Menyetarakan Persamaan Kimia Langkah demi Langkah

Koefisien boleh diubah, subskrip tidak

Setiap rumus menetapkan komposisi satu zat. H₂O selalu memiliki dua atom hidrogen dan satu atom oksigen; mengubahnya menjadi H₂O₂ menggambarkan hidrogen peroksida, senyawa yang berbeda. Karena itu penyetaraan hanya dilakukan dengan koefisien, yaitu angka di depan rumus, yang menyatakan berapa banyak satuan rumus tiap zat yang terlibat.

Persamaan yang setara memiliki jumlah atom setiap unsur yang sama di kedua sisi. Karena atom mempertahankan massanya, massa total pereaksi kemudian sama dengan massa total produk, yang merupakan pemeriksaan independen yang berguna. Ketika ion muncul, jumlah muatan di sisi kiri juga harus sama dengan jumlah di sisi kanan.

Koefisien ditulis sebagai bilangan bulat terkecil yang menyetarakan persamaan. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O sudah setara tetapi belum dalam bentuk paling sederhana; membaginya dengan 2 menghasilkan 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Koefisien 1 tidak ditulis.

Urutan inspeksi yang menghindari berputar-putar

Inspeksi bekerja paling baik dengan urutan tetap, karena menyetarakan satu unsur dapat mengacaukan unsur lain yang sudah Anda selesaikan. Urutan di bawah ini menunda unsur yang muncul di beberapa rumus, terutama unsur bebas seperti O₂ atau logam, karena mengubah koefisien unsur bebas tidak mengganggu apa pun yang lain.

Penghitungan akhir adalah yang terpenting. Daftarkan setiap unsur dengan jumlahnya di setiap sisi, dengan mengalikan setiap subskrip dengan koefisien dan dengan subskrip apa pun di luar tanda kurung. Hal ini hanya memakan waktu semenit dan menangkap hampir setiap kekeliruan.

• Tulis rumus yang benar untuk setiap zat, termasuk unsur diatomik (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂), dan jangan mengubahnya setelah itu.
• Beri rumus yang paling kompleks koefisien percobaan 1.
• Setarakan unsur yang hanya muncul dalam satu pereaksi dan satu produk.
• Setarakan ion poliatomik yang lewat tanpa berubah sebagai satu kesatuan.
• Setarakan hidrogen dan oksigen berikutnya, dan unsur bebas terakhir.
• Hilangkan pecahan dengan mengalikan setiap koefisien dengan penyebutnya, lalu sederhanakan menjadi bilangan bulat terkecil.
• Hitung setiap unsur, dan muatan total, di kedua sisi.

Contoh soal: pembakaran 2-propanol

2-Propanol (isopropil alkohol), C₃H₈O, terbakar dalam oksigen menghasilkan karbon dioksida dan air: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. Beri C₃H₈O koefisien 1. Karbon muncul dalam satu pereaksi dan satu produk, sehingga 3 C memerlukan 3 CO₂. Hidrogen demikian juga: 8 H memerlukan 4 H₂O.

Oksigen dikerjakan terakhir karena O₂ adalah unsur bebas. Sisi kanan kini memiliki 3 × 2 + 4 × 1 = 10 atom O. Bahan bakar sudah menyediakan 1 O, sehingga O₂ harus menyediakan 9 atom, yaitu koefisien 9/2. Mengalikan semuanya dengan 2 menghasilkan 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O.

Penghitungan: C 6 = 6; H 16 = 16; O 2 + 18 = 20 di kiri dan 12 + 8 = 20 di kanan. Pemeriksaan massa dengan bobot atom standar IUPAC yang dibulatkan sampai dua desimal (C 12.01, H 1.01, O 16.00) sesuai untuk jumlah molar yang ditunjukkan: 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g pereaksi dan 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g produk.

Kekeliruan yang umum adalah melupakan atom oksigen di dalam bahan bakar dan menulis 5 O₂ untuk setiap C₃H₈O. Penghitungan langsung mengungkapkannya: 11 atom O di kiri dan 10 di kanan.

Ion poliatomik sebagai satu kesatuan

Ketika ion poliatomik seperti sulfat, nitrat, atau fosfat muncul tanpa berubah di kedua sisi, hitung sebagai satu kesatuan, bukan menghitung atom-atomnya secara terpisah. Ini mempersingkat pembukuan dan menghindari kesalahan penghitungan yang paling sering terjadi, yaitu lupa bahwa subskrip di luar tanda kurung mengalikan semua yang ada di dalamnya: Ca(NO₃)₂ mengandung 2 N dan 6 O.

Contoh soal: barium hidroksida bereaksi dengan asam fosfat menghasilkan barium fosfat dan air, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Mulailah dengan Ba₃(PO₄)₂. Senyawa ini mengandung 3 Ba, sehingga gunakan 3 Ba(OH)₂, dan 2 satuan fosfat, sehingga gunakan 2 H₃PO₄.

Untuk air, anggap sebagai H–OH: setiap molekul terbentuk dari satu H asam dan satu OH basa. Sisi kiri kini membawa 3 × 2 = 6 gugus OH dan 2 × 3 = 6 atom H asam, sehingga terbentuk 6 H₂O: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. Penghitungan: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 dan 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 dan 8 + 6 = 14.

Gunakan pendekatan satuan hanya ketika ion bertahan utuh. Jika nitrat diubah menjadi NO dalam reaksi redoks, misalnya, nitrogen dan oksigen harus dihitung secara terpisah.

Menyetarakan muatan dalam persamaan ionik

Persamaan ionik dapat menyetarakan atom namun tetap salah. Perhatikan logam aluminium yang dimasukkan ke dalam larutan ion tembaga(II): Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). Ada satu Al dan satu Cu di setiap sisi, tetapi muatannya 2+ di kiri dan 3+ di kanan.

Setiap atom Al melepaskan 3 elektron dan setiap ion Cu²⁺ menerima 2. Kelipatan persekutuan terkecilnya adalah 6, sehingga 2 Al bereaksi dengan 3 Cu²⁺: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). Muatan: 3(2+) = 6+ di kiri dan 2(3+) = 6+ di kanan; atom Al 2 = 2 dan Cu 3 = 3.

Elektron tidak muncul dalam persamaan keseluruhan, sehingga muatan yang tidak sama selalu berarti persamaan belum setara: ada koefisien yang salah, atau ada spesi seperti H⁺, OH⁻, atau H₂O yang hilang. Untuk persamaan redoks yang lebih rumit, terutama dalam larutan asam atau basa, metode setengah reaksi lebih andal daripada inspeksi.

Metode aljabar untuk persamaan yang sulit

Beberapa persamaan, sering kali reaksi redoks yang menghasilkan satu unsur dalam beberapa produk, sulit diselesaikan dengan inspeksi. Tetapkan satu huruf untuk setiap koefisien, tulis satu persamaan per unsur, tetapkan satu huruf sama dengan 1, lalu selesaikan. Untuk kalium permanganat dan asam klorida: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

Kalium memberikan a = c; mangan memberikan a = d; oksigen memberikan 4a = f; hidrogen memberikan b = 2f; klorin memberikan b = c + 2d + 2e. Menetapkan a = 1 menghasilkan c = 1, d = 1, f = 4, dan b = 8, lalu 8 = 1 + 2 + 2e, sehingga e = 5/2. Dengan mengalikan 2: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. Penghitungan: K 2, Mn 2, O 8, H 16, dan Cl 16 di setiap sisi.

Jika, setelah Anda menetapkan satu huruf sama dengan 1, persamaan unsur masih menyisakan koefisien yang belum tertentu, persamaan itu memiliki lebih dari satu bentuk setara yang independen. Hal itu biasanya berarti persamaan tersebut menggabungkan dua reaksi terpisah, dan diperlukan informasi kimia tambahan, seperti spesi mana yang teroksidasi dan mana yang tereduksi dalam tiap setengah reaksi, untuk memilih yang tepat.

Kesalahan penyetaraan dan penghitungan yang menangkapnya

Setiap kesalahan di bawah ini tertangkap oleh penghitungan akhir yang sama, unsur demi unsur lalu muatan. Jadikan penghitungan sebagai baris terakhir yang tetap pada setiap persamaan, bukan tambahan opsional.

Jika penghitungan terus gagal untuk unsur yang sama, kembali ke urutan inspeksi dan periksa apakah unsur itu disetarakan terlalu dini.

• Mengubah subskrip untuk memaksakan kesetaraan, seperti menulis H₂O₂ untuk air. Bandingkan setiap rumus dengan persamaan tidak setara yang Anda mulai.
• Menulis unsur diatomik sebagai atom tunggal, seperti O alih-alih O₂.
• Lupa mengalikan melalui tanda kurung, sehingga Ba₃(PO₄)₂ dihitung memiliki 4 O alih-alih 8.
• Meninggalkan pecahan, atau koefisien dengan faktor persekutuan, pada jawaban akhir.
• Menyetarakan atom tetapi tidak muatan dalam persamaan dengan ion.
• Menyetarakan unsur bebas lebih dahulu lalu harus mengerjakannya ulang setelah setiap perubahan lain.