Kusawazisha Milinganyo ya Kemikali Hatua kwa Hatua

Vigawo vinaweza kubadilishwa lakini namba za chini haziwezi

Kila fomula huweka muundo wa dutu moja. H₂O daima ina atomi mbili za hidrojeni na atomi moja ya oksijeni; kuibadilisha kuwa H₂O₂ kunaeleza peroksidi ya hidrojeni, mchanganyiko tofauti. Kusawazisha kwa hivyo hufanywa kwa vigawo pekee, namba zilizo mbele ya fomula, zinazosema ni vizio vingapi vya fomula vya kila dutu vinashiriki.

Mlinganyo uliosawazishwa una idadi ile ile ya atomi za kila elementi pande zote mbili. Kwa sababu atomi huhifadhi uzito wake, jumla ya uzito wa viitikio kisha ni sawa na jumla ya uzito wa bidhaa, ambayo ni ukaguzi huru wenye manufaa. Ioni zinapoonekana, jumla ya chaji upande wa kushoto lazima pia iwe sawa na jumla upande wa kulia.

Vigawo huandikwa kama namba nzima ndogo zaidi zinazosawazisha mlinganyo. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O umesawazishwa lakini haupo katika maneno ya chini kabisa; kugawanya kwa 2 kunatoa 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Kigawo cha 1 huachwa bila kuandikwa.

Mpangilio wa ukaguzi unaoepuka kuzunguka tu

Ukaguzi hufanya kazi vizuri zaidi kwa mpangilio uliowekwa, kwa sababu kusawazisha elementi moja kunaweza kuvuruga nyingine uliyokwisha kuisuluhisha. Mpangilio ulio hapa chini unaahirisha elementi zinazoonekana katika fomula kadhaa, na hasa elementi huru kama O₂ au metali, kwa sababu kubadilisha kigawo cha elementi huru hakuvurugi kitu kingine.

Hesabu ya mwisho ndiyo muhimu zaidi. Orodhesha kila elementi pamoja na idadi yake kwa kila upande, ukizidisha kila namba ya chini kwa kigawo na kwa namba yoyote ya chini nje ya mabano. Inachukua dakika moja na hugundua karibu kila kosa.

• Andika fomula sahihi kwa kila dutu, ikijumuisha elementi za atomi mbili (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂), na usizibadilishe baadaye.
• Peana fomula tata zaidi kigawo cha majaribio cha 1.
• Sawazisha elementi zinazoonekana katika kiitikio kimoja tu na bidhaa moja tu.
• Sawazisha ioni za poliatomu zinazopita bila kubadilika kama vizio moja.
• Sawazisha hidrojeni na oksijeni kisha, na elementi huru mwisho.
• Ondoa sehemu yoyote kwa kuzidisha kila kigawo kwa kipunguzo chake, kisha punguza hadi namba nzima ndogo zaidi.
• Hesabu kila elementi, na chaji jumla, pande zote mbili.

Mfano uliotatuliwa: mwako wa 2-propanoli

2-Propanoli (pombe ya isopropili), C₃H₈O, huungua katika oksijeni na kutoa dioksidi ya kaboni na maji: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. Peana C₃H₈O kigawo cha 1. Kaboni inaonekana katika kiitikio kimoja na bidhaa moja, kwa hivyo 3 C zinahitaji 3 CO₂. Hidrojeni vivyo hivyo: 8 H zinahitaji 4 H₂O.

Oksijeni inakuja mwisho kwa sababu O₂ ni elementi huru. Upande wa kulia sasa una atomi 3 × 2 + 4 × 1 = 10 za O. Mafuta tayari yanatoa 1 O, kwa hivyo O₂ lazima itoe atomi 9, kigawo cha 9/2. Kuzidisha kila kitu kwa 2 kunatoa 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O.

Hesabu: C 6 = 6; H 16 = 16; O 2 + 18 = 20 upande wa kushoto na 12 + 8 = 20 upande wa kulia. Ukaguzi wa uzito kwa kutumia uzito wa kawaida wa atomi wa IUPAC uliozungushwa hadi desimali mbili (C 12.01, H 1.01, O 16.00) unakubaliana kwa viasi vya molari vilivyoonyeshwa: 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g za viitikio na 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g za bidhaa.

Kosa la kawaida ni kusahau atomi ya oksijeni ndani ya mafuta na kuandika 5 O₂ kwa kila C₃H₈O. Hesabu ya mwisho inalifichua mara moja: atomi 11 za O upande wa kushoto na 10 upande wa kulia.

Ioni za poliatomu kama kizio kimoja

Ioni ya poliatomu kama salfeti, nitreti au fosfeti inapoonekana bila kubadilika pande zote mbili, ihesabu kama kizio kimoja badala ya kuhesabu atomi zake kando kando. Hii hufupisha uwekaji hesabu na kuepuka kosa la kawaida zaidi la kuhesabu, kusahau kwamba namba ya chini nje ya mabano huzidisha kila kitu ndani: Ca(NO₃)₂ ina 2 N na 6 O.

Mfano uliotatuliwa: hidroksidi ya bariamu huitikia na asidi ya fosforiki kutoa fosfeti ya bariamu na maji, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Anza na Ba₃(PO₄)₂. Ina 3 Ba, kwa hivyo tumia 3 Ba(OH)₂, na vizio 2 vya fosfeti, kwa hivyo tumia 2 H₃PO₄.

Kwa maji, yafikirie kama H–OH: kila molekuli hutokana na H moja ya asidi na OH moja ya besi. Upande wa kushoto sasa una makundi 3 × 2 = 6 ya OH na atomi 2 × 3 = 6 za H zenye asidi, kwa hivyo H₂O 6 huundwa: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. Hesabu: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 na 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 na 8 + 6 = 14.

Tumia mbinu ya kizio tu wakati ioni inabaki kamili. Nitreti ikibadilishwa kuwa NO katika athari ya redoksi, kwa mfano, naitrojeni na oksijeni lazima zihesabiwe kando.

Kusawazisha chaji katika milinganyo ya ioni

Mlinganyo wa ioni unaweza kusawazisha atomi na bado kuwa na makosa. Fikiria metali ya alumini iliyowekwa katika myeyusho wa ioni za shaba(II): Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). Kuna Al moja na Cu moja kila upande, lakini chaji ni 2+ upande wa kushoto na 3+ upande wa kulia.

Kila atomi ya Al hupoteza elektroni 3 na kila ioni ya Cu²⁺ hupata 2. Kigawo kidogo cha pamoja ni 6, kwa hivyo 2 Al huitikia na 3 Cu²⁺: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). Chaji: 3(2+) = 6+ upande wa kushoto na 2(3+) = 6+ upande wa kulia; atomi Al 2 = 2 na Cu 3 = 3.

Elektroni hazionekani katika mlinganyo wa jumla, kwa hivyo kutolingana kwa chaji daima kunamaanisha mlinganyo bado haujasawazishwa: kigawo kina makosa, au spishi kama H⁺, OH⁻ au H₂O inakosekana. Kwa milinganyo tata zaidi ya redoksi, hasa katika myeyusho wa asidi au besi, mbinu ya nusu-athari ni ya kutegemewa zaidi kuliko ukaguzi.

Mbinu ya aljebra kwa milinganyo migumu

Baadhi ya milinganyo, mara nyingi athari za redoksi ambapo elementi moja huishia katika bidhaa kadhaa, inapinga ukaguzi. Peana herufi kwa kila kigawo, andika mlinganyo mmoja kwa kila elementi, weka herufi moja kuwa 1, na utatue. Kwa pemanganeti ya potasiamu na asidi ya haidroklorik: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

Potasiamu inatoa a = c; manganisi inatoa a = d; oksijeni inatoa 4a = f; hidrojeni inatoa b = 2f; klorini inatoa b = c + 2d + 2e. Kuweka a = 1 kunatoa c = 1, d = 1, f = 4 na b = 8, kisha 8 = 1 + 2 + 2e, kwa hivyo e = 5/2. Kuzidisha kwa 2: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. Hesabu: K 2, Mn 2, O 8, H 16 na Cl 16 kila upande.

Kama, baada ya kuweka herufi moja kuwa 1, milinganyo ya elementi bado inaacha kigawo kisichobainishwa, mlinganyo una zaidi ya umbo moja huru lililosawazishwa. Hiyo kwa kawaida inamaanisha unachanganya athari mbili tofauti, na taarifa ya ziada ya kikemia, kama ni spishi ipi inaoksidishwa na ipi inapunguzwa katika kila nusu-athari, inahitajika kuchagua sahihi.

Makosa ya kusawazisha na hesabu inayoyagundua

Kila kosa lililo hapa chini hugunduliwa na hesabu ile ile ya mwisho, elementi kwa elementi kisha chaji. Fanya hesabu kuwa mstari wa mwisho uliowekwa wa kila mlinganyo, si nyongeza ya hiari.

Kama hesabu inaendelea kushindwa kwa elementi ile ile, rudi kwenye mpangilio wa ukaguzi na uangalie kama elementi hiyo ilisawazishwa mapema mno.

• Kubadilisha namba ya chini ili kulazimisha usawa, kama kuandika H₂O₂ kwa maji. Linganisha kila fomula na mlinganyo usiosawazishwa uliouanzia.
• Kuandika elementi ya atomi mbili kama atomi moja moja, kama O badala ya O₂.
• Kusahau kuzidisha kupitia mabano, kwa hivyo Ba₃(PO₄)₂ inahesabiwa kuwa na 4 O badala ya 8.
• Kuacha sehemu, au vigawo vyenye kigawanyo cha pamoja, katika jibu la mwisho.
• Kusawazisha atomi lakini si chaji katika mlinganyo wenye ioni.
• Kusawazisha elementi huru kwanza kisha kulazimika kuirudia baada ya kila badiliko lingine.