- kroky
- Napíšte nevyváženú rovnicu
- Skontrolujte stechiometrické koeficienty a odbery
- Najprv vyvažte atómy v najmenšom pomere
- Rovnováha atómami kyslíka
- Nakoniec vyrovnajte atómy vodíka
- Príklady
- cvičenie
- Cvičenie 1
- Cvičenia 2
- Cvičenie 3
- Cvičenie 4
- Referencie
Pokusov a omylov vyvažovanie sa skladá z pokusu a omylu metódou, ktorá má zabezpečiť, aby zachovanie hmoty je splnená v chemickej rovnice pre danú reakciu; to znamená vyrovnať počet atómov reaktantov a produktov. Nebudú teda zmiznúť ani nevytvoria atómy z riedkeho vzduchu.
V závislosti od zhonu je to zvyčajne zábavná operácia, ktorá posilňuje pochopenie stechiometrických koeficientov a indexov. Aj keď sa to nemusí zdať, pokus a omyl zahŕňajú zvládnutie mnohých konceptov, ktoré sa takmer nevedome aplikujú na tých, ktorí sa zaoberajú chémiou.
Vyvažovanie chemickej rovnice pomocou pokusu a omylu je ako snaha vyrovnať houpačku vo vzduchu. Obrázok michael maggiore z Pixabay
Vyvažovanie sa teda podobá úsiliu, ktoré by sa vynakladalo na vyrovnanie hrebeňa (alebo hrebeňa) takým spôsobom, že ani jeden koniec nespadne na jednu stranu, zatiaľ čo druhá stúpa. Stupnica to tiež dokonale ilustruje.
Ako máte skúsenosti, toto vyváženie je možné vykonať aj mentálne, pokiaľ chemická rovnica nie je príliš komplikovaná. Zlý výkyv úplne ničí interpretáciu reakcie, takže je nevyhnutné robiť to pokojne, aby nedošlo k chybám pri jedení.
kroky
Napíšte nevyváženú rovnicu
Bez ohľadu na to, aké vyváženie je potrebné, mali by ste vždy začať s nevyváženou rovnicou. Rovnako je dôležité objasniť jej prvky. Predpokladajme túto chemickú rovnicu:
A + B → 3C + D
Ak sú druhy A, B, C a D molekulárne. Táto rovnica nemôže byť vyvážená, pretože nám nehovorí nič o jej atómoch. Atómy sú vyvážené, nie molekuly.
A, B aj D majú stechiometrický koeficient 1, zatiaľ čo C 3. To znamená, že 1 molekula alebo mól A reaguje s jednou molekulou alebo mólom B za vzniku 3 molekúl alebo mólov C a jednej molekuly alebo mól D. Keď ukážeme atómy, predstavíme stechiometrické predplatné.
Skontrolujte stechiometrické koeficienty a odbery
Teraz predpokladajme nasledujúcu rovnicu:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stechiometrické predplatné nám hovorí, koľko atómov každého prvku tvorí molekulu, a sú známe, pretože sú najmenšími číslami na pravej strane atómu. Napríklad, CH 4 má jeden atóm uhlíka (hoci 1 nie je uvedený) a štyri atómy vodíka.
Najprv vyvažte atómy v najmenšom pomere
Podľa nevyváženého vyššie uvedenej rovnice, uhlík je menšia atóm: je súčasťou jedného reagujúcu zložku (CH 4 ) a jedného produktu (CO 2 ). Ak sa na to pozriete, na strane reaktantov aj produktov je atóm uhlíka.
Rovnováha atómami kyslíka
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
203 O
Nemôžeme zmeniť indexy, ale iba stechiometrické koeficienty, aby sme vyrovnali rovnicu. Na pravej strane je viac kyslíkov, takže sa snažíme pridať koeficient O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 alebo 3
Nechceme mať vplyv na koeficient CO 2 , pretože by to destabilizovať atómy uhlíka, potom Meníme koeficient H. 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
4 alebo 4
Nakoniec vyrovnajte atómy vodíka
Keď vyvážime atómy kyslíka, nakoniec vyrovnáme atómy vodíka. Nakoniec sú samy osebe na konci vyvážené.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
4H 4H
A tak bola rovnica vyvážená pokusom a omylom. Poradie týchto krokov nie je vždy splnené.
Príklady
Vyvážené rovnice sú uvedené nižšie, aby sa overilo, či počet jej atómov je rovnaký na oboch stranách šípky:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
cvičenie
Niektoré navrhované cvičenia budú vyriešené nižšie. V niektorých z nich bude zrejmé, že niekedy je vhodné prerušiť poradie krokov a vyvážiť posledný menovaný atóm.
Cvičenie 1
Zostatok pokusom a omylom v nasledujúcej chemickej rovnici:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 alebo 4
Je dôležité zdôrazniť, že koeficienty znásobujú indexy, aby nám dali celkový počet atómov pre prvok. Napríklad, 6N 2 nám dáva celkom 12 atómov N.
Síra na začiatku je už vyrovnaná, takže pokračujeme s kyslíkom:
3 O 4 O
Sme nútení zmeniť koeficient na SO 3, aby sme vyrovnali kyslíky na ľavej strane:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S.
Teraz máme záujem vyvážiť atómy síry najskôr pred atómami kyslíka:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 alebo 6O
Všimnite si, že atómy kyslíka boli nakoniec samy vyvážené.
Cvičenia 2
Zostatok pokusom a omylom v nasledujúcej chemickej rovnici:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Uhlíky a kyslíky sú už vyrovnané, nie rovnakým spôsobom ako atómy vodíka:
6H 2H
Všetko, čo musíme urobiť, je zmeniť koeficient H 2 mať viac vodíkov na pravej strane:
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
6H 6H
A rovnica je úplne vyvážená.
Cvičenie 3
Zostatok pokusom a omylom v nasledujúcej chemickej rovnici:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Znovu začneme vyvažovať uhlík:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Všimnite si, že tentoraz je ľahšie uviesť do rovnováhy vodíky ako kyslíky:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2 H 2 O
4H 4H
2O 6O
Teraz upravujeme koeficient O 2, aby sme vyrovnali kyslíky:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2 H 2 O
6O 6O
A rovnica je už vyrovnaná.
Cvičenie 4
Nakoniec bude náročná rovnica vyvážená pokusom a omylom:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NIE
Dusík a kyslík sú už vyrovnané, ale nie vodíky:
2H 3H
Skúsme zmeniť koeficient H 2 O a NH 3 :
N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + NIE
6H 6H
3O O
2N 3N
Pokusom a omylom meníme koeficient NO:
N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
A teraz sú dusíky nevyvážené. Tu je vhodné urobiť náhlu zmenu: päťnásobok koeficientu N 2 :
5N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Je teda pre nás hrať s koeficientmi NH 3 a NO takým spôsobom, že sa pridá 10 atómy dusíka a zladiť atómy kyslíka a vodíka v rovnakom čase. Skúsme toto skóre:
5N 2 + 3 H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6H 15H
3O 5O
Vodíky však vyzerajú veľmi nevyvážene. Zmeňte preto koeficienty znova:
5N 2 + 3 H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Všimnite si, že teraz má ľavá strana dvakrát kyslík a vodík. V tomto okamihu, to je dosť zdvojnásobiť koeficient H 2 O:
5N 2 + 6 H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
A rovnica je konečne vyrovnaná.
Referencie
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
- Organická chémia. (SF). Vyvažovanie chemických rovníc pomocou pokusov a omylov - vyriešené úlohy. Získané z: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Vyvážená chemická rovnica: definícia a príklady. Štúdia. Obnovené z: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. októbra 2019). Ako vyvážiť chemické rovnice. Získané z: thinkco.com
- Študijná príručka. (11. mája 2019). Skúšobné vyváženie chemických reakcií. Riešené cvičenia. Získané z: quimicaencasa.com
- University of Colorado Boulder. (2019). Vyvažovacie chemické rovnice. Obnovené z: phet.colorado.edu