Kimyasal Denklemleri Adım Adım Denkleştirme

Katsayılar değişebilir, alt indisler değişemez

Her formül tek bir maddenin bileşimini sabitler. H₂O her zaman iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu içerir; onu H₂O₂ olarak değiştirmek farklı bir bileşik olan hidrojen peroksiti anlatır. Bu nedenle denkleştirme yalnızca katsayılarla yapılır; katsayılar, formüllerin önündeki sayılardır ve her maddeden kaç formül biriminin tepkimeye katıldığını söyler.

Denkleştirilmiş bir denklemde her elementin atom sayısı iki tarafta da aynıdır. Atomlar kütlelerini koruduğundan, girenlerin toplam kütlesi ürünlerin toplam kütlesine eşittir; bu da yararlı bir bağımsız kontrol sağlar. İyonlar göründüğünde, solun yük toplamı da sağın yük toplamına eşit olmalıdır.

Katsayılar, denklemi denkleştiren en küçük tam sayılar olarak yazılır. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O denkleştirilmiştir ama en sade hâlde değildir; 2'ye bölmek 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O verir. 1 katsayısı yazılmaz.

Başa dönüp durmayı önleyen bir inceleme sırası

İnceleme, sabit bir sırayla en iyi sonucu verir; çünkü bir elementi denkleştirmek, daha önce çözdüğünüz bir başkasını bozabilir. Aşağıdaki sıra, birçok formülde görünen elementleri ve özellikle O₂ ya da bir metal gibi serbest elementleri sona bırakır; çünkü serbest bir elementin katsayısını değiştirmek başka hiçbir şeyi bozmaz.

Son sayım en önemlisidir. Her alt indisi katsayı ve parantez dışındaki alt indisle çarparak her elementi iki taraftaki sayısıyla listeleyin. Bir dakika sürer ve hemen her dikkatsizliği yakalar.

• İki atomlu elementler (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂) dâhil her madde için doğru formülleri yazın ve sonradan değiştirmeyin.
• En karmaşık formüle deneme katsayısı olarak 1 verin.
• Yalnızca bir girende ve bir üründe görünen elementleri denkleştirin.
• Değişmeden geçen çok atomlu iyonları tek birim olarak denkleştirin.
• Sonra hidrojeni ve oksijeni, en sona da serbest elementleri denkleştirin.
• Kesirleri, tüm katsayıları paydasıyla çarparak giderin, sonra en küçük tam sayılara indirin.
• Her elementi ve toplam yükü iki tarafta da sayın.

Çözümlü örnek: 2-propanolün yanması

2-Propanol (izopropil alkol), C₃H₈O, oksijende yanarak karbon dioksit ve su verir: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O. C₃H₈O'ya 1 katsayısını verin. Karbon bir girende ve bir üründe görünür; bu yüzden 3 C için 3 CO₂ gerekir. Hidrojen de aynı şekilde: 8 H için 4 H₂O gerekir.

Oksijen en sona kalır, çünkü O₂ serbest bir elementtir. Sağ tarafta şimdi 3 × 2 + 4 × 1 = 10 O atomu vardır. Yakıt zaten 1 O sağlar; bu yüzden O₂ 9 atom sağlamalıdır, yani katsayı 9/2'dir. Her şeyi 2 ile çarpmak 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O verir.

Sayım: C 6 = 6; H 16 = 16; O solda 2 + 18 = 20, sağda 12 + 8 = 20. İki ondalık basamağa yuvarlanmış IUPAC standart atom kütleleriyle (C 12.01, H 1.01, O 16.00) yapılan kütle kontrolü, gösterilen mol miktarları için uyuşur: 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g girenler ve 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g ürünler.

Yaygın bir dikkatsizlik, yakıtın içindeki oksijen atomunu unutup her C₃H₈O için 5 O₂ yazmaktır. Sayım bunu hemen ortaya çıkarır: solda 11 O atomu, sağda 10.

Çok atomlu iyonlar tek birim olarak

Sülfat, nitrat veya fosfat gibi çok atomlu bir iyon iki tarafta da değişmeden göründüğünde, atomlarını ayrı ayrı saymak yerine onu tek bir birim olarak sayın. Bu, kayıt tutmayı kısaltır ve en sık yapılan sayma hatasını önler: parantez dışındaki bir alt indisin içindeki her şeyi çarptığını unutmak. Ca(NO₃)₂ 2 N ve 6 O içerir.

Çözümlü örnek: baryum hidroksit fosforik asitle tepkimeye girerek baryum fosfat ve su verir, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O. Ba₃(PO₄)₂ ile başlayın. 3 Ba içerir; bu yüzden 3 Ba(OH)₂ kullanın ve 2 fosfat birimi içerir; bu yüzden 2 H₃PO₄ kullanın.

Su için onu H–OH olarak düşünün: her molekül, asidin bir H'sinden ve bazın bir OH'sinden oluşur. Sol tarafta şimdi 3 × 2 = 6 OH grubu ve 2 × 3 = 6 asidik H atomu bulunur; bu yüzden 6 H₂O oluşur: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O. Sayım: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 ve 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 ve 8 + 6 = 14.

Birim yaklaşımını yalnızca iyon bozulmadan kalıyorsa kullanın. Örneğin nitrat bir redoks tepkimesinde NO'ya dönüşüyorsa azot ve oksijen ayrı ayrı sayılmalıdır.

İyonik denklemlerde yükü denkleştirme

Bir iyonik denklem atomları denkleştirip yine de yanlış olabilir. Bakır(II) iyonları içeren bir çözeltiye konan alüminyum metalini düşünün: Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s). Her iki tarafta da bir Al ve bir Cu vardır, ancak yük solda 2+, sağda 3+'dır.

Her Al atomu 3 elektron kaybeder ve her Cu²⁺ iyonu 2 elektron kazanır. En küçük ortak kat 6'dır; bu yüzden 2 Al, 3 Cu²⁺ ile tepkimeye girer: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s). Yük: solda 3(2+) = 6+, sağda 2(3+) = 6+; atomlar Al 2 = 2 ve Cu 3 = 3.

Elektronlar toplam denklemde görünmez; bu yüzden yük uyumsuzluğu her zaman denklemin henüz denkleştirilmediği anlamına gelir: bir katsayı yanlıştır veya H⁺, OH⁻ ya da H₂O gibi bir tür eksiktir. Özellikle asidik ya da bazik çözeltideki daha karmaşık redoks denklemleri için yarı tepkime yöntemi incelemeden daha güvenilirdir.

İnatçı denklemler için cebirsel yöntem

Bazı denklemler, çoğunlukla bir elementin birkaç üründe bulunduğu redoks tepkimeleri, incelemeye direnir. Her katsayıya bir harf verin, her element için bir denklem yazın, bir harfi 1'e eşitleyin ve çözün. Potasyum permanganat ve hidroklorik asit için: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O.

Potasyum a = c verir; mangan a = d verir; oksijen 4a = f verir; hidrojen b = 2f verir; klor b = c + 2d + 2e verir. a = 1 almak c = 1, d = 1, f = 4 ve b = 8 verir; sonra 8 = 1 + 2 + 2e olur, dolayısıyla e = 5/2. 2 ile çarpınca: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O. Sayım: her iki tarafta K 2, Mn 2, O 8, H 16 ve Cl 16.

Bir harfi 1'e eşitledikten sonra element denklemleri hâlâ bir katsayıyı belirsiz bırakıyorsa denklemin birden fazla bağımsız denkleştirilmiş biçimi vardır. Bu genellikle iki ayrı tepkimeyi birleştirdiği anlamına gelir ve doğru olanı seçmek için, her yarı tepkimede hangi türün yükseltgendiği ve hangisinin indirgendiği gibi ek kimyasal bilgi gerekir.

Denkleştirme hataları ve onları yakalayan sayım

Aşağıdaki hataların her biri aynı son sayımla yakalanır: önce element element, sonra yük. Sayımı, her denklemin isteğe bağlı bir eki değil, sabit son satırı yapın.

Sayım aynı element için tekrar tekrar başarısız oluyorsa inceleme sırasına dönün ve o elementin çok erken denkleştirilip denkleştirilmediğini kontrol edin.

• Denkliği zorlamak için su yerine H₂O₂ yazmak gibi bir alt indisi değiştirmek. Her formülü başladığınız denkleştirilmemiş denklemle karşılaştırın.
• İki atomlu bir elementi O₂ yerine O gibi tek atomlar olarak yazmak.
• Parantezleri çarpmayı unutmak; böylece Ba₃(PO₄)₂'nin 8 yerine 4 O içerdiği sayılır.
• Son cevapta kesirler veya ortak çarpanı olan katsayılar bırakmak.
• İyon içeren bir denklemde atomları denkleştirip yükü denkleştirmemek.
• Önce serbest bir elementi denkleştirip diğer her değişiklikten sonra onu yeniden yapmak zorunda kalmak.