Как сбалансировать химические уравнения

Химическая реакция имеет место, когда одна молекула или набор молекул превращается в молекулу или набор молекул другого типа. Чтобы описать этот процесс, ученые используют химические уравнения.

А химическое уравнение символическое представление химической реакции. Он написан с использованием названий элементов, взятых из периодической таблицы, и указывает реагенты и продукты.

Следующее уравнение показывает химическое уравнение реакции горения:

Слева от стрелки показаны реагенты этой реакции, а справа - продукты. Стрелка указывает направление, в котором протекает реакция.

Вы можете видеть, что в реакции используются метан и кислород с образованием диоксида углерода и воды. Вы также можете видеть, что есть коэффициент рядом с кислородом и водой. Почему это?

В Закон разговора о массе утверждает, что атомы не создаются и не разрушаются во время химической реакции. В результате общее количество атомов каждого типа всегда должно быть одинаковым по обе стороны химического уравнения.

Поскольку реагенты и продукты не меняются, часто единственный способ обеспечить одинаковое количество атомы находятся по обе стороны от стрелки, включает добавление коэффициентов к отдельным соединениям вовлеченный.

Взгляните еще раз на реакцию горения, показанную выше. На этот раз у него нет коэффициентов:

Со стороны реагентов есть один атом углерода, четыре атома водорода и два атома кислорода.

На стороне продуктов есть один атом углерода, два атома водорода и три атома кислорода.

Закон сохранения массы нарушен! С обеих сторон нет равного количества атомов водорода или кислорода. На стороне реагента есть четыре атома водорода, а на стороне продукта - только два.

Это означает, что коэффициенты необходимы для обеспечения равного количества атомов с обеих сторон. В этом случае, добавив к воде коэффициент два, вы получите по четыре атома водорода с каждой стороны, что как раз и нужно. Итак, водород сохраняется.

Наконец, необходимо сбалансировать количество атомов кислорода. После добавления коэффициента два к воде, на стороне продукта будет четыре атома кислорода и только два на стороне реагента. Добавив коэффициент два к O₂ реагента, этот дисбаланс можно исправить. Теперь с каждой стороны по четыре атома кислорода.

Вот сбалансированная версия уравнения:

Хотя балансировка уравнений всегда требует некоторых догадок и некоторых проб и ошибок, есть несколько основных правил, которым вы можете следовать.

1. Подсчитайте количество атомов для каждого элемента с каждой стороны.
2. Выберите для начала один элемент. Обычно лучше всего начать с выбора элемента, которого больше всего. Сбалансируйте этот один элемент, добавив коэффициенты.
3. После сложения коэффициентов пересчитайте общее количество атомов для каждого элемента.
4. Сбалансируйте следующий элемент, добавив коэффициенты.
5. Продолжайте этот процесс, пока все элементы не будут сбалансированы.
6. Работайте с многоатомными ионами как с единым целым.
7. Если некоторые соединения заряжены, убедитесь, что заряды также сбалансированы.
8. Всегда заканчивайте проверкой своей работы.

Например, сбалансируйте уравнение для общей реакции фотосинтеза:

1. Подсчитайте количество атомов каждого элемента с каждой стороны.

2. Выберите элемент для начала. Обычно рекомендуется начинать с элемента, у которого больше всего атомов. В данном случае это 12 атомов водорода на стороне продукта. Сторона реагента должна быть изменена так, чтобы на этой стороне также было 12 атомов водорода. Для этого вы можете добавить коэффициент 6 перед водой, так как вода содержит два атома водорода.

3. Теперь пересчитайте общее количество атомов.

4. Затем вы можете перейти к углю, поскольку он явно еще не сбалансирован. Для этого добавление коэффициента 6 перед диоксидом углерода даст 6 атомов углерода на стороне реагента.

5. Теперь пересчитайте количество атомов с каждой стороны.

6. Теперь единственный элемент, который нужно уравновесить, - это кислород. В первом продукте 6 атомов кислорода. Тогда останется 12 атомов. Если перед O добавляется коэффициент 6₂, это будет 12 атомов кислорода.

7. Чтобы убедиться, что это правильно, пересчитайте количество атомов каждого элемента с каждой стороны.

Теперь у вас есть сбалансированное уравнение для общей реакции фотосинтеза.