- Kroky
- Napište nevyváženou rovnici
- Prohlédněte si stechiometrické koeficienty a odběry
- Nejprve vyvažte atomy v nejmenším poměru
- Rovnováha atomy kyslíku
- Nakonec vyvažte atomy vodíku
- Příklady
- Cvičení
- Cvičení 1
- Cvičení 2
- Cvičení 3
- Cvičení 4
- Reference
Pokusů a omylů vyvažování se skládá z pokusu a omylu metodou, která má zajistit, aby zachování hmoty je splněna v chemické rovnice pro danou reakci; to znamená vyrovnat počty atomů reakčních složek a produktů. Nebudou tedy mizet ani vytvářet atomy ze vzduchu.
V závislosti na spěchu je to obvykle zábavná operace, která posiluje porozumění stechiometrickým koeficientům a indexům. I když se to nemusí zdát, pokus a omyl zahrnuje zvládnutí mnoha konceptů, které se téměř nevědomě používají u těch, kteří se chabě zabývají chemií.
Vyvažování chemické rovnice pomocí pokusu a chyby je jako snažit se vyrovnat houpačku ve vzduchu. Obrázek michael maggiore z Pixabay
Vyvažování se tedy podobá úsilí, které by bylo vynaloženo na vyrovnání houpačky (nebo houpačky), takže žádný konec nespadne na jednu stranu, zatímco druhá stoupá. Měřítko to také dokonale ilustruje.
Jak máte zkušenosti, toto vyvážení lze provést dokonce mentálně, pokud chemická rovnice není příliš komplikovaná. Špatný výkyv zcela ruší interpretaci reakce, takže je nezbytné to udělat klidně, aby nedošlo k chybám při jídle.
Kroky
Napište nevyváženou rovnici
Bez ohledu na to, jaké vyvážení je požadováno, byste vždy měli začít s nevyváženou rovnicí po ruce. Stejně tak je důležité mít jasno ohledně jeho prvků. Předpokládejme následující chemickou rovnici:
A + B → 3C + D
Tam, kde jsou druhy A, B, C a D molekulární. Tato rovnice nemůže být vyrovnaná, protože nám neříká nic o svých atomech. Atomy jsou vyvážené, ne molekuly.
Jak A, B, tak D mají stechiometrický koeficient 1, zatímco C 3. To znamená, že 1 molekula nebo mol A reaguje s jednou molekulou nebo molem B za vzniku 3 molekul nebo molů C a jedné molekuly nebo krt D. Když ukážeme atomy, představíme stechiometrické indexy.
Prohlédněte si stechiometrické koeficienty a odběry
Nyní předpokládejme následující rovnici:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stechiometrické indexy nám říkají, kolik atomů každého prvku tvoří molekulu, a jsou rozpoznány, protože jsou nejmenšími čísly na pravé straně atomu. Například, CH 4 má jeden atom uhlíku (ačkoli 1 není uveden) a čtyři atomy vodíku.
Nejprve vyvažte atomy v nejmenším poměru
Podle nevyváženého výše uvedené rovnice, uhlík je menší atom: je součástí jednoho reaktantu (CH 4) a jednoho produktu (CO 2). Když se na to podíváte, na straně reakčních složek i produktů je atom C.
Rovnováha atomy kyslíku
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Nemůžeme změnit indexy, ale pouze stechiometrické koeficienty, abychom vyrovnali rovnici. Na pravé straně je více kyslíků, takže se snažíme přidat k O 2 koeficient:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 nebo 3
Nechceme ovlivnit koeficient CO 2, protože by to nevyvážilo atomy C. Pak změníme koeficient H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
4 nebo 4
Nakonec vyvažte atomy vodíku
Jakmile vyrovnáme atomy kyslíku, konečně vyrovnáme atomy vodíku. Nakonec jsou samy o sobě na konci vyvážené.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
4H 4H
Rovnice byla tedy vyvážena pokusem a omylem. Pořadí těchto kroků není vždy splněno.
Příklady
Vyvážené rovnice jsou uvedeny níže, aby se ověřilo, že počet jeho atomů je stejný na obou stranách šipky:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Cvičení
Některá navrhovaná cvičení budou řešena níže. U některých z nich je vidět, že někdy je vhodné rozdělit pořadí kroků a vyvážit atomový atom jako poslední.
Cvičení 1
Zůstatek pokusem a omylem následující chemická rovnice:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 nebo 4
Je důležité zdůraznit, že koeficienty násobí indexy, aby nám daly celkový počet atomů pro prvek. Například, 6N 2 nám dává celkem 12 atomů N.
Síra na začátku je již vyrovnaná, takže pokračujeme s kyslíkem:
3 O 4 O
Jsme nuceni změnit koeficient na SO 3, abychom vyrovnali kyslíky na levé straně:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Nyní máme zájem vyrovnat atomy síry nejprve před atomy kyslíku:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 NEBO 6O
Všimněte si, že atomy kyslíku byly nakonec samy vyváženy.
Cvičení 2
Zůstatek pokusem a omylem následující chemická rovnice:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Uhlíky a kyslíky jsou již vyrovnané, ne stejným způsobem jako vodíky:
6H 2H
Vše, co musíme udělat, je změnit koeficient H 2 mít více vodíků na pravé straně:
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
6H 6H
A rovnice je zcela vyrovnaná.
Cvičení 3
Zůstatek pokusem a omylem následující chemická rovnice:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Začneme znovu vyvažovat uhlík:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Všimněte si, že tentokrát je snazší vyrovnat vodíky nejdříve než kyslíky:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2 H 2 O
4H 4H
2O 6O
Nyní upravíme koeficient O 2 tak, aby se kyslíky vyrovnaly:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2 H 2 O
6O 6O
A rovnice je již vyrovnaná.
Cvičení 4
Nakonec bude náročná rovnice vyvážena pokusem a chybou:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NE
Dusík a kyslík jsou již vyrovnané, ale ne vodíky:
2H 3H
Zkusme změnit koeficient H 2 O a NH 3:
N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + NE
6H 6H
3O O
2N 3N
Podle pokusu a omylu měníme koeficient NO:
N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
A nyní jsou dusíky nevyvážené. Zde je vhodné provést náhlou změnu: pětinásobek koeficientu N 2:
5N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Je tudíž pro nás hrát s koeficienty NH 3 a NO takovým způsobem, že se přidá 10 atomy dusíku a sladit atomy kyslíku a vodíku ve stejnou dobu. Zkusme toto skóre:
5N 2 + 3 H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6H 15H
3O 5O
Vodíky však vypadají velmi nevyváženě. Změňme tedy koeficienty znovu:
5N 2 + 3 H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Všimněte si, že nyní má levá strana dvakrát kyslík a vodík. V tomto bodě stačí zdvojnásobit koeficient H 2 O:
5N 2 + 6 H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
A rovnice je konečně vyrovnaná.
Reference
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
- Organická chemie. (sf). Vyvažování chemických rovnic pomocí pokusů a omylů - řešená cvičení. Obnoveno z: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Vyvážená chemická rovnice: Definice a příklady. Studie. Obnoveno z: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. října 2019). Jak vyvažovat chemické rovnice. Obnoveno z: thinkco.com
- Studijní průvodce. (11. května 2019). Zkušební vyvažování chemických reakcí. Řešená cvičení. Obnoveno z: quimicaencasa.com
- University of Colorado Boulder. (2019). Vyvažování chemických rovnic. Obnoveno z: phet.colorado.edu