- Steps
- Skriv den ubalanserte ligningen
- Gå gjennom støkiometriske koeffisienter og underskripter
- Balansere atomene i den minste andelen først
- Balanse med oksygenatomer
- Til slutt balanserer hydrogenatomene
- eksempler
- Øvelser
- Oppgave 1
- Øvelser 2
- Oppgave 3
- Oppgave 4
- referanser
Den prøving og feiling balansering består av en prøve og feile metode som søker å sikre at bevaring av saken er oppfylt i en kjemisk ligning for en gitt reaksjon; det vil si for å utjevne antallet atomer i reaktantene og produktene. Dermed vil de ikke forsvinne eller skape atomer ut av tynn luft.
Avhengig av sus, er dette vanligvis en underholdende operasjon, som forsterker forståelsen om støkiometriske koeffisienter og underskripter. Selv om det kanskje ikke virker som det, innebærer prøving og feiling mestring av mange konsepter, brukt nærmest ubevisst på de som dabler i kjemi.
Å balansere en kjemisk ligning etter prøving og feiling er som å prøve å utjevne en sag i luften. Bilde av michael maggiore fra Pixabay
Dermed likner balansering innsatsen som vil bli gjort for å utjevne en sag (eller en sag), slik at ingen av endene faller til den ene siden mens den andre reiser seg. En skala illustrerer dette også perfekt.
Som du har erfaring, kan denne balanseringen til og med gjøres mentalt, så lenge den kjemiske ligningen ikke er for komplisert. En dårlig sving ødelegger tolkningen av en reaksjon fullstendig, så det er viktig å gjøre det rolig for å unngå spisefeil.
Steps
Skriv den ubalanserte ligningen
Uansett hva balansering er nødvendig for, bør du alltid starte med den ubalanserte ligningen for hånden. På samme måte er det viktig å være tydelig på elementene. Anta følgende kjemiske ligning:
A + B → 3C + D
Hvor artene A, B, C og D er molekylære. Denne ligningen kan ikke balanseres fordi den ikke forteller oss noe om atomene. Atomene er balanserte, ikke molekylene.
Både A, B og D har en støkiometrisk koeffisient på 1, mens C på 3. Dette betyr at 1 molekyl eller mol A reagerer med ett molekyl eller mol B, for å produsere 3 molekyler eller mol C, og ett molekyl eller føflekk av D. Når vi viser atomene, introduserer vi de støkiometriske underskriptene.
Gå gjennom støkiometriske koeffisienter og underskripter
Anta nå følgende ligning:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Støkiometriske abonnement forteller oss hvor mange atomer i hvert element som utgjør et molekyl, og de blir gjenkjent fordi de er de minste tallene på høyre side av et atom. For eksempel, CH 4 har ett karbonatom (selv om en ikke er oppført) og fire hydrogenatomer.
Balansere atomene i den minste andelen først
I henhold til den ubalanserte ligningen ovenfor, er karbon den mindre atom: det er en del av en enkelt reaktant (CH 4 ) og et enkelt produkt (CO 2 ). Hvis du ser på det, er det et C-atom på både reaktantene og produktsiden.
Balanse med oksygenatomer
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Vi kan ikke endre abonnementene, men bare de støkiometriske koeffisientene for å balansere en ligning. Det er flere oksygener på høyre side, så vi prøver å legge til en koeffisient til O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 eller 3
Vi ønsker ikke å påvirke koeffisient av CO 2 fordi det ville ubalanse C-atomene vi deretter endre koeffisient av H. 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 eller 4
Til slutt balanserer hydrogenatomene
Når vi har balansert oksygenatomene, balanserer vi endelig hydrogenatomene. Flere ganger er disse av seg selv balansert på slutten.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
Og slik har ligningen blitt balansert av prøving og feiling. Rekkefølgen på disse trinnene blir ikke alltid oppfylt.
eksempler
Balanserte ligninger er vist nedenfor for å bekrefte at antall atomer er lik på begge sider av pilen:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2 HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Øvelser
Noen foreslåtte øvelser vil bli løst nedenfor. I noen av dem vil det sees at det noen ganger er praktisk å bryte rekkefølgen på trinnene og balansere minoritetsatomet sist.
Oppgave 1
Balanser etter prøving og feiling følgende kjemiske ligning:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 eller 4
Det er viktig å understreke at koeffisientene multipliserer underskriptene for å gi oss det totale antallet atomer for et element. For eksempel gir 6N 2 oss totalt 12 N atomer.
Svovelen i begynnelsen er allerede balansert, så vi fortsetter med oksygenet:
3 O 4 O
Vi blir tvunget til å endre koeffisienten til SO 3 for å balansere oksygene på venstre side:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Nå er vi interessert i å balansere svovelatomene først før oksygenatomene:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 ELLER 6O
Legg merke til at oksygenatomene ble balansert av seg selv til slutt.
Øvelser 2
Balanser etter prøving og feiling følgende kjemiske ligning:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Karboner og oksygener er allerede balansert, ikke på samme måte som hydrogelene:
6H 2H
Alt vi trenger å gjøre er å endre koeffisienten til H 2 for å ha flere hydrogeler til høyre:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
Og ligningen er totalt balansert.
Oppgave 3
Balanser etter prøving og feiling følgende kjemiske ligning:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Vi begynner å balansere karbonet igjen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Merk at denne gangen er det lettere å balansere hydrogelene først enn oksygene:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Nå endrer vi koeffisienten til O 2 for å balansere oksygene:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
Og ligningen er allerede balansert.
Oppgave 4
Til slutt vil en utfordrende ligning bli balansert av prøving og feiling:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Nitrogen og oksygen er allerede balansert, men ikke hydrogener:
2H 3H
La oss forsøke å endre koeffisienten H 2 O og NH 3 :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
3O O
2N 3N
Etter prøving og feiling varierer vi koeffisienten til NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
Og nå er ikke nitrogenene balansert. Her er det praktisk å gjøre en plutselig endring: kvintuple koeffisienten til N 2 :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Dermed gjenstår det for oss å leke med koeffisientene til NH 3 og NO på en slik måte at de legger til 10 nitrogenatomer og balansere oksygen- og hydrogenatomer samtidig. La oss prøve denne poengsummen:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 H 15H
3O 5O
Imidlertid ser hydrogenene veldig ubalanserte ut. La oss derfor variere koeffisientene igjen:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Legg merke til at nå har venstre side to ganger oksygen og hydrogen. På dette punkt, er det nok å doble koeffisient H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
Og ligningen er endelig balansert.
referanser
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
- Organisk kjemi. (SF). Balansering av kjemiske ligninger etter prøving og feiling - Løse øvelser. Gjenopprettet fra: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Balansert kjemisk ligning: Definisjon og eksempler. Studere. Gjenopprettet fra: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. oktober 2019). Hvordan balansere kjemiske ligninger. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
- Studieguide. (11. mai 2019). Forsøksbalansering av kjemiske reaksjoner. Løste øvelser. Gjenopprettet fra: quimicaencasa.com
- University of Colorado Boulder. (2019). Balansering av kjemiske ligninger. Gjenopprettet fra: phet.colorado.edu