रासायनिक समीकरणे टप्प्याटप्प्याने संतुलित करणे

गुणांक बदलता येतात आणि अधोअंक बदलता येत नाहीत

प्रत्येक सूत्र एका पदार्थाचे संघटन निश्चित करते. H₂O मध्ये नेहमी दोन हायड्रोजन अणू आणि एक ऑक्सिजन अणू असतो; ते H₂O₂ केल्यास हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे, म्हणजे वेगळ्या संयुगाचे, वर्णन होते. म्हणून संतुलन फक्त गुणांकांनी केले जाते, म्हणजे सूत्रांसमोरच्या संख्यांनी, ज्या प्रत्येक पदार्थाची किती सूत्र एकके सहभागी होतात ते सांगतात.

संतुलित समीकरणात दोन्ही बाजूंना प्रत्येक मूलद्रव्याचे अणू समान संख्येने असतात. अणू त्यांचे वस्तुमान राखतात, म्हणून अभिक्रियाकारकांचे एकूण वस्तुमान उत्पादनांच्या एकूण वस्तुमानाइतके असते, जी उपयुक्त स्वतंत्र तपासणी ठरते. आयन असतील तेव्हा डावीकडील प्रभारांची बेरीज उजवीकडील बेरजेइतकीही असली पाहिजे.

गुणांक समीकरण संतुलित करणाऱ्या सर्वात लहान पूर्ण संख्यांमध्ये लिहिले जातात. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O संतुलित आहे पण सर्वात लहान रूपात नाही; 2 ने भागल्यास 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O मिळते. 1 हा गुणांक लिहिला जात नाही.

गोल गोल फिरणे टाळणारा निरीक्षण क्रम

निरीक्षण निश्चित क्रमाने उत्तम चालते, कारण एका मूलद्रव्याचे संतुलन केल्याने आधी ठरवलेले दुसरे असंतुलित होऊ शकते. खालील क्रम अनेक सूत्रांमध्ये येणाऱ्या मूलद्रव्यांना, आणि विशेषतः O₂ किंवा धातूसारख्या मुक्त मूलद्रव्यांना, पुढे ढकलतो, कारण मुक्त मूलद्रव्याचा गुणांक बदलल्याने इतर काहीही बिघडत नाही.

अंतिम ताळा सर्वात महत्त्वाचा आहे. प्रत्येक मूलद्रव्य आणि त्याची प्रत्येक बाजूची संख्या यांची यादी करा, प्रत्येक अधोअंकाला गुणांकाने आणि कंसाबाहेरील कोणत्याही अधोअंकाने गुणून. यास एक मिनिट लागते आणि जवळजवळ प्रत्येक चूक पकडली जाते.

• द्विअणुक मूलद्रव्यांसह (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂) प्रत्येक पदार्थाची योग्य सूत्रे लिहा आणि नंतर ती बदलू नका.
• सर्वात गुंतागुंतीच्या सूत्राला 1 हा प्रयोगात्मक गुणांक द्या.
• फक्त एका अभिक्रियाकारकात आणि एका उत्पादनात येणाऱ्या मूलद्रव्यांचे संतुलन करा.
• न बदलता पुढे जाणाऱ्या बहुअणुक आयनांचे एकल एकके म्हणून संतुलन करा.
• त्यानंतर हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे संतुलन करा, आणि मुक्त मूलद्रव्यांचे शेवटी.
• प्रत्येक गुणांकाला त्याच्या छेदाने गुणून कोणताही अपूर्णांक काढून टाका, मग सर्वात लहान पूर्ण संख्यांपर्यंत कमी करा.
• दोन्ही बाजूंना प्रत्येक मूलद्रव्याचा आणि एकूण प्रभाराचा ताळा करा.

सोडवलेले उदाहरण: 2-प्रोपेनॉलचे ज्वलन

2-प्रोपेनॉल (आयसोप्रोपिल अल्कोहोल), C₃H₈O, ऑक्सिजनमध्ये जळून कार्बन डायऑक्साइड आणि पाणी देते: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. C₃H₈O ला 1 हा गुणांक द्या. कार्बन एका अभिक्रियाकारकात आणि एका उत्पादनात येतो, म्हणून 3 C साठी 3 CO₂ लागतात. हायड्रोजनही तसाच: 8 H साठी 4 H₂O लागतात.

ऑक्सिजन शेवटी येतो कारण O₂ मुक्त मूलद्रव्य आहे. उजव्या बाजूला आता 3 × 2 + 4 × 1 = 10 O अणू आहेत. इंधन आधीच 1 O पुरवते, म्हणून O₂ ने 9 अणू पुरवले पाहिजेत, म्हणजे 9/2 हा गुणांक. सर्वांना 2 ने गुणल्यास 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O मिळते.

ताळा: C 6 = 6; H 16 = 16; O डावीकडे 2 + 18 = 20 आणि उजवीकडे 12 + 8 = 20. दोन दशांश स्थानांपर्यंत पूर्णांकित केलेले IUPAC प्रमाणित अणुभार (C 12.01, H 1.01, O 16.00) वापरून केलेली वस्तुमान तपासणी दाखवलेल्या मोल प्रमाणांसाठी जुळते: अभिक्रियाकारकांचे 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g आणि उत्पादनांचे 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g.

एक सामान्य चूक म्हणजे इंधनाच्या आतील ऑक्सिजन अणूकडे दुर्लक्ष करून प्रत्येक C₃H₈O साठी 5 O₂ लिहिणे. ताळा ती लगेच उघड करतो: डावीकडे 11 O अणू आणि उजवीकडे 10.

बहुअणुक आयन एकल एकक म्हणून

सल्फेट, नायट्रेट किंवा फॉस्फेटसारखा बहुअणुक आयन दोन्ही बाजूंना न बदलता दिसतो तेव्हा त्याचे अणू वेगळे मोजण्याऐवजी त्याला एक एकक मानून मोजा. यामुळे हिशोब लहान होतो आणि सर्वात वारंवार होणारी मोजणीची चूक टळते, म्हणजे कंसाबाहेरील अधोअंक आतील प्रत्येक गोष्टीला गुणतो हे विसरणे: Ca(NO₃)₂ मध्ये 2 N आणि 6 O आहेत.

सोडवलेले उदाहरण: बेरियम हायड्रॉक्साइड फॉस्फोरिक आम्लाशी अभिक्रिया करून बेरियम फॉस्फेट आणि पाणी देते, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Ba₃(PO₄)₂ पासून सुरुवात करा. त्यात 3 Ba आहेत, म्हणून 3 Ba(OH)₂ वापरा, आणि 2 फॉस्फेट एकके आहेत, म्हणून 2 H₃PO₄ वापरा.

पाण्यासाठी त्याला H–OH असे समजा: प्रत्येक रेणू आम्लाच्या एका H पासून आणि आम्लारीच्या एका OH पासून बनतो. डाव्या बाजूला आता 3 × 2 = 6 OH गट आणि 2 × 3 = 6 आम्लीय H अणू आहेत, म्हणून 6 H₂O बनतात: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. ताळा: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 आणि 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 आणि 8 + 6 = 14.

एकक पद्धत फक्त आयन अखंड टिकतो तेव्हाच वापरा. उदाहरणार्थ, रेडॉक्स अभिक्रियेत नायट्रेटचे NO मध्ये रूपांतर होत असेल तर नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन वेगळे मोजले पाहिजेत.

आयनिक समीकरणांमध्ये प्रभाराचे संतुलन

आयनिक समीकरण अणूंच्या बाबतीत संतुलित असूनही चुकीचे असू शकते. तांबे(II) आयनांच्या द्रावणात ठेवलेला अॅल्युमिनियम धातू विचारात घ्या: Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). प्रत्येक बाजूला एक Al आणि एक Cu आहे, पण प्रभार डावीकडे 2+ आणि उजवीकडे 3+ आहे.

प्रत्येक Al अणू 3 इलेक्ट्रॉन गमावतो आणि प्रत्येक Cu²⁺ आयन 2 मिळवतो. लघुत्तम सामायिक विभाज्य 6 आहे, म्हणून 2 Al ची 3 Cu²⁺ शी अभिक्रिया होते: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). प्रभार: डावीकडे 3(2+) = 6+ आणि उजवीकडे 2(3+) = 6+; अणू Al 2 = 2 आणि Cu 3 = 3.

इलेक्ट्रॉन एकूण समीकरणात दिसत नाहीत, म्हणून प्रभार न जुळणे म्हणजे समीकरण अजून संतुलित नाही: एखादा गुणांक चुकीचा आहे, किंवा H⁺, OH⁻ किंवा H₂O सारखी स्पीशीज गहाळ आहे. अधिक गुंतागुंतीच्या रेडॉक्स समीकरणांसाठी, विशेषतः आम्लीय किंवा आम्लारीय द्रावणात, अर्ध-अभिक्रिया पद्धत निरीक्षणापेक्षा अधिक विश्वासार्ह आहे.

कठीण समीकरणांसाठी बीजगणितीय पद्धत

काही समीकरणे, बहुधा एक मूलद्रव्य अनेक उत्पादनांमध्ये जाणाऱ्या रेडॉक्स अभिक्रिया, निरीक्षणाला दाद देत नाहीत. प्रत्येक गुणांकाला एक अक्षर द्या, प्रत्येक मूलद्रव्यासाठी एक समीकरण लिहा, एक अक्षर 1 ठेवा आणि सोडवा. पोटॅशियम परमँगनेट आणि हायड्रोक्लोरिक आम्लासाठी: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

पोटॅशियम a = c देतो; मँगनीज a = d देतो; ऑक्सिजन 4a = f देतो; हायड्रोजन b = 2f देतो; क्लोरीन b = c + 2d + 2e देतो. a = 1 ठेवल्यास c = 1, d = 1, f = 4 आणि b = 8 मिळते, आणि मग 8 = 1 + 2 + 2e, म्हणून e = 5/2. 2 ने गुणल्यास: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. ताळा: प्रत्येक बाजूला K 2, Mn 2, O 8, H 16 आणि Cl 16.

एक अक्षर 1 ठेवल्यानंतरही मूलद्रव्यांच्या समीकरणांमुळे एखादा गुणांक अनिर्धारित राहिला, तर समीकरणाची एकापेक्षा अधिक स्वतंत्र संतुलित रूपे आहेत. याचा अर्थ सहसा ते दोन स्वतंत्र अभिक्रिया एकत्र करते आणि योग्य रूप निवडण्यासाठी अतिरिक्त रासायनिक माहिती लागते, जसे प्रत्येक अर्ध-अभिक्रियेत कोणत्या स्पीशीजचे ऑक्सिडीकरण आणि कोणत्याचे क्षपण होते.

संतुलनातील चुका आणि त्या पकडणारा ताळा

खालील प्रत्येक चूक एकाच अंतिम ताळ्याने पकडली जाते, मूलद्रव्यागणिक आणि मग प्रभाराचा. ताळा हा प्रत्येक समीकरणाची ठरलेली शेवटची ओळ करा, ऐच्छिक अतिरिक्त नव्हे.

ताळा एकाच मूलद्रव्यासाठी वारंवार चुकत असेल तर निरीक्षण क्रमाकडे परत जा आणि त्या मूलद्रव्याचे संतुलन खूप लवकर केले गेले का ते तपासा.

• संतुलन जबरदस्तीने साधण्यासाठी अधोअंक बदलणे, जसे पाण्यासाठी H₂O₂ लिहिणे. प्रत्येक सूत्राची तुम्ही सुरू केलेल्या असंतुलित समीकरणाशी तुलना करा.
• द्विअणुक मूलद्रव्य एकेक अणू म्हणून लिहिणे, जसे O₂ ऐवजी O.
• कंसातून गुणायला विसरणे, ज्यामुळे Ba₃(PO₄)₂ मध्ये 8 ऐवजी 4 O आहेत असे मोजले जाते.
• अंतिम उत्तरात अपूर्णांक, किंवा सामायिक विभाजक असलेले गुणांक, ठेवणे.
• आयन असलेल्या समीकरणात अणूंचे संतुलन करणे पण प्रभाराचे नाही.
• आधी मुक्त मूलद्रव्याचे संतुलन करणे आणि मग इतर प्रत्येक बदलानंतर ते पुन्हा करावे लागणे.