Hur man balanserar kemiekvationer

En kemisk reaktion äger rum när en molekyl eller uppsättning molekyler omvandlas till en annan typ av molekyl eller uppsättning molekyler. För att beskriva denna process använder forskare kemiska ekvationer.

A kemisk ekvation är en symbolisk framställning av den kemiska reaktionen. Den skrivs med hjälp av elementnamn som hämtas från det periodiska systemet och anger reaktanter och produkter.

Följande ekvation visar den kemiska ekvationen för en förbränningsreaktion:

Till vänster om pilen finns reaktanterna för denna reaktion, medan till höger finns produkterna. Pilen anger den riktning som reaktionen fortskrider.

Du kan se att reaktionen tar metan och syre för att ge koldioxid och vatten. Du kan också se att det finns en koefficient bredvid både syret och vattnet. Varför är detta?

De Lag om konversation av mässa anger att atomer varken skapas eller förstörs under en kemisk reaktion. Som ett resultat måste det totala antalet atomer av varje typ alltid vara detsamma på vardera sidan om den kemiska ekvationen.

Eftersom reaktanterna och produkterna inte förändras, ofta det enda sättet att säkerställa samma antal atomer finns på vardera sidan om pilen innebär att koefficienter läggs till de enskilda föreningarna inblandade.

Ta en titt på förbränningsreaktionen som visas ovan igen. Den här gången har den inga koefficienter:

På reaktantsidan finns en kolatom, fyra väteatomer och två syreatomer.

På produktsidan finns en kolatom, två väteatomer och tre atomer syre.

Lagen om massbevarande har brutits! Det finns inte lika många väte- eller syreatomer på vardera sidan. Reaktantsidan har fyra väteatomer medan produktsidan bara har två.

Detta innebär att koefficienter krävs för att säkerställa att det finns lika många atomer på vardera sidan. I det här fallet, genom att lägga till två som en koefficient till vatten, slutar du med fyra atomer vätgas på vardera sidan, vilket är exakt vad som behövs. Så, väte bevaras.

Slutligen måste antalet syreatomer balanseras. Efter att ha tillsatt koefficienten två till vattnet, finns det fyra syreatomer på produktsidan och endast två på reaktantsidan. Genom att lägga till en koefficient på två till O₂ reaktant kan denna obalans åtgärdas. Med detta finns nu fyra atomer av syre på vardera sidan.

Här är den balanserade versionen av ekvationen:

Även om balanseringsekvationer alltid tar lite gissningsarbete och lite försök och fel, finns det några grundläggande regler du kan följa.

1. Räkna antalet atomer för varje element på varje sida.
2. Välj ett element till att börja med. Det är vanligtvis bäst att börja med att välja det element som det är mest av. Balansera det ena elementet genom att lägga till koefficienter.
3. Beräkna det totala antalet atomer för varje element efter tillsats av koefficienter.
4. Balansera nästa element genom att lägga till koefficienter.
5. Fortsätt denna process tills alla element är balanserade.
6. Hantera polyatomiska joner som en enhet.
7. Om vissa föreningar laddas, se till att laddningarna också är balanserade.
8. Avsluta alltid med att kontrollera ditt arbete.

Till exempel balansera ekvationen för den totala fotosyntesreaktionen:

1. Räkna antalet atom för varje element på varje sida.

2. Välj ett element till att börja med. Det är vanligtvis en bra idé att börja med det element som har flest atomer. I detta fall är det de 12 väteatomerna på produktsidan. Reaktantsidan måste ändras så att det också finns 12 väteatomer på den sidan. För att göra detta kan du lägga till en koefficient på 6 framför vattnet eftersom vatten innehåller två väten.

3. Beräkna nu det totala antalet atomer igen.

4. Därefter kan du gå vidare till kolet eftersom det uppenbarligen fortfarande inte är balanserat. För att göra detta kommer en koefficient på 6 framför koldioxiden att ge 6 kolatomer på reaktantsidan.

5. Beräkna nu antalet atomer på varje sida igen.

6. Nu är det enda elementet kvar att balansera är syre. Det finns 6 syreatomer i den första produkten. Då skulle det lämna 12 atomer. Om en koefficient på 6 läggs till framför O₂, detta skulle vara 12 syreatomer.

7. För att säkerställa att detta är korrekt, beräkna antalet atomer för varje element på vardera sidan.

Nu har du en balanserad ekvation för fotosyntesens totala reaktion.