రసాయన సమీకరణాలను దశలవారీగా సమతుల్యం చేయడం

గుణకాలు మార్చవచ్చు, పాదాంకాలు మార్చకూడదు

ప్రతి సూత్రం ఒక పదార్థం సంఘటనాన్ని స్థిరపరుస్తుంది. H₂O లో ఎల్లప్పుడూ రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులు, ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువు ఉంటాయి; దాన్ని H₂O₂ గా మార్చడం హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్‌ను, భిన్నమైన సమ్మేళనాన్ని వివరిస్తుంది. కాబట్టి సమతుల్యం చేయడం గుణకాలతో మాత్రమే జరుగుతుంది; సూత్రాల ముందున్న ఈ సంఖ్యలు ప్రతి పదార్థం ఎన్ని సూత్ర యూనిట్‌లు పాల్గొంటాయో చెబుతాయి.

సమతుల్య సమీకరణంలో రెండు వైపులా ప్రతి మూలకం పరమాణువుల సంఖ్య సమానంగా ఉంటుంది. పరమాణువులు తమ ద్రవ్యరాశిని నిలుపుకుంటాయి కాబట్టి, క్రియాజనకాల మొత్తం ద్రవ్యరాశి ఉత్పన్నాల మొత్తం ద్రవ్యరాశికి సమానమవుతుంది, ఇది ఉపయోగకరమైన స్వతంత్ర తనిఖీ. అయాన్‌లు ఉన్నప్పుడు, ఎడమ వైపు ఆవేశాల మొత్తం కూడా కుడి వైపు మొత్తానికి సమానం కావాలి.

గుణకాలను సమీకరణాన్ని సమతుల్యం చేసే అతి చిన్న పూర్ణ సంఖ్యలుగా రాస్తారు. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O సమతుల్యమే కానీ అతి సరళ రూపంలో లేదు; 2 తో భాగిస్తే 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O వస్తుంది. గుణకం 1 ను రాయరు.

చుట్టూ తిరగకుండా ఉండే పరిశీలన క్రమం

పరిశీలన స్థిర క్రమంతో బాగా పనిచేస్తుంది, ఎందుకంటే ఒక మూలకాన్ని సమతుల్యం చేయడం ఇప్పటికే సరిచేసిన మరొక మూలకాన్ని అసమతుల్యం చేయవచ్చు. కింది క్రమం అనేక సూత్రాలలో కనిపించే మూలకాలను, ముఖ్యంగా O₂ లేదా లోహం వంటి స్వేచ్ఛా మూలకాలను, వాయిదా వేస్తుంది, ఎందుకంటే స్వేచ్ఛా మూలకం గుణకాన్ని మార్చడం మరేదీ చెదరగొట్టదు.

చివరి టాలీ అత్యంత ముఖ్యమైనది. ప్రతి మూలకాన్ని ప్రతి వైపు దాని సంఖ్యతో జాబితా చేయండి, ప్రతి పాదాంకాన్ని గుణకంతో, కుండలీకరణాల వెలుపల ఉన్న ఏ పాదాంకంతోనైనా గుణించండి. దీనికి ఒక నిమిషం పడుతుంది, దాదాపు ప్రతి పొరపాటును పట్టుకుంటుంది.

• ద్విపరమాణుక మూలకాలతో (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂) సహా ప్రతి పదార్థానికి సరైన సూత్రాలు రాయండి, తర్వాత వాటిని మార్చకండి.
• అత్యంత సంక్లిష్టమైన సూత్రానికి ప్రయత్నపూర్వక గుణకం 1 ఇవ్వండి.
• ఒక క్రియాజనకంలో, ఒక ఉత్పన్నంలో మాత్రమే కనిపించే మూలకాలను సమతుల్యం చేయండి.
• మారకుండా ఒకే యూనిట్‌గా దాటిపోయే బహుపరమాణుక అయాన్‌లను సమతుల్యం చేయండి.
• తర్వాత హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్‌లను సమతుల్యం చేయండి, స్వేచ్ఛా మూలకాలను చివరగా.
• ఏదైనా భిన్నాన్ని తొలగించడానికి ప్రతి గుణకాన్ని దాని హారంతో గుణించండి, ఆపై అతి చిన్న పూర్ణ సంఖ్యలకు తగ్గించండి.
• రెండు వైపులా ప్రతి మూలకాన్ని, మొత్తం ఆవేశాన్ని టాలీ చేయండి.

సాధన ఉదాహరణ: 2-ప్రొపనాల్ దహనం

2-ప్రొపనాల్ (ఐసోప్రొపైల్ ఆల్కహాల్), C₃H₈O, ఆక్సిజన్‌లో మండి కార్బన్ డైఆక్సైడ్, నీటిని ఇస్తుంది: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. C₃H₈O కు గుణకం 1 ఇవ్వండి. కార్బన్ ఒక క్రియాజనకంలో, ఒక ఉత్పన్నంలో కనిపిస్తుంది, కాబట్టి 3 C కు 3 CO₂ కావాలి. హైడ్రోజన్ అలాగే: 8 H కు 4 H₂O కావాలి.

O₂ స్వేచ్ఛా మూలకం కాబట్టి ఆక్సిజన్ చివరగా వస్తుంది. కుడి వైపున ఇప్పుడు 3 × 2 + 4 × 1 = 10 O పరమాణువులు ఉన్నాయి. ఇంధనం ఇప్పటికే 1 O ఇస్తుంది, కాబట్టి O₂ 9 పరమాణువులు ఇవ్వాలి, గుణకం 9/2. అన్నింటినీ 2 తో గుణిస్తే 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O వస్తుంది.

టాలీ: C 6 = 6; H 16 = 16; O ఎడమ వైపు 2 + 18 = 20, కుడి వైపు 12 + 8 = 20. రెండు దశాంశాలకు పూర్తి చేసిన IUPAC ప్రామాణిక పరమాణు భారాలతో (C 12.01, H 1.01, O 16.00) చేసిన ద్రవ్యరాశి తనిఖీ చూపిన మోలార్ పరిమాణాలకు సరిపోతుంది: 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g క్రియాజనకాలు, 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g ఉత్పన్నాలు.

సాధారణ పొరపాటు ఇంధనం లోపలి ఆక్సిజన్ పరమాణువును మర్చిపోయి ప్రతి C₃H₈O కు 5 O₂ రాయడం. టాలీ దీన్ని వెంటనే బయటపెడుతుంది: ఎడమ వైపు 11 O పరమాణువులు, కుడి వైపు 10.

బహుపరమాణుక అయాన్‌లు ఒకే యూనిట్‌గా

సల్ఫేట్, నైట్రేట్ లేదా ఫాస్ఫేట్ వంటి బహుపరమాణుక అయాన్ రెండు వైపులా మారకుండా కనిపించినప్పుడు, దాని పరమాణువులను విడిగా లెక్కించడానికి బదులు ఒక యూనిట్‌గా లెక్కించండి. ఇది లెక్కల పనిని తగ్గిస్తుంది, అత్యంత తరచుగా జరిగే లెక్కింపు తప్పును నివారిస్తుంది: కుండలీకరణాల వెలుపల ఉన్న పాదాంకం లోపలి ప్రతిదాన్నీ గుణిస్తుందని మర్చిపోవడం: Ca(NO₃)₂ లో 2 N, 6 O ఉన్నాయి.

సాధన ఉదాహరణ: బేరియం హైడ్రాక్సైడ్ ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపి బేరియం ఫాస్ఫేట్, నీటిని ఇస్తుంది, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Ba₃(PO₄)₂ తో మొదలుపెట్టండి. అందులో 3 Ba ఉన్నాయి, కాబట్టి 3 Ba(OH)₂ ఉపయోగించండి; 2 ఫాస్ఫేట్ యూనిట్‌లు ఉన్నాయి, కాబట్టి 2 H₃PO₄ ఉపయోగించండి.

నీటి విషయంలో దాన్ని H–OH గా భావించండి: ప్రతి అణువు ఆమ్లం నుండి ఒక H తో, క్షారం నుండి ఒక OH తో ఏర్పడుతుంది. ఎడమ వైపు ఇప్పుడు 3 × 2 = 6 OH సమూహాలు, 2 × 3 = 6 ఆమ్ల H పరమాణువులు ఉన్నాయి, కాబట్టి 6 H₂O ఏర్పడతాయి: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. టాలీ: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12, 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14, 8 + 6 = 14.

అయాన్ చెక్కుచెదరకుండా మిగిలినప్పుడు మాత్రమే యూనిట్ విధానాన్ని ఉపయోగించండి. ఉదాహరణకు, రెడాక్స్ చర్యలో నైట్రేట్ NO గా మారితే, నైట్రోజన్, ఆక్సిజన్‌లను విడిగా లెక్కించాలి.

అయానిక సమీకరణాలలో ఆవేశాన్ని సమతుల్యం చేయడం

అయానిక సమీకరణం పరమాణువులను సమతుల్యం చేసి కూడా తప్పు కావచ్చు. కాపర్(II) అయాన్‌ల ద్రావణంలో ఉంచిన అల్యూమినియం లోహాన్ని పరిగణించండి: Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). ప్రతి వైపు ఒక Al, ఒక Cu ఉన్నాయి, కానీ ఆవేశం ఎడమ వైపు 2+, కుడి వైపు 3+.

ప్రతి Al పరమాణువు 3 ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోతుంది, ప్రతి Cu²⁺ అయాన్ 2 ను పొందుతుంది. కనీస సామాన్య గుణిజం 6, కాబట్టి 2 Al, 3 Cu²⁺ తో చర్య జరుపుతుంది: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). ఆవేశం: ఎడమ వైపు 3(2+) = 6+, కుడి వైపు 2(3+) = 6+; పరమాణువులు Al 2 = 2, Cu 3 = 3.

ఎలక్ట్రాన్‌లు మొత్తం సమీకరణంలో కనిపించవు, కాబట్టి ఆవేశం సరిపోకపోతే సమీకరణం ఇంకా సమతుల్యం కాలేదని అర్థం: ఒక గుణకం తప్పు, లేదా H⁺, OH⁻ లేదా H₂O వంటి జాతి లోపించింది. ముఖ్యంగా ఆమ్ల లేదా క్షార ద్రావణంలో మరింత సంక్లిష్ట రెడాక్స్ సమీకరణాలకు, పరిశీలన కంటే అర్ధచర్య పద్ధతి ఎక్కువ నమ్మదగినది.

మొండి సమీకరణాలకు బీజగణిత పద్ధతి

కొన్ని సమీకరణాలు, తరచుగా ఒక మూలకం అనేక ఉత్పన్నాలలో చేరే రెడాక్స్ చర్యలు, పరిశీలనకు లొంగవు. ప్రతి గుణకానికి ఒక అక్షరం ఇవ్వండి, ప్రతి మూలకానికి ఒక సమీకరణం రాయండి, ఒక అక్షరాన్ని 1 గా తీసుకుని, సాధించండి. పొటాషియం పర్మాంగనేట్, హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం కోసం: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

పొటాషియం a = c ఇస్తుంది; మాంగనీస్ a = d ఇస్తుంది; ఆక్సిజన్ 4a = f ఇస్తుంది; హైడ్రోజన్ b = 2f ఇస్తుంది; క్లోరిన్ b = c + 2d + 2e ఇస్తుంది. a = 1 అనుకుంటే c = 1, d = 1, f = 4, b = 8 వస్తాయి, ఆపై 8 = 1 + 2 + 2e, కాబట్టి e = 5/2. 2 తో గుణిస్తే: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. టాలీ: రెండు వైపులా K 2, Mn 2, O 8, H 16, Cl 16.

ఒక అక్షరాన్ని 1 గా తీసుకున్న తర్వాత కూడా మూలక సమీకరణాలు ఒక గుణకాన్ని నిర్ణయించకుండా వదిలేస్తే, సమీకరణానికి ఒకటి కంటే ఎక్కువ స్వతంత్ర సమతుల్య రూపాలు ఉన్నాయి. అంటే అది సాధారణంగా రెండు వేర్వేరు చర్యలను కలుపుతుంది, సరైనదాన్ని ఎంచుకోవడానికి ప్రతి అర్ధచర్యలో ఏ జాతి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, ఏది క్షయకరణం చెందుతుంది వంటి అదనపు రసాయన సమాచారం అవసరం.

సమతుల్య దోషాలు, వాటిని పట్టుకునే టాలీ

కింది ప్రతి తప్పును అదే చివరి టాలీ పట్టుకుంటుంది: మూలకం వారీగా, ఆపై ఆవేశం. టాలీని ప్రతి సమీకరణం స్థిరమైన చివరి పంక్తిగా చేయండి, ఐచ్ఛిక అదనపు పనిగా కాదు.

టాలీ ఒకే మూలకానికి విఫలమవుతూ ఉంటే, పరిశీలన క్రమానికి తిరిగి వెళ్లి, ఆ మూలకాన్ని చాలా ముందుగా సమతుల్యం చేశారేమో సరిచూడండి.

• సమతుల్యతను బలవంతం చేయడానికి పాదాంకాన్ని మార్చడం, నీటికి H₂O₂ రాయడం వంటిది. ప్రతి సూత్రాన్ని మీరు మొదలుపెట్టిన అసమతుల్య సమీకరణంతో పోల్చండి.
• ద్విపరమాణుక మూలకాన్ని O₂ కు బదులు O వంటి ఒంటరి పరమాణువులుగా రాయడం.
• కుండలీకరణాల ద్వారా గుణించడం మర్చిపోవడం, దాంతో Ba₃(PO₄)₂ లో 8 కు బదులు 4 O ఉన్నట్లు లెక్కిస్తారు.
• తుది సమాధానంలో భిన్నాలను లేదా ఉమ్మడి కారణాంకం ఉన్న గుణకాలను వదిలేయడం.
• అయాన్‌లున్న సమీకరణంలో పరమాణువులను సమతుల్యం చేసి ఆవేశాన్ని చేయకపోవడం.
• స్వేచ్ఛా మూలకాన్ని మొదట సమతుల్యం చేసి, ప్రతి ఇతర మార్పు తర్వాత దాన్ని మళ్లీ చేయాల్సి రావడం.