տեղում

Դիտումը լավագույնս աշխատում է ամրագրված կարգով, քանի որ մի տարրը հավասարեցնելը կարող է խախտել մեկ ուրիշը, որը արդեն կարգավորել եք։ Ստորև բերված կարգը հետաձգում է այն տարրերը, որոնք հանդիպում են մի քանի բանաձևերում, և հատկապես ազատ տարրերը, ինչպես O₂-ը կամ մետաղը, քանի որ ազատ տարրի գործակիցը փոխելը ոչինչ չի խախտում։

Վերջնական հաշվեկշիռը ամենակարևորն է։ Թվարկեք յուրաքանչյուր տարրը՝ երկու կողմերում նրա քանակով, բազմապատկելով յուրաքանչյուր ինդեքս գործակցով և փակագծերից դուրս գտնվող ցանկացած ինդեքսով։ Դա մեկ րոպե է տևում և բռնում է գրեթե յուրաքանչյուր վրիպում։

• Գրեք ճիշտ բանաձևեր բոլոր նյութերի համար, ներառյալ երկատոմ տարրերը (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂), և հետո դրանք մի փոխեք։
• Ամենաբարդ բանաձևին տվեք 1 փորձնական գործակից։
• Հավասարեցրեք այն տարրերը, որոնք հանդիպում են միայն մեկ ռեագենտում և մեկ արգասիքում։
• Հավասարեցրեք բազմատոմ իոնները, որոնք անփոփոխ անցնում են որպես առանձին միավորներ։
• Հետո հավասարեցրեք ջրածինը և թթվածինը, իսկ ազատ տարրերը՝ վերջում։
• Ցանկացած կոտորակ վերացրեք՝ բոլոր գործակիցները բազմապատկելով հայտարարով, ապա կրճատեք մինչև ամենափոքր ամբողջ թվերը։
• Հաշվեկշիռ կազմեք յուրաքանչյուր տարրի և ընդհանուր լիցքի համար երկու կողմերում։

Լուծված օրինակ՝ 2-պրոպանոլի այրումը

2-Պրոպանոլը (իզոպրոպիլ սպիրտը)՝ C₃H₈O-ն, այրվում է թթվածնում՝ տալով ածխաթթու գազ և ջուր. C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O։ C₃H₈O-ին տվեք 1 գործակից։ Ածխածինը հանդիպում է մեկ ռեագենտում և մեկ արգասիքում, ուստի 3 C-ը պահանջում է 3 CO₂։ Նույնը ջրածնի համար. 8 H-ը պահանջում է 4 H₂O։

Թթվածինը վերջինն է, քանի որ O₂-ը ազատ տարր է։ Աջ կողմն այժմ ունի 3 × 2 + 4 × 1 = 10 O ատոմ։ Վառելիքն արդեն տալիս է 1 O, ուստի O₂-ը պետք է տա 9 ատոմ՝ 9/2 գործակից։ Ամեն ինչ 2-ով բազմապատկելով ստանում ենք 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O։

Հաշվեկշիռ՝ C 6 = 6; H 16 = 16; O 2 + 18 = 20 ձախ կողմում և 12 + 8 = 20 աջ կողմում։ Զանգվածի ստուգումը՝ օգտագործելով IUPAC-ի ստանդարտ ատոմային զանգվածները, կլորացված երկու տասնորդականի (C 12.01, H 1.01, O 16.00), համընկնում է ցույց տրված մոլային քանակների համար՝ 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g ռեագենտներ և 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g արգասիքներ։

Հաճախակի վրիպումն այն է, որ մոռանում են վառելիքի ներսի թթվածնի ատոմը և յուրաքանչյուր C₃H₈O-ի համար գրում 5 O₂։ Հաշվեկշիռը դա անմիջապես բացահայտում է. ձախ կողմում 11 O ատոմ, աջում՝ 10։

Բազմատոմ իոնները որպես առանձին միավորներ

Երբ սուլֆատ, նիտրատ կամ ֆոսֆատ նման բազմատոմ իոնը երկու կողմերում հայտնվում է անփոփոխ, այն հաշվեք որպես մեկ միավոր՝ դրա ատոմները առանձին հաշվելու փոխարեն։ Սա կրճատում է հաշվարկները և խուսափում է ամենահաճախակի սխալից՝ մոռանալուց, որ փակագծերից դուրս ինդեքսը բազմապատկում է ներսի ամեն ինչը. Ca(NO₃)₂-ը պարունակում է 2 N և 6 O։

Լուծված օրինակ՝ բարիումի հիդրօքսիդը ֆոսֆորական թթվի հետ ռեակցիայի մեջ մտնելով տալիս է բարիումի ֆոսֆատ և ջուր՝ Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O։ Սկսեք Ba₃(PO₄)₂-ից։ Այն պարունակում է 3 Ba, ուստի օգտագործեք 3 Ba(OH)₂, և 2 ֆոսֆատային միավոր, ուստի օգտագործեք 2 H₃PO₄։

Ջրի համար պատկերացրեք այն որպես H–OH. յուրաքանչյուր մոլեկուլ առաջանում է թթվի մեկ H-ից և հիմքի մեկ OH-ից։ Ձախ կողմն այժմ ունի 3 × 2 = 6 OH խումբ և 2 × 3 = 6 թթվային H ատոմ, ուստի առաջանում է 6 H₂O՝ 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O։ Հաշվեկշիռ՝ Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 և 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 և 8 + 6 = 14։

Միավորի մոտեցումն օգտագործեք միայն այն դեպքում, երբ իոնը մնում է անփոփոխ։ Եթե, օրինակ, նիտրատը օքսիդավերականգնման ռեակցիայում փոխարկվում է NO-ի, ազոտը և թթվածինը պետք է հաշվել առանձին։

Լիցքի հավասարեցումը իոնական հավասարումներում

Իոնային հավասարումը կարող է հավասարեցնել ատոմները և այնուամենայնիվ սխալ լինել։ Դիտարկեք ալյումինե մետաղը, որը դրված է պղնձի(II) իոնների լուծույթում՝ Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s)։ Երկու կողմերում էլ կա մեկ Al և մեկ Cu, բայց լիցքը ձախում 2+ է, իսկ աջում՝ 3+։

Յուրաքանչյուր Al ատոմ կորցնում է 3 էլեկտրոն, իսկ յուրաքանչյուր Cu²⁺ իոն ստանում է 2։ Ամենափոքր ընդհանուր բազմապատիկը 6 է, ուստի 2 Al-ը փոխազդում է 3 Cu²⁺-ի հետ՝ 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s)։ Լիցք՝ 3(2+) = 6+ ձախում և 2(3+) = 6+ աջում; ատոմներ՝ Al 2 = 2 և Cu 3 = 3։

Էլեկտրոնները ընդհանուր հավասարումում չեն երևում, ուստի լիցքի անհամապատասխանությունը միշտ նշանակում է, որ հավասարումը դեռ հավասարեցված չէ. գործակիցը սխալ է, կամ բացակայում է այնպիսի մասնիկ, ինչպես H⁺-ը, OH⁻-ը կամ H₂O-ն։ Ավելի բարդ օքսիդավերականգնման հավասարումների համար, հատկապես թթվային կամ հիմնային միջավայրում, կիսառեակցիաների եղանակն ավելի հուսալի է, քան դիտումը։

Հանրահաշվական եղանակը համառ հավասարումների համար

Որոշ հավասարումներ, հաճախ օքսիդավերականգնման ռեակցիաները, որտեղ մեկ տարր հայտնվում է մի քանի արգասիքներում, դիմադրում են դիտմանը։ Յուրաքանչյուր գործակցին վերագրեք տառ, յուրաքանչյուր տարրի համար գրեք մեկ հավասարում, մեկ տառը դարձրեք 1 և լուծեք։ Կալիումի պերմանգանատի և աղաթթվի համար՝ a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O։

Կալիումը տալիս է a = c; մանգանը՝ a = d; թթվածինը՝ 4a = f; ջրածինը՝ b = 2f; քլորը՝ b = c + 2d + 2e։ a = 1 դնելով ստանում ենք c = 1, d = 1, f = 4 և b = 8, ապա 8 = 1 + 2 + 2e, ուստի e = 5/2։ 2-ով բազմապատկելով՝ 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O։ Հաշվեկշիռ՝ K 2, Mn 2, O 8, H 16 և Cl 16 երկու կողմերում։

Եթե մեկ տառը 1 դնելուց հետո տարրերի հավասարումները դեռ թողնում են որևէ գործակից չորոշված, հավասարումն ունի մեկից ավելի անկախ հավասարեցված ձև։ Դա սովորաբար նշանակում է, որ այն համադրում է երկու առանձին ռեակցիա, և ճիշտը ընտրելու համար անհրաժեշտ է լրացուցիչ քիմիական տեղեկատվություն, օրինակ՝ թե որ մասնիկն է օքսիդանում և որը՝ վերականգնվում յուրաքանչյուր կիսառեակցիայում։

Հավասարեցման սխալներ և հաշվեկշիռը, որը դրանք բռնում է

Ստորև բերված յուրաքանչյուր սխալ բռնվում է նույն վերջնական հաշվեկշռով՝ տարր առ տարր, ապա լիցքով։ Հաշվեկշիռը դարձրեք յուրաքանչյուր հավասարման ամրագրված վերջին տողը, այլ ոչ թե ոչ պարտադիր հավելում։

Եթե հաշվեկշիռը շարունակ խափանվում է միևնույն տարրի համար, վերադարձեք դիտման կարգին և ստուգեք՝ այդ տարրը չափազանց շո՞ւտ է հավասարեցվել։

• Ինդեքսը փոխել հավասարեցումը ստիպելու համար, օրինակ՝ ջրի համար գրել H₂O₂։ Համեմատեք յուրաքանչյուր բանաձև սկզբնական անհավասարեցված հավասարման հետ։
• Երկատոմ տարրը գրել առանձին ատոմներով, օրինակ՝ O-ն O₂-ի փոխարեն։
• Փակագծերի միջով բազմապատկելը մոռանալը, որի պատճառով Ba₃(PO₄)₂-ը հաշվվում է 8 O-ի փոխարեն 4 O ունեցող։
• Վերջնական պատասխանում կոտորակներ կամ ընդհանուր բաժանարար ունեցող գործակիցներ թողնելը։
• Իոններ ունեցող հավասարումում ատոմները հավասարեցնել, բայց ոչ լիցքը։
• Սկզբում ազատ տարրը հավասարեցնելը և հետո յուրաքանչյուր այլ փոփոխությունից հետո այն վերաշարելու անհրաժեշտությունը։