Cân bằng các phương trình hóa học: Phương pháp và ví dụ
Sự cân bằng của các phương trình hóa học ngụ ý rằng tất cả các nguyên tố có trong phương trình này có cùng số nguyên tử ở mỗi bên. Để đạt được điều này, cần sử dụng các phương pháp cân bằng để gán các hệ số cân bằng hóa học phù hợp với từng loài có trong phản ứng.
Một phương trình hóa học là sự biểu diễn, bằng các ký hiệu, về những gì xảy ra trong quá trình phản ứng hóa học giữa hai hoặc nhiều chất. Các chất phản ứng tương tác với nhau và tùy thuộc vào điều kiện phản ứng, một hoặc nhiều hợp chất khác nhau sẽ thu được dưới dạng sản phẩm.
Khi mô tả một phương trình hóa học, phải tính đến các yếu tố sau: Đầu tiên, các chất phản ứng được viết ở phía bên trái của phương trình, tiếp theo là một mũi tên đơn hướng hoặc hai mũi tên nằm ngang đối diện, tùy thuộc vào loại phản ứng được thực hiện. áo choàng
Phương pháp cân bằng phương trình hóa học
Làm cơ sở cho các chất phản ứng và sản phẩm được biết đến, và công thức của chúng được thể hiện chính xác ở phía tương ứng với chúng, chúng tôi tiến hành cân bằng các phương trình theo các phương pháp sau.
Cân bằng các phương trình hóa học bằng thử nghiệm và sai sót (còn được gọi bằng kiểm tra hoặc thử nghiệm)
Nó dựa trên phép cân bằng hóa học của phản ứng và cố gắng thử với các hệ số khác nhau để cân bằng phương trình, miễn là các số nguyên nhỏ nhất có thể được chọn với cùng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai phía của phản ứng.
Hệ số của chất phản ứng hoặc sản phẩm là số đứng trước công thức của nó và là số duy nhất có thể thay đổi khi cân bằng một phương trình, vì việc thay đổi các chỉ số của công thức sẽ thay đổi nhận dạng của hợp chất trong câu hỏi
Đếm và so sánh
Sau khi xác định được từng nguyên tố của phản ứng và đặt nó vào đúng phía, chúng tôi tiến hành đếm và so sánh số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong phương trình và xác định các nguyên tố phải được cân bằng.
Sau đó, chúng tôi tiếp tục với sự cân bằng của từng yếu tố (từng yếu tố một), bằng cách đặt toàn bộ hệ số trước mỗi công thức có chứa các yếu tố không cân bằng. Thông thường các nguyên tố kim loại được cân bằng trước, sau đó là các nguyên tố phi kim và cuối cùng là các nguyên tử oxy và hydro.
Theo cách này, mỗi hệ số nhân tất cả các nguyên tử của công thức trước; Vì vậy, trong khi một yếu tố được cân bằng, các yếu tố khác có thể mất cân bằng, nhưng điều này được sửa chữa khi phản ứng được cân bằng.
Cuối cùng, nó được chứng thực bởi một tính cuối cùng rằng toàn bộ phương trình được cân bằng chính xác, nghĩa là nó tuân theo định luật bảo toàn vật chất.
Cân bằng đại số của phương trình hóa học
Để sử dụng phương pháp này, một quy trình được thiết lập để coi các hệ số của phương trình hóa học là ẩn số của hệ thống phải được giải quyết.
Đầu tiên, một yếu tố cụ thể của phản ứng được lấy làm tham chiếu và các hệ số được đặt dưới dạng các chữ cái (a, b, c, d ...), đại diện cho các ẩn số, theo các nguyên tử hiện có của nguyên tố đó trong mỗi phân tử (nếu một loài không chứa phần tử đó được đặt "0").
Sau khi có được phương trình đầu tiên này, các phương trình cho các yếu tố khác có trong phản ứng được xác định; sẽ có nhiều phương trình như có các yếu tố trong phản ứng đó.
Cuối cùng, các ẩn số được xác định bởi một trong các phương pháp đại số giảm, cân bằng hoặc thay thế và các hệ số dẫn đến phương trình cân bằng chính xác thu được.
Cân bằng phương trình oxi hóa khử (phương pháp ion-electron)
Đầu tiên, phản ứng chung (không cân bằng) được đặt ở dạng ion của nó. Sau đó phương trình này được chia thành hai nửa phản ứng, oxi hóa và khử, mỗi phản ứng cân bằng theo số lượng nguyên tử, loại và điện tích của chúng.
Ví dụ, đối với các phản ứng xảy ra trong môi trường axit, các phân tử H 2 O được thêm vào để cân bằng các nguyên tử oxy và H + được thêm vào để cân bằng các nguyên tử hydro.
Ngược lại, trong môi trường kiềm, một số lượng ion OH- bằng nhau được thêm vào hai cạnh của phương trình cho mỗi ion H + và trong đó các ion H + và OH- kết hợp với nhau để tạo thành các phân tử H 2 O.
Thêm điện tử
Sau đó, bạn phải thêm càng nhiều electron càng cần thiết để cân bằng các điện tích, sau khi cân bằng vật chất trong mỗi nửa phản ứng.
Sau khi lăn từng phản ứng nửa, chúng được thêm vào và lên đến đỉnh điểm bằng cách cân bằng phương trình cuối cùng bằng thử và sai. Trong trường hợp có sự khác biệt về số lượng electron của hai nửa phản ứng, một hoặc cả hai phải được nhân với một hệ số bằng số này.
Cuối cùng, phải chứng thực rằng phương trình bao gồm cùng một số nguyên tử và cùng loại nguyên tử, ngoài việc có cùng điện tích ở cả hai phía của phương trình toàn cầu.
Ví dụ về cân bằng phương trình hóa học
Ví dụ đầu tiên
Đây là một hình ảnh động của một phương trình hóa học cân bằng. Phospho pentoxide và nước được chuyển đổi thành axit photphoric.
P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).
Ví dụ thứ hai
Bạn có phản ứng đốt cháy của ethane (không cân bằng).
C 2 H 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Sử dụng phương pháp thử và sai để cân bằng nó, người ta nhận thấy rằng không có phần tử nào có cùng số nguyên tử ở cả hai phía của phương trình. Do đó, chúng tôi bắt đầu bằng cách cân bằng carbon, thêm hai hệ số cân bằng hóa học đi kèm với nó ở bên cạnh các sản phẩm.
C 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
Carbon đã được cân bằng ở cả hai phía, vì vậy chúng tôi tiến hành cân bằng hydro bằng cách thêm ba vào phân tử nước.
C 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
Cuối cùng, vì có bảy nguyên tử oxy ở bên phải của phương trình và nó là nguyên tố cuối cùng được cân bằng, số phân số 7/2 được đặt trước phân tử oxy (mặc dù toàn bộ hệ số thường được ưa thích).
C 2 H 6 + 7 / 2O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
Sau đó, người ta xác minh rằng ở mỗi bên của phương trình có cùng số nguyên tử carbon (2), hydro (6) và oxy (7).
Ví dụ thứ ba
Quá trình oxy hóa sắt bởi các ion dichromate xảy ra trong môi trường axit (không cân bằng và ở dạng ion của nó).
Fe2 + + Cr 2 O 7 2- → Fe3 + + Cr3 +
Sử dụng phương pháp ion-electron để cân bằng, nó được chia thành hai nửa phản ứng.
Oxy hóa: Fe2 + → Fe3 +
Giảm: Cr 2 O 7 2- → Cr3 +
Vì các nguyên tử sắt đã được cân bằng (1: 1), một electron được thêm vào bên cạnh các sản phẩm để cân bằng điện tích.
Fe2 + → Fe3 + + e-
Bây giờ các nguyên tử của Cr đã được cân bằng, thêm hai vào bên phải của phương trình. Sau đó, khi phản ứng diễn ra trong môi trường axit, bảy phân tử H 2 O được thêm vào bên cạnh các sản phẩm để cân bằng các nguyên tử oxy.
Cr 2 O 7 2- → 2Cr 3 + + 7H 2 O
Để cân bằng các nguyên tử H, mười bốn ion H + được thêm vào bên cạnh các chất phản ứng và sau khi cân bằng vật liệu, các điện tích được cân bằng bằng cách thêm sáu electron ở cùng một phía.
Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e- → 2Cr 3 + + 7H 2 O
Cuối cùng, cả hai phản ứng nửa được thêm vào, nhưng vì chỉ có một electron trong phản ứng oxy hóa, tất cả điều này phải được nhân với sáu.
6Fe2 + + Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e- → Fe3 + + 2Cr3 + + 7H 2 O + 6e-
Cuối cùng, các electron phải được loại bỏ ở cả hai phía của phương trình ion toàn cầu, xác minh rằng điện tích và vật chất của chúng được cân bằng chính xác.
