Химиялық теңдеулерді қадам-қадаммен теңестіру

Қандай коэффициенттерді өзгертуге болады, ал индекстерді болмайды

Әр формула бір заттың құрамын бекітеді. H₂O-да әрқашан екі сутек атомы мен бір оттек атомы бар; оны H₂O₂ деп өзгерту басқа қосылыс — сутек пероксидін сипаттайды. Сондықтан теңестіру тек коэффициенттермен, формулалардың алдындағы сандармен жасалады, олар әр заттың қанша формулалық бірлігі қатысатынын көрсетеді.

Теңестірілген теңдеуде екі жағында да әр элементтің атомдары саны бірдей. Атомдар массасын сақтайтындықтан, реагенттердің жалпы массасы өнімдердің жалпы массасына тең болады, бұл пайдалы тәуелсіз тексеру. Иондар болғанда сол жақтағы зарядтар қосындысы да оң жақтағымен тең болуы керек.

Коэффициенттер теңдеуді теңестіретін ең кіші бүтін сандар ретінде жазылады. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O теңестірілген, бірақ ең төменгі мүшелерде емес; 2-ге бөлу 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O береді. 1 коэффициенті жазылмайды.

Тұйық шеңберден сақтайтын таңдау реті

Бір элементті теңестіру бұрын реттелген басқасын бұзуы мүмкін, сондықтан таңдау әдісі тұрақты ретпен жақсы жұмыс істейді. Төмендегі рет бірнеше формулада кездесетін элементтерді, әсіресе O₂ немесе металл сияқты бос элементтерді кейінге қалдырады, өйткені бос элементтің коэффициентін өзгерту басқа ештеңені бұзбайды.

Соңғы санап шығу ең маңыздысы. Әр элементті екі жақтағы санымен тізіп шығыңыз, әр индексті коэффициентке және жақша сыртындағы кез келген индекске көбейтіп. Бұл бір минут алады және барлық дерлік қателерді ұстайды.

• Әр зат үшін, соның ішінде екіатомды элементтер (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂) үшін, дұрыс формулалар жазыңыз және оларды кейін өзгертпеңіз.
• Ең күрделі формулаға сынамалы 1 коэффициентін беріңіз.
• Тек бір реагентте және бір өнімде кездесетін элементтерді теңестіріңіз.
• Өзгеріссіз өтетін көпатомды иондарды жеке бірлік ретінде теңестіріңіз.
• Содан кейін сутек пен оттекті, ал бос элементтерді ең соңында теңестіріңіз.
• Кез келген бөлшекті әр коэффициентті оның бөліміне көбейтіп жойыңыз, содан кейін ең кіші бүтін сандарға қысқартыңыз.
• Әр элементті және жалпы зарядты екі жақта да санап шығыңыз.

Шешілген мысал: 2-пропанолдың жануы

2-Пропанол (изопропил спирті), C₃H₈O, оттекте жанып, көміртек диоксиді мен суды береді: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. C₃H₈O-ға 1 коэффициентін беріңіз. Көміртек бір реагентте және бір өнімде кездеседі, сондықтан 3 C үшін 3 CO₂ қажет. Сутек те солай: 8 H үшін 4 H₂O қажет.

Оттек соңында келеді, өйткені O₂ — бос элемент. Оң жақта енді 3 × 2 + 4 × 1 = 10 O атомы бар. Отынның өзі 1 O береді, сондықтан O₂ 9 атом беруі керек, яғни коэффициент 9/2. Барлығын 2-ге көбейту 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O береді.

Санап шығу: C 6 = 6; H 16 = 16; O сол жақта 2 + 18 = 20, ал оң жақта 12 + 8 = 20. Екі ондық таңбаға дейін дөңгелектелген IUPAC стандартты атомдық салмақтарымен (C 12.01, H 1.01, O 16.00) масса тексеруі көрсетілген моль мөлшерлері үшін сәйкес келеді: 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g реагенттер және 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g өнімдер.

Жиі кездесетін қателік — отынның ішіндегі оттек атомын ұмытып, әр C₃H₈O үшін 5 O₂ жазу. Санап шығу мұны бірден әшкерелейді: сол жақта 11 O атомы, оң жақта 10.

Көпатомды иондар жеке бірлік ретінде

Сульфат, нитрат немесе фосфат сияқты көпатомды ион екі жақта да өзгеріссіз кездескенде, оның атомдарын бөлек санаудың орнына оны бір бірлік ретінде санаңыз. Бұл есепті қысқартады және ең жиі санау қатесінен — жақша сыртындағы индекс іштегінің бәрін көбейтетінін ұмытудан — сақтайды: Ca(NO₃)₂ құрамында 2 N және 6 O бар.

Шешілген мысал: барий гидроксиді фосфор қышқылымен әрекеттесіп, барий фосфаты мен суды береді, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Ba₃(PO₄)₂-ден бастаңыз. Онда 3 Ba бар, сондықтан 3 Ba(OH)₂ қолданыңыз, және 2 фосфат бірлігі бар, сондықтан 2 H₃PO₄ қолданыңыз.

Су үшін оны H–OH деп қарастырыңыз: әр молекула қышқылдың бір H-ынан және негіздің бір OH-ынан түзіледі. Сол жақта енді 3 × 2 = 6 OH тобы және 2 × 3 = 6 қышқылдық H атомы бар, сондықтан 6 H₂O түзіледі: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. Санап шығу: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 және 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 және 8 + 6 = 14.

Бірлік әдісін тек ион бүтін сақталғанда ғана қолданыңыз. Мысалы, нитрат тотығу–тотықсыздану реакциясында NO-ға айналса, азот пен оттек бөлек саналуы керек.

Иондық теңдеулерде зарядты теңестіру

Иондық теңдеу атомдарды теңестіріп, бірақ қате болуы мүмкін. Мыс(II) иондарының ерітіндісіне салынған алюминий металын қарастырыңыз: Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). Әр жақта бір Al және бір Cu бар, бірақ заряд сол жақта 2+, ал оң жақта 3+.

Әр Al атомы 3 электрон жоғалтады, ал әр Cu²⁺ ионы 2 электрон қабылдайды. Ең кіші ортақ еселік 6, сондықтан 2 Al 3 Cu²⁺ -пен әрекеттеседі: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). Заряд: сол жақта 3(2+) = 6+, оң жақта 2(3+) = 6+; атомдар Al 2 = 2 және Cu 3 = 3.

Электрондар жиынтық теңдеуде көрінбейді, сондықтан зарядтың сәйкес келмеуі теңдеудің әлі теңестірілмегенін әрқашан білдіреді: коэффициент қате немесе H⁺, OH⁻ немесе H₂O сияқты бөлшек жетіспейді. Күрделірек тотығу–тотықсыздану теңдеулері үшін, әсіресе қышқылдық немесе сілтілік ортада, жартылай реакциялар әдісі таңдаудан гөрі сенімдірек.

Қиын теңдеулерге арналған алгебралық әдіс

Кейбір теңдеулер, көбіне бір элемент бірнеше өнімге өтетін тотығу–тотықсыздану реакциялары, таңдау әдісіне көнбейді. Әр коэффициентке әріп беріңіз, әр элементке бір теңдеу жазыңыз, бір әріпті 1-ге тең етіп алыңыз және шешіңіз. Калий перманганаты мен тұз қышқылы үшін: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

Калий a = c береді; марганец a = d береді; оттек 4a = f береді; сутек b = 2f береді; хлор b = c + 2d + 2e береді. a = 1 деп алғанда c = 1, d = 1, f = 4 және b = 8 шығады, содан кейін 8 = 1 + 2 + 2e, сондықтан e = 5/2. 2-ге көбейту: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. Санап шығу: K 2, Mn 2, O 8, H 16 және Cl 16 екі жақта да.

Егер бір әріпті 1-ге тең еткеннен кейін де элемент теңдеулері коэффициенттердің бірін анықталмаған қалдырса, теңдеудің бірнеше тәуелсіз теңестірілген түрі бар. Бұл әдетте оның екі бөлек реакцияны біріктіретінін білдіреді, және дұрысын таңдау үшін әр жартылай реакцияда қай бөлшек тотығатыны мен қайсысы тотықсызданатыны сияқты қосымша химиялық ақпарат қажет.

Теңестіру қателері және оларды ұстайтын санап шығу

Төмендегі қателердің әрқайсысын бірдей соңғы санап шығу, элемент бойынша, содан кейін заряд бойынша, ұстайды. Санап шығуды әр теңдеудің қосымша емес, тұрақты соңғы жолы етіңіз.

Егер санап шығу бір элемент бойынша қайта-қайта сәтсіз болса, таңдау ретіне оралып, сол элемент тым ерте теңестірілмегенін тексеріңіз.

• Теңестіруге мәжбүрлеу үшін индексті өзгерту, мысалы су үшін H₂O₂ жазу. Әр формуланы бастаған теңестірілмеген теңдеумен салыстырыңыз.
• Екіатомды элементті жеке атомдар ретінде жазу, мысалы O₂ орнына O.
• Жақшаны көбейтуді ұмыту, нәтижесінде Ba₃(PO₄)₂ құрамында 8 емес, 4 O бар деп саналады.
• Соңғы жауапта бөлшектерді немесе ортақ көбейткіші бар коэффициенттерді қалдыру.
• Иондары бар теңдеуде атомдарды теңестіріп, зарядты теңестірмеу.
• Бос элементті алдымен теңестіріп, содан кейін әр басқа өзгерістен соң оны қайта жасауға тура келу.