AFBALANCERING AF KEMISKE LIGNINGER: METODER OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

De balanserende kemiske ligninger indebærer, at alle elementer i ligningen har det samme antal atomer på hver side. For at opnå dette er det nødvendigt at anvende afbalanceringsmetoder til at tildele de passende støkiometriske koefficienter til hver art, der er til stede i reaktionen.

En kemisk ligning er repræsentationen ved symboler af, hvad der sker i løbet af en kemisk reaktion mellem to eller flere stoffer. Reaktanterne interagerer med hinanden, og afhængigt af reaktionsbetingelserne opnås en eller flere forskellige forbindelser som et produkt.

Når man beskriver en kemisk ligning, skal der tages hensyn til følgende: først skrives reaktanterne på venstre side af ligningen, efterfulgt af en envejspil eller to modsatte vandrette pile, afhængigt af reaktionstypen, der udføres. kappe.

Balanceringsmetoder for kemiske ligninger

Det er baseret på reaktionens støkiometri og forsøger at prøve med forskellige koefficienter for at afbalancere ligningen, forudsat at der vælges de mindste mulige heltal, med hvilke der opnås det samme antal atomer i hvert element på begge sider. af reaktionen.

Koefficienten for en reaktant eller et produkt er det nummer, der går forud for dens formel, og det er det eneste antal, der kan ændres, når der balanseres mellem en ligning, da hvis underskrifterne til formlerne ændres, ændres forbindelsens identitet. i spørgsmålet.

Tæl og sammenlign

Efter at have identificeret hvert element i reaktionen og anbragt det på den rigtige side, fortsætter vi med at tælle og sammenligne antallet af atomer i hvert element, der er til stede i ligningen og bestemme dem, der skal være afbalanceret.

Derefter fortsættes balanceringen af ​​hvert element (en ad gangen) ved at placere heltalskoefficienter, der ligger forud for hver formel, der indeholder ubalancerede elementer. Normalt er de metalliske elementer afbalanceret først, derefter de ikke-metalliske elementer og til sidst ilt- og brintatomer.

Således multiplicerer hver koefficient alle atomer i den foregående formel; så mens det ene element afbalancerer, kan det andet blive ubalanceret, men dette korrigeres som reaktionsbalancerne.

Endelig bekræftes det af en sidste optælling, at hele ligningen er korrekt afbalanceret, dvs. at den adlyder loven om bevarelse af stof.

Algebraisk afbalancering af kemiske ligninger

For at bruge denne metode etableres der en procedure til at behandle koefficienterne for de kemiske ligninger som ukendte af systemet, der skal løses.

For det første tages et specifikt element i reaktionen som en reference, og koefficienterne anbringes som bogstaver (a, b, c, d…), som repræsenterer de ukendte, i henhold til de eksisterende atomer i dette element i hvert molekyle (hvis en art indeholder ikke, at elementet er placeret "0").

Efter opnåelse af denne første ligning bestemmes ligningerne for de andre elementer, der er til stede i reaktionen; der vil være så mange ligninger, som der er elementer i nævnte reaktion.

Endelig bestemmes de ukendte ved en af ​​de algebraiske metoder til reduktion, udligning eller substitution, og de koefficienter, der resulterer i den korrekt afbalancerede ligning, opnås.

Afbalancering af redox-ligninger (ion-elektron-metode)

Den generelle (ubalancerede) reaktion placeres først i dens ioniske form. Derefter er denne ligning opdelt i to halvreaktioner, oxidation og reduktion, idet de balanserer hver i henhold til antallet af atomer, deres type og deres ladninger.

For eksempel, for reaktioner, der foregår i surt medium, er molekyler tilsættes H ₂ O at afbalancere oxygenatomerne tilsættes og H ⁺ at afbalancere hydrogenatomer.

På den anden side, i et alkalisk medium, et tilsvarende antal OH ^- ioner tilsættes til begge sider af ligningen for hver H ⁺ ion, og hvor H ⁺ og OH ^- ioner opstår, de tilsammen danner H ₂ O molekyler.

Tilføj elektroner

Derefter skal der tilføjes så mange elektroner som nødvendigt for at afbalancere ladningerne efter at have afbalanceret sagen i hver halvreaktion.

Efter at hver halvreaktion er afbalanceret, tilsættes disse sammen, og den endelige ligning er afbalanceret ved forsøg og fejl. I tilfælde af en forskel i antallet af elektroner i de to halvreaktioner, skal en eller begge ganges med en koefficient, der er lig med dette antal.

Endelig skal det bekræftes, at ligningen inkluderer det samme antal atomer og den samme type atomer ud over at have de samme ladninger på begge sider af den globale ligning.

Eksempler på afbalancering af kemiske ligninger

Kilde: wikimedia.org. Forfatter: Ephert.

Dette er en animation af en afbalanceret kemisk ligning. Phosforpentoxid og vand omdannes til phosphorsyre.

P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).

Andet eksempel

Du har forbrændingsreaktionen fra etan (ubalanceret).

C ₂ H ₆ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

Ved hjælp af prøve- og fejlmetoden til at afbalancere den observeres det, at ingen af ​​elementerne har det samme antal atomer på begge sider af ligningen. Man begynder således med at afbalancere carbonet, tilføje et to som en støkiometrisk koefficient, der ledsager det på produktsiden.

C ₂ H ₆ + O ₂ → 2CO ₂ + H ₂ O

Kulstof er blevet afbalanceret på begge sider, så brinten er afbalanceret ved at tilsætte en tre til vandmolekylet.

C ₂ H ₆ + O ₂ → 2CO ₂ + 3H ₂ O

Endelig, da der er syv oxygenatomer på højre side af ligningen, og det er det sidste element, der er tilbage til at balansere, placeres det fraktionerede antal 7/2 foran iltmolekylet (selvom heltalskoefficienter generelt foretrækkes).

C ₂ H ₆ + 7 / 2O ₂ → 2CO ₂ + 3H ₂ O

Derefter kontrolleres det, at der på hver side af ligningen er det samme antal carbonatomer (2), brint (6) og ilt (7).

Tredje eksempel

Oxidering af jern med dichromationer i et surt medium (ubalanceret og i sin ioniske form) forekommer.

Fe ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ^2- → Fe ³⁺ + Cr ³⁺

Ved anvendelse af ionelektronmetoden til dens balancering er den opdelt i to halvreaktioner.

Oxidation: Fe ²⁺ → Fe ³⁺

Reduktion: Cr ₂ O ₇ ^2- → Cr ³⁺

Da jernatomerne allerede er afbalancerede (1: 1), tilføjes et elektron til produktsiden for at afbalancere ladningen.

Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^-

Nu er Cr-atomerne afbalancerede og tilføjer et to fra højre side af ligningen. Derefter, når reaktionen foregår i et surt medium, syv molekyler af H ₂ O tilsættes på produktsiden at afbalancere oxygenatomer.

Cr ₂ O ₇ ^2- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

For at balancere H-atomerne tilføjes fjorten H ⁺ -ioner til reaktantsiden, og efter udligning af sagen balanseres ladningerne ved at tilføje seks elektroner til den samme side.

Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Endelig tilføjes begge halvreaktioner, men da der kun er et elektron i oxidationsreaktionen, skal alt dette ganges med seks.

6FE ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ²⁺ 14H ⁺ + 6e ^- → Fe ³⁺ + 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O + 6e ^-

Endelig skal elektronerne på begge sider af den globale ioniske ligning fjernes, og verificere, at deres ladning og stof er korrekt afbalanceret.

Referencer

1. Chang, R. (2007). Kemi. (9. udgave). McGraw-Hill.
2. Hein, M. og Arena, S. (2010). Fundamenter i College Chemistry, Alternate. Gendannes fra books.google.co.ve
3. Tuli, GD og Soni, PL (2016). Sprog om kemi eller kemiske ligninger. Gendannes fra books.google.co.ve
4. Hurtig udgivelse. (2015). Kemi ligninger og svar (hurtige studievejledninger). Gendannes fra books.google.co.ve