வேதிச் சமன்பாடுகளைப் படிப்படியாகச் சமநிலைப்படுத்துதல்

கெழுக்களை மாற்றலாம், அடிக்குறியீடுகளை மாற்றக் கூடாது

ஒவ்வொரு வாய்ப்பாடும் ஒரு பொருளின் கூட்டமைப்பை நிர்ணயிக்கிறது. H₂O-வில் எப்போதும் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களும் ஓர் ஆக்சிஜன் அணுவும் உள்ளன; அதை H₂O₂ என மாற்றுவது வேறு சேர்மமான ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடை விவரிக்கிறது. எனவே சமநிலைப்படுத்துதல் கெழுக்களால் மட்டுமே செய்யப்படுகிறது; அவை வாய்ப்பாடுகளுக்கு முன் உள்ள எண்கள், ஒவ்வொரு பொருளின் எத்தனை வாய்ப்பாட்டு அலகுகள் பங்கேற்கின்றன என்பதைக் கூறுகின்றன.

சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டில் ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுக்களின் எண்ணிக்கையும் இரு பக்கங்களிலும் சமமாக இருக்கும். அணுக்கள் தங்கள் நிறையை வைத்திருப்பதால், வினைப்பொருட்களின் மொத்த நிறை விளைபொருட்களின் மொத்த நிறைக்குச் சமமாகிறது; இது பயனுள்ள சுயாதீனச் சரிபார்ப்பாகும். அயனிகள் வரும்போது, இடப்புற மின்னூட்டங்களின் கூட்டுத்தொகை வலப்புறத்துக்கும் சமமாக இருக்க வேண்டும்.

கெழுக்கள் சமன்பாட்டைச் சமநிலைப்படுத்தும் மிகச் சிறிய முழு எண்களாக எழுதப்படுகின்றன. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O சமநிலைப்படுத்தப்பட்டது, ஆனால் எளிய வடிவத்தில் இல்லை; 2-ஆல் வகுத்தால் 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O கிடைக்கும். 1 என்ற கெழு எழுதப்படாமல் விடப்படும்.

சுற்றிச் சுற்றி வராமல் தவிர்க்கும் ஆய்வு வரிசை

ஆய்வு நிலையான வரிசையுடன் சிறப்பாகச் செயல்படுகிறது; ஏனெனில் ஒரு தனிமத்தைச் சமநிலைப்படுத்துவது நீங்கள் ஏற்கெனவே தீர்த்த மற்றொன்றைச் சமநிலை குலைக்கக்கூடும். கீழுள்ள வரிசை பல வாய்ப்பாடுகளில் தோன்றும் தனிமங்களையும், குறிப்பாக O₂ அல்லது ஒரு உலோகம் போன்ற தனித்த தனிமங்களையும் பிற்பாடு விடுகிறது; ஏனெனில் தனித்த தனிமத்தின் கெழுவை மாற்றுவது வேறெதையும் குலைப்பதில்லை.

இறுதிக் கணக்கெடுப்பே மிக முக்கியம். ஒவ்வொரு தனிமத்தையும் இரு பக்கங்களிலும் அதன் எண்ணிக்கையுடன் பட்டியலிடுங்கள்; ஒவ்வோர் அடிக்குறியீட்டையும் கெழுவாலும் அடைப்புக்குறிக்கு வெளியே உள்ள அடிக்குறியீட்டாலும் பெருக்குங்கள். இதற்கு ஒரு நிமிடமே ஆகும், கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு தவறையும் பிடித்துவிடும்.

• ஈரணுத் தனிமங்கள் (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂) உட்பட ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் சரியான வாய்ப்பாடுகளை எழுதுங்கள்; பின்னர் அவற்றை மாற்றாதீர்கள்.
• மிகச் சிக்கலான வாய்ப்பாட்டுக்கு 1 என்ற சோதனைக் கெழுவைத் தாருங்கள்.
• ஒரே ஒரு வினைப்பொருளிலும் ஒரே ஒரு விளைபொருளிலும் தோன்றும் தனிமங்களைச் சமநிலைப்படுத்துங்கள்.
• மாறாமல் கடந்துசெல்லும் பல்லணு அயனிகளை ஒற்றை அலகுகளாகச் சமநிலைப்படுத்துங்கள்.
• அடுத்து ஹைட்ரஜனையும் ஆக்சிஜனையும், தனித்த தனிமங்களை இறுதியாகவும் சமநிலைப்படுத்துங்கள்.
• ஏதேனும் பின்னம் இருந்தால், ஒவ்வொரு கெழுவையும் அதன் பகுதியால் பெருக்கி நீக்கி, மிகச் சிறிய முழு எண்களாகச் சுருக்குங்கள்.
• இரு பக்கங்களிலும் ஒவ்வொரு தனிமத்தையும் மொத்த மின்னூட்டத்தையும் கணக்கிட்டுச் சரிபாருங்கள்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: 2-புரோப்பனாலின் எரிதல்

2-புரோப்பனால் (ஐசோபுரோப்பைல் ஆல்கஹால்), C₃H₈O, ஆக்சிஜனில் எரிந்து கார்பன் டையாக்சைடையும் நீரையும் தருகிறது: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. C₃H₈O-க்கு 1 என்ற கெழுவைத் தாருங்கள். கார்பன் ஒரு வினைப்பொருளிலும் ஒரு விளைபொருளிலும் தோன்றுகிறது; எனவே 3 C-க்கு 3 CO₂ தேவை. ஹைட்ரஜனும் அவ்வாறே: 8 H-க்கு 4 H₂O தேவை.

O₂ தனித்த தனிமம் என்பதால் ஆக்சிஜன் கடைசியில் வருகிறது. வலப்புறத்தில் இப்போது 3 × 2 + 4 × 1 = 10 O அணுக்கள் உள்ளன. எரிபொருள் ஏற்கெனவே 1 O-ஐ வழங்குகிறது; எனவே O₂ 9 அணுக்களை வழங்க வேண்டும், கெழு 9/2. அனைத்தையும் 2-ஆல் பெருக்கினால் 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O கிடைக்கிறது.

கணக்கெடுப்பு: C 6 = 6; H 16 = 16; O இடப்புறம் 2 + 18 = 20, வலப்புறம் 12 + 8 = 20. இரண்டு தசமங்களுக்கு முழுமையாக்கிய IUPAC நிலையான அணு எடைகளைப் (C 12.01, H 1.01, O 16.00) பயன்படுத்திய நிறைச் சரிபார்ப்பு, காட்டப்பட்ட மோலளவுகளுக்கு ஒத்துப்போகிறது: வினைப்பொருட்கள் 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g, விளைபொருட்கள் 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g.

எரிபொருளுக்குள் உள்ள ஆக்சிஜன் அணுவை மறந்து, ஒவ்வொரு C₃H₈O-க்கும் 5 O₂ என எழுதுவது ஒரு பொதுவான தவறு. கணக்கெடுப்பு அதை உடனே வெளிப்படுத்துகிறது: இடப்புறம் 11 O அணுக்கள், வலப்புறம் 10.

பல்லணு அயனிகளை ஒற்றை அலகுகளாகக் கருதுதல்

சல்பேட்டு, நைட்ரேட்டு, பாஸ்பேட்டு போன்ற பல்லணு அயனி இரு பக்கங்களிலும் மாறாமல் தோன்றும்போது, அதன் அணுக்களைத் தனித்தனியாக எண்ணுவதற்குப் பதிலாக ஓர் அலகாக எண்ணுங்கள். இது கணக்கு வைப்பைச் சுருக்குகிறது; அடைப்புக்குறிக்கு வெளியே உள்ள அடிக்குறியீடு உள்ளே உள்ள அனைத்தையும் பெருக்கும் என்பதை மறக்கும் மிகப் பொதுவான எண்ணிக்கைப் பிழையையும் தவிர்க்கிறது: Ca(NO₃)₂-இல் 2 N, 6 O உள்ளன.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: பேரியம் ஹைட்ராக்சைடு பாஸ்பாரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரிந்து பேரியம் பாஸ்பேட்டையும் நீரையும் தருகிறது, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Ba₃(PO₄)₂-இல் தொடங்குங்கள். அதில் 3 Ba உள்ளன; எனவே 3 Ba(OH)₂, 2 பாஸ்பேட்டு அலகுகள் உள்ளன; எனவே 2 H₃PO₄ பயன்படுத்துங்கள்.

நீருக்கு, அதை H–OH எனக் கருதுங்கள்: ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் அமிலத்தின் ஒரு H-இலிருந்தும் காரத்தின் ஒரு OH-இலிருந்தும் உருவாகிறது. இடப்புறத்தில் இப்போது 3 × 2 = 6 OH தொகுதிகளும் 2 × 3 = 6 அமில H அணுக்களும் உள்ளன; எனவே 6 H₂O உருவாகின்றன: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. கணக்கெடுப்பு: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 மற்றும் 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 மற்றும் 8 + 6 = 14.

அயனி அப்படியே நிலைத்திருக்கும்போது மட்டுமே அலகு அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துங்கள். எடுத்துக்காட்டாக, ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வினையில் நைட்ரேட்டு NO ஆக மாற்றப்பட்டால், நைட்ரஜனையும் ஆக்சிஜனையும் தனித்தனியாக எண்ண வேண்டும்.

அயனிச் சமன்பாடுகளில் மின்னூட்டத்தைச் சமநிலைப்படுத்துதல்

அயனிச் சமன்பாடு அணுக்களைச் சமநிலைப்படுத்தியிருந்தும் தவறாக இருக்கலாம். தாமிரம்(II) அயனிகளின் கரைசலில் வைக்கப்பட்ட அலுமினிய உலோகத்தைக் கருதுங்கள்: Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). இரு பக்கங்களிலும் ஒரு Al-உம் ஒரு Cu-வும் உள்ளன, ஆனால் இடப்புறம் மின்னூட்டம் 2+, வலப்புறம் 3+.

ஒவ்வோர் Al அணுவும் 3 எலக்ட்ரான்களை இழக்கிறது, ஒவ்வொரு Cu²⁺ அயனியும் 2-ஐப் பெறுகிறது. மீச்சிறு பொது மடங்கு 6; எனவே 2 Al, 3 Cu²⁺-உடன் வினைபுரிகிறது: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). மின்னூட்டம்: இடப்புறம் 3(2+) = 6+, வலப்புறம் 2(3+) = 6+; அணுக்கள் Al 2 = 2 மற்றும் Cu 3 = 3.

ஒட்டுமொத்தச் சமன்பாட்டில் எலக்ட்ரான்கள் தோன்றுவதில்லை; எனவே மின்னூட்டப் பொருத்தமின்மை என்பது சமன்பாடு இன்னும் சமநிலைப்படுத்தப்படவில்லை என்றே எப்போதும் பொருள்: ஒரு கெழு தவறு, அல்லது H⁺, OH⁻, H₂O போன்ற இனம் விடுபட்டுள்ளது. மிகவும் சிக்கலான ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்கச் சமன்பாடுகளுக்கு, குறிப்பாக அமில அல்லது கார ஊடகத்தில், ஆய்வை விட அரை-வினை முறை நம்பகமானது.

கடினமான சமன்பாடுகளுக்கான இயற்கணித முறை

சில சமன்பாடுகள், பெரும்பாலும் ஒரு தனிமம் பல விளைபொருட்களில் முடியும் ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வினைகள், ஆய்வுக்கு இணங்குவதில்லை. ஒவ்வொரு கெழுவுக்கும் ஓர் எழுத்தை வழங்கி, ஒவ்வொரு தனிமத்துக்கும் ஒரு சமன்பாடு எழுதி, ஓர் எழுத்தை 1 என அமைத்துத் தீர்க்கவும். பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டுக்கும் ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்துக்கும்: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

பொட்டாசியம் a = c தருகிறது; மாங்கனீசு a = d தருகிறது; ஆக்சிஜன் 4a = f தருகிறது; ஹைட்ரஜன் b = 2f தருகிறது; குளோரின் b = c + 2d + 2e தருகிறது. a = 1 என அமைத்தால் c = 1, d = 1, f = 4, b = 8; பின்னர் 8 = 1 + 2 + 2e; எனவே e = 5/2. 2-ஆல் பெருக்கினால்: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. கணக்கெடுப்பு: இரு பக்கங்களிலும் K 2, Mn 2, O 8, H 16, Cl 16.

ஓர் எழுத்தை 1 என அமைத்த பிறகும் தனிமச் சமன்பாடுகள் ஒரு கெழுவை நிர்ணயிக்காமல் விட்டால், அந்தச் சமன்பாட்டுக்கு ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட சார்பற்ற சமநிலை வடிவங்கள் உள்ளன. அது பொதுவாக இரு தனித்தனி வினைகள் இணைந்துள்ளன என்று பொருள்; சரியானதைத் தேர்ந்தெடுக்க, ஒவ்வோர் அரை-வினையிலும் எந்த இனம் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது, எது ஒடுக்கப்படுகிறது போன்ற கூடுதல் வேதியியல் தகவல் தேவை.

சமநிலைப்படுத்தும் பிழைகளும் அவற்றைப் பிடிக்கும் கணக்கெடுப்பும்

கீழுள்ள ஒவ்வொரு பிழையும் ஒரே இறுதிக் கணக்கெடுப்பால், தனிமம் தனிமமாகவும் பின்னர் மின்னூட்டமாகவும், பிடிக்கப்படுகிறது. கணக்கெடுப்பை ஒவ்வொரு சமன்பாட்டின் நிலையான கடைசி வரியாக்குங்கள், விருப்பக் கூடுதலாக அல்ல.

கணக்கெடுப்பு ஒரே தனிமத்துக்குத் தொடர்ந்து தோல்வியடைந்தால், ஆய்வு வரிசைக்குத் திரும்பி, அந்தத் தனிமம் மிக விரைவாகச் சமநிலைப்படுத்தப்பட்டதா என்று சரிபாருங்கள்.

• சமநிலையை வலுக்கட்டாயமாகப் பெற அடிக்குறியீட்டை மாற்றுதல், எடுத்துக்காட்டாக நீருக்கு H₂O₂ என எழுதுதல். ஒவ்வொரு வாய்ப்பாட்டையும் நீங்கள் தொடங்கிய சமநிலைப்படுத்தப்படாத சமன்பாட்டுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
• ஈரணுத் தனிமத்தை O₂ என்பதற்குப் பதிலாக O என ஒற்றை அணுக்களாக எழுதுதல்.
• அடைப்புக்குறிகள் வழியாகப் பெருக்க மறத்தல்; இதனால் Ba₃(PO₄)₂-இல் 8-க்குப் பதிலாக 4 O உள்ளதாகக் கணக்கிடப்படுகிறது.
• இறுதி விடையில் பின்னங்களை அல்லது பொதுக் காரணி கொண்ட கெழுக்களை விட்டுவைத்தல்.
• அயனிகள் உள்ள சமன்பாட்டில் அணுக்களைச் சமநிலைப்படுத்தி மின்னூட்டத்தைச் சமநிலைப்படுத்தாமல் விடுதல்.
• தனித்த தனிமத்தை முதலில் சமநிலைப்படுத்தி, மற்ற ஒவ்வொரு மாற்றத்துக்குப் பிறகும் அதை மீண்டும் செய்ய வேண்டியிருத்தல்.