Định luật cân bằng hóa học: mô tả, ví dụ và bài tập
Định luật cân bằng hóa học mô tả thành phần của các chất khác nhau, dựa trên mối quan hệ (về khối lượng) giữa mỗi loài can thiệp vào phản ứng.
Tất cả các vật chất hiện có được hình thành bởi sự kết hợp, theo tỷ lệ khác nhau, của các nguyên tố hóa học khác nhau tạo nên bảng tuần hoàn. Các công đoàn này được điều chỉnh bởi các định luật kết hợp nhất định được gọi là "định luật cân bằng hóa học" hoặc "định luật trọng lượng của hóa học".
Những nguyên tắc này là một phần thiết yếu của hóa học định lượng, rất cần thiết để cân bằng các phương trình và cho các hoạt động quan trọng như xác định loại thuốc thử nào cần thiết để tạo ra phản ứng cụ thể hoặc tính toán lượng thuốc thử cần thiết để thu được số lượng sản phẩm dự kiến. .
Chúng được biết đến rộng rãi trong lĩnh vực hóa học của khoa học "bốn định luật": định luật bảo toàn khối lượng, định luật về tỷ lệ xác định, định luật đa tỷ lệ và định luật tỷ lệ đối ứng.
4 định luật cân bằng hóa học
Khi bạn muốn xác định cách thức hai yếu tố kết hợp thông qua phản ứng hóa học, bốn định luật được mô tả dưới đây phải được tính đến.
Định luật bảo toàn khối lượng (hay "Định luật bảo toàn vật chất")
Nó dựa trên nguyên tắc rằng vật chất không thể được tạo ra hoặc phá hủy, nghĩa là nó chỉ có thể được chuyển đổi.
Điều này có nghĩa là đối với một hệ thống tin cậy (nơi không có khối lượng hoặc năng lượng truyền từ hoặc đến môi trường xung quanh), lượng vật chất hiện tại phải không đổi theo thời gian.
Ví dụ, trong quá trình hình thành nước từ oxy khí và hydro, người ta quan sát thấy rằng có cùng số mol của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng, do đó tổng lượng vật chất được bảo toàn.
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (l)
Bài tập:
P.- Chứng minh rằng phản ứng trước đó tuân thủ định luật bảo toàn khối lượng.
R.- Đầu tiên, chúng ta có khối lượng mol của các chất phản ứng: H 2 = 2 g, O 2 = 32 g và H 2 O = 18 g.
Sau đó, thêm khối lượng của mỗi nguyên tố vào mỗi phía của phản ứng (cân bằng), dẫn đến: 2H 2 + O 2 = (4 + 32) g = 36 g ở phía các chất phản ứng và 2H 2 O = 36 g trên phía của các sản phẩm. Điều này đã chỉ ra rằng phương trình tuân thủ luật đã nói ở trên.
Định luật về tỷ lệ xác định (hoặc "Luật tỷ lệ không đổi")
Nó dựa trên thực tế là mỗi chất hóa học được hình thành từ sự kết hợp các yếu tố cấu thành của nó trong các mối quan hệ khối lượng xác định hoặc cố định, là duy nhất cho mỗi hợp chất.
Ví dụ về nước được đưa ra, có thành phần nguyên chất sẽ luôn là 1 mol O 2 (32 g) và 2 mol H 2 (4 g). Nếu áp dụng ước số chung cao nhất, một mol H 2 sẽ phản ứng với mỗi 8 mol O 2 hoặc tương tự, kết hợp theo tỷ lệ 1: 8.
Bài tập:
Q.- Bạn có một mol axit clohydric (HCl) và bạn muốn biết bao nhiêu phần trăm mỗi thành phần của nó được tìm thấy.
R.- Người ta biết rằng tỷ lệ ràng buộc của các yếu tố này trong loài này là 1: 1. Và khối lượng mol của hợp chất khoảng 36, 45 g. Theo cách tương tự, người ta biết rằng khối lượng mol của clo là 35, 45 g và của hydro là 1 g.
Để tính thành phần phần trăm của mỗi nguyên tố, chia khối lượng mol của nguyên tố (nhân với số mol của nó trong một mol của hợp chất) giữa khối lượng của hợp chất và nhân kết quả này với một trăm.
Do đó:% H = [(1 × 1) g / 36, 45g] x 100 = 2, 74%
và% Cl = [(1 × 35, 45) g / 36, 45g] x 100 = 97, 26%
Từ đó suy ra rằng, bất kể HCl đến từ đâu, ở trạng thái nguyên chất, nó sẽ luôn được tạo thành từ 2, 74% hydro và 97, 26% clo.
Luật nhiều tỷ lệ
Theo luật này, nếu có sự kết hợp giữa hai yếu tố để tạo ra nhiều hơn một hợp chất, thì khối lượng của một trong các yếu tố đó kết hợp với khối lượng bất biến của yếu tố kia, giữ lại mối quan hệ được thể hiện thông qua các số nguyên nhỏ.
Carbon dioxide và carbon monoxide được đưa ra làm ví dụ, là hai chất được tạo thành từ các nguyên tố giống nhau, nhưng trong dioxide chúng có liên quan là O / C = 2: 1 (đối với mỗi nguyên tử C có hai O) và trong monoxide tỷ lệ của nó là 1: 1.
Bài tập:
Q.- Có năm loại oxit khác nhau có thể có nguồn gốc ổn định bằng cách kết hợp oxy và nitơ (N 2 O, NO, N 2 O 3, N 2 O 4 và N 2 O 5 ).
R.- Người ta quan sát thấy rằng oxy trong mỗi hợp chất đang tăng lên và với tỷ lệ nitơ cố định (28 g) có tỷ lệ 16, 32 (16 × 2), 48 (16 × 3), 64 ( 16 × 4) và 80 (16 × 5) g oxy tương ứng; đó là, có một tỷ lệ đơn giản là 1, 2, 3, 4 và 5 phần.
Luật tỷ lệ đối ứng (hoặc "Luật tỷ lệ tương đương")
Nó dựa trên mối quan hệ giữa các tỷ lệ trong đó một nguyên tố được kết hợp trong các hợp chất khác nhau với các yếu tố khác nhau.
Nói cách khác, nếu một loài A tham gia một loài B, nhưng A cũng kết hợp với C; điều cần thiết là nếu các phần tử B và C được nối, tỷ lệ khối lượng của các phần tử này tương ứng với khối lượng mỗi phần khi chúng được nối cụ thể với một khối lượng cố định của phần tử A.
Bài tập:
Hỏi - Nếu bạn có 12g C và 64g S để tạo thành CS 2, bạn cũng có 12g C và 32g O để tạo CO 2 và cuối cùng là 10g S và 10g O để tạo ra SO 2 . Làm thế nào nguyên tắc của tỷ lệ tương đương có thể được minh họa?
R.- Tỷ lệ khối lượng lưu huỳnh và oxy kết hợp với khối lượng carbon xác định bằng 64:32, đó là 2: 1. Sau đó, tỷ lệ lưu huỳnh và oxy là 10:10 khi tham gia trực tiếp hoặc, tương tự, 1: 1. Vì vậy, hai mối quan hệ là bội số đơn giản của mỗi loài.
