- Steg
- Skriv den obalanserade ekvationen
- Granska stökiometriska koefficienter och prenumerationer
- Balansera atomerna i den minsta andelen först
- Balans med syreatomer
- Slutligen balansera väteatomerna
- exempel
- övningar
- Övning 1
- Övningar 2
- Övning 3
- Övning 4
- referenser
Den trial and error balansering består av en trial and error-metoden som syftar till att säkerställa att bevarandet av materia är uppfyllt i en kemisk ekvation för en given reaktion; det vill säga för att utjämna antalet atomer för reaktanterna och produkterna. Således försvinner de inte eller skapar atomer ur tunn luft.
Beroende på rusning är detta vanligtvis en underhållande operation, vilket förstärker förståelserna om stökiometriska koefficienter och underskrifter. Även om det kanske inte verkar så innebär prövning och fel att behärska många koncept, som nästan omedvetet tillämpas på dem som dabbar i kemi.
Att balansera en kemisk ekvation genom försök och fel är som att försöka jämna en gungbräda i luften. Bild av michael maggiore från Pixabay
Således liknar balansering den ansträngning som skulle göras för att jämna en vippa (eller gungan), så att ingen av ändarna faller till den ena sidan medan den andra stiger. En skala illustrerar också detta perfekt.
Som ni har erfarenhet kan denna balansering även göras mentalt, så länge den kemiska ekvationen inte är för komplicerad. En dålig svängning förstör helt tolkningen av en reaktion, så det är viktigt att göra det lugnt för att undvika ätfel.
Steg
Skriv den obalanserade ekvationen
Oavsett vad balansering krävs för bör du alltid börja med den obalanserade ekvationen till hands. På samma sätt är det viktigt att vara tydlig om dess delar. Antag följande kemiska ekvation:
A + B → 3C + D
Där arter A, B, C och D är molekylära. Denna ekvation kan inte balanseras eftersom den inte säger något om dess atomer. Atomerna är balanserade, inte molekylerna.
Både A, B och D har en stökiometrisk koefficient på 1, medan C av 3. Detta innebär att 1 molekyl eller mol A reagerar med en molekyl eller mol B för att producera 3 molekyler eller mol C och en molekyl eller mol av D. När vi visar atomerna introducerar vi de stökiometriska subskripten.
Granska stökiometriska koefficienter och prenumerationer
Antag nu följande ekvation:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stoiokiometriska abonnemang berättar för oss hur många atomer i varje element som utgör en molekyl, och de känns igen för att de är de minsta siffrorna på högersidan av en atom. Till exempel, CH 4 har en kolatom (även om ett inte finns med) och fyra väteatomer.
Balansera atomerna i den minsta andelen först
Enligt den obalanserade ekvationen ovan, är kol den mindre atom: det är en del av en enda reaktant (CH 4 ) och en enda produkt (CO 2 ). Om du tittar på det finns det en C-atom på både reaktanterna och produktsidan.
Balans med syreatomer
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Vi kan inte ändra abonnemanget utan bara de stökiometriska koefficienterna för att balansera en ekvation. Det finns fler oxygenser på höger sida, så vi försöker lägga till en koefficient till O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 eller 3
Vi vill inte påverka koefficienten för CO 2 eftersom det skulle balansera C-atomerna. Vi ändrar sedan koefficienten för H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 eller 4
Slutligen balansera väteatomerna
När vi väl har balanserat syreatomerna balanserar vi slutligen väteatomerna. Flera gånger är dessa i sig själva balanserade i slutet.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
Och så har ekvationen balanserats av försök och fel. Ordningen på dessa steg uppfylls inte alltid.
exempel
Balanserade ekvationer visas nedan för att verifiera att antalet atomer är lika på båda sidor om pilen:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
övningar
Vissa föreslagna övningar kommer att lösas nedan. I några av dem kommer det att ses att det ibland är bekvämt att bryta stegens ordning och balansera minoritetsatomen sist.
Övning 1
Balansera efter test och fel följande kemiska ekvation:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 eller 4
Det är viktigt att betona att koefficienterna multiplicerar underskrifterna för att ge oss det totala antalet atomer för ett element. Till exempel ger 6N 2 oss totalt 12 N atomer.
Svaveln i början är redan balanserad, så vi fortsätter med syret:
3 O 4 O
Vi tvingas ändra koefficienten till SO 3 för att balansera oxygnen på vänster sida:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Nu är vi intresserade av att balansera svavelatomerna först innan syreatomerna:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 ELLER 6O
Observera att syreatomerna lämnades i balans i slutändan.
Övningar 2
Balansera efter test och fel följande kemiska ekvation:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Kol och oxygens är redan balanserade, inte på samma sätt som väten:
6H 2H
Allt vi behöver göra är att ändra koefficienten H 2 att ha fler väten på höger:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
Och ekvationen är helt balanserad.
Övning 3
Balansera efter test och fel följande kemiska ekvation:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Vi börjar balansera kolet igen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Observera att det den här gången är lättare att balansera vätgaserna först än oxigenerna:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Nu modifierar vi koefficienten för O 2 för att balansera oxygnen:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
Och ekvationen är redan balanserad.
Övning 4
Slutligen kommer en utmanande ekvation att balanseras av test och fel:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Kväve och syre är redan balanserade, men inte väten:
2H 3H
Låt oss försöka ändra koefficienten av H 2 O och NH 3 :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
3O O
2N 3N
Med test och fel varierar vi koefficienten för NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
Och nu är nitrogenerna obalanserade. Här är det bekvämt att göra en plötslig förändring: kvintupla koefficienten för N 2 :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Således återstår det för oss att spela med koefficienterna för NH 3 och NO på ett sådant sätt att de lägger till 10 kväven och balansera syre- och väteatomer på samma gång. Låt oss försöka denna poäng:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6H 15H
3O 5O
Vätterna ser dock väldigt obalanserade ut. Låt oss därför variera koefficienterna igen:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Observera att nu den vänstra sidan har två gånger syre och väte. Vid denna punkt är det tillräckligt för att fördubbla koefficienten av H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
Och ekvationen är äntligen balanserad.
referenser
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
- Organisk kemi. (Sf). Balansera kemiska ekvationer genom försök och fel - Lösta övningar. Återställd från: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Balanserad kemisk ekvation: Definition och exempel. Studie. Återställd från: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 oktober 2019). Hur man balanserar kemiska ekvationer. Återställd från: thoughtco.com
- Studiehandledningen. (11 maj 2019). Provbalansering av kemiska reaktioner. Lösta övningar. Återställd från: quimicaencasa.com
- University of Colorado Boulder. (2019). Balansera kemiska ekvationer. Återställd från: phet.colorado.edu