Ang pagbabalanse ng mga equation ng kemikal ay isang pangunahing konsepto sa chemistry na naglalarawan ng ugnayan sa pagitan ng mga reactant at mga produkto sa isang kemikal na reaksyon. Upang matiyak na ang isang kemikal na equation ay balanse—iyon ay, na ang bilang ng mga atomo ng bawat elemento ay pareho sa magkabilang panig ng equation—ang mga partikular na pamamaraan ay kinakailangan. Sa artikulong ito, tutuklasin natin ang iba't ibang paraan para sa pagbabalanse ng mga kemikal na equation, pati na rin magbigay ng mga praktikal na halimbawa upang ilarawan ang prosesong ito.
Tuklasin ang 3 pinakakaraniwang ginagamit na pamamaraan para sa pagbabalanse ng mga kemikal na equation.
Ang pagbabalanse ng mga equation ng kemikal ay isang pangunahing proseso sa kimika, na kinasasangkutan ng pagpantay sa bilang ng mga atomo ng bawat elemento sa mga reactant at produkto. Mayroong ilang mga pamamaraan para sa pagkamit ng balanseng ito, ang tatlong pinakakaraniwang ginagamit ay trial at error, ang algebraic na paraan, at ang paraan ng pagbabawas ng oksihenasyon.
Ang pamamaraang trial-and-error ay nagsasangkot ng pagdaragdag ng mga integer coefficient sa mga formula ng mga reactant at produkto upang mapantayan ang bilang ng mga atom ng bawat elemento. Ang pamamaraang ito ay simple, ngunit maaari itong maging matrabaho at matagal, na nangangailangan ng ilang mga pagtatangka upang makamit ang nais na balanse.
Ang paraan ng algebraic, naman, ay batay sa paglutas ng isang sistema ng mga linear na equation, gamit ang mga batas ng konserbasyon ng masa at konserbasyon ng singil sa kuryente. Ang pamamaraang ito ay mas mabilis at mas tumpak kaysa sa pagsubok at pagkakamali at malawakang ginagamit sa mas kumplikadong mga equation.
Sa wakas, ang paraan ng pagbabawas ng oksihenasyon ay ginagamit sa mga reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon, kung saan inililipat ang mga electron sa pagitan ng mga reactant. Sa pamamaraang ito, kinakailangan upang matukoy ang mga elemento na sumasailalim sa oksihenasyon at pagbabawas, at ayusin ang mga coefficient ng mga species na kasangkot upang matiyak ang konserbasyon ng electric charge.
Ang bawat isa ay may sariling mga partikularidad at partikular na aplikasyon, at ang pag-master ng mga pamamaraan na ito ay mahalaga upang matiyak ang balanse ng mga reaksiyong kemikal.
Mga praktikal na tip para sa pagbalanse ng mga kemikal na equation nang mahusay at tumpak.
Ang pagbabalanse ng mga kemikal na equation ay maaaring mukhang isang nakakatakot na gawain para sa maraming mga mag-aaral, ngunit sa ilang mga praktikal na tip, posibleng gawing mas mahusay at tumpak ang proseso. Sa artikulong ito, magpapakita kami ng mga pamamaraan at halimbawa para sa mabilis at madali na pagbabalanse ng mga kemikal na equation.
Ang isa sa pinakamahalagang tip para sa pagbabalanse ng mga kemikal na equation ay ang magsimula sa pamamagitan ng pagbibilang ng bilang ng mga atomo ng bawat elemento na nasa equation. Ang hakbang na ito ay mahalaga upang matiyak na ang equation ay balanse nang tama. Bukod pa rito, mahalagang tandaan na maaari kang magdagdag ng mga coefficient sa mga formula ng kemikal upang balansehin ang equation, ngunit hindi kailanman baguhin ang mga formula ng kemikal mismo.
Ang isa pang kapaki-pakinabang na tip ay tumuon sa isang elemento sa isang pagkakataon. Magsimula sa pamamagitan ng pagbabalanse sa mga elemento na lumilitaw sa pinakamaliit na dami sa equation, pagkatapos ay lumipat sa mas maraming elemento. Ginagawa nitong mas madali ang proseso ng pagbabalanse at iniiwasan ang pagkalito.
Bukod pa rito, mahalagang suriin na ang equation ay balanse nang tama sa pagtatapos ng proseso. Upang gawin ito, idagdag ang mga coefficient ng bawat elemento sa magkabilang panig ng equation at suriin kung pantay ang mga ito. Kung magkaiba ang mga koepisyent, gawin ang mga kinakailangang pagsasaayos hanggang sa ganap na balanse ang equation.
Gamit ang mga praktikal na tip na ito, magagawa mong balansehin ang mga kemikal na equation nang mahusay at tumpak. Tandaan na magsanay nang regular upang mahasa ang iyong mga kasanayan sa pagbabalanse, at huwag kalimutang kumunsulta sa mga halimbawa at pagsasanay upang mapalakas ang iyong pag-aaral.
Alamin ang tungkol sa mga uri ng mga reaksiyong kemikal at tingnan ang mga praktikal na halimbawa sa iba't ibang sitwasyon.
Ang pagbabalanse ng mga equation ng kemikal ay isang pangunahing paksa para sa pag-unawa sa mga reaksiyong kemikal na nangyayari sa ating pang-araw-araw na buhay. Upang maunawaan ang konseptong ito, mahalagang maunawaan ang mga pinakakaraniwang uri ng mga reaksiyong kemikal at makakita ng mga praktikal na halimbawa sa iba't ibang sitwasyon.
Mayroong ilang uri ng mga reaksiyong kemikal, tulad ng pagkasunog , sintesis , dekomposisyon , pagpapalit , at dobleng pag-aalis ng enerhiya . Ang bawat uri ng reaksiyong kemikal ay may mga partikular na katangian at maaaring matukoy sa pamamagitan ng mga sangkap na kasangkot at mga produktong nabuo.
Ang isang praktikal na halimbawa ng isang kemikal na reaksyon ay ang pagkasunog ng methane gas (CH4 ) kasama ng oxygen (O2 ) , na lumilikha ng carbon dioxide (CO2 ) at tubig (H2O ) . Ang reaksyong ito ay kinakatawan ng kemikal na ekwasyon:
CH4 + 2O2 - > CO2 + 2H2O
Upang balansehin ang kemikal na equation na ito, kinakailangan upang ayusin ang mga coefficient ng mga sangkap na kasangkot, na tinitiyak na ang bilang ng mga atom ng bawat elemento ay pareho sa mga reactant at produkto.
Ang isa pang halimbawa ay ang synthesis reaction ng sodium chloride (NaCl), na nangyayari kapag ang metallic sodium ay tumutugon sa chlorine gas. Ang kemikal na equation para sa reaksyong ito ay:
2Na + Cl₂ - > 2NaCl
Sa kasong ito, kinakailangan na balansehin ang equation, tinitiyak na ang dami ng sodium at chlorine atoms ay pareho sa mga reactant at produkto.
Samakatuwid, ang pag-alam sa mga uri ng mga reaksiyong kemikal at pag-alam kung paano balansehin ang mga equation ng kemikal ay mahalaga sa pag-unawa kung paano gumagana ang mga reaksiyong kemikal at ang kanilang mga praktikal na aplikasyon sa pang-araw-araw na buhay.
Pag-unawa sa isang kemikal na equation sa pamamagitan ng isang simpleng halimbawa.
Ang isang kemikal na equation ay isang simbolikong representasyon ng isang kemikal na reaksyon, na nagpapakita ng mga reactant na binago sa mga produkto. Upang maunawaan ang isang kemikal na equation, mahalagang malaman kung paano bigyang-kahulugan ang mga simbolo at maunawaan kung paano nauugnay ang mga ito sa isa't isa.
Isaalang-alang natin ang simpleng halimbawa ng reaksyon ng pagbuo ng tubig, na kinakatawan ng equation:
H₂ + O₂ = H₂O
Sa ekwasyon na ito, mayroon tayong hydrogen ( H₂ ) na tumutugon sa oxygen ( O₂ ) upang bumuo ng tubig ( H₂O ) . Ang mga subscript ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga atomo ng bawat elemento na naroroon sa reaksyon. Sa kasong ito, mayroon tayong 2 atomo ng hydrogen at 1 atomo ng oxygen na tumutugon upang bumuo ng 2 atomo ng hydrogen at 1 atomo ng oxygen sa tubig.
Upang mabalanse ang ekwasyon ng kemikal, na tinitiyak na ang bilang ng mga atomo ng bawat elemento ay pareho sa mga reactant at produkto, kinakailangang isaayos ang mga koepisyente ng mga sangkap. Halimbawa, upang mabalanse ang ekwasyon sa itaas, nagdadagdag tayo ng koepisyente na 2 bago ang H₂O , na nagreresulta sa:
H₂ + O₂ = 2 H₂O
Kaya, ang equation ay balanse, na may parehong bilang ng mga atomo ng bawat elemento sa mga reactant at produkto. Ito ay isang simpleng halimbawa kung paano maunawaan at balansehin ang isang kemikal na equation.
Pagbalanse ng Chemical Equation: Mga Paraan at Halimbawa
Ang mga ekwasyong kemikal na balanse ay nagpapahiwatig na ang lahat ng elemento sa ekwasyong ito ay may parehong bilang ng mga atomo sa bawat panig. Upang makamit ito, kinakailangang gumamit ng mga pamamaraan ng pagbabalanse upang magtalaga ng naaangkop na mga koepisyenteng stoichiometric sa bawat uri na naroroon sa reaksyon.
Ang isang kemikal na equation ay isang representasyon, sa pamamagitan ng mga simbolo, ng kung ano ang nangyayari sa panahon ng isang kemikal na reaksyon sa pagitan ng dalawa o higit pang mga sangkap. Ang mga reactant ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, at depende sa mga kondisyon ng reaksyon, isa o higit pang iba't ibang mga compound ang makukuha bilang mga produkto.
Kapag naglalarawan ng isang kemikal na equation, ang mga sumusunod ay dapat isaalang-alang: una, ang mga reactant ay nakasulat sa kaliwang bahagi ng equation, na sinusundan ng isang one-way na arrow o dalawang magkasalungat na pahalang na arrow, depende sa uri ng reaksyon na ginagawa.
Mga pamamaraan para sa pagbabalanse ng mga equation ng kemikal
Ipagpalagay na ang mga reactant at produkto ay kilala at ang kanilang mga formula ay ipinahayag nang tama sa kaukulang panig, ang mga equation ay balanse ayon sa mga sumusunod na pamamaraan.
Pagbalanse ng mga kemikal na equation sa pamamagitan ng pagsubok at pagkakamali (tinatawag ding inspeksyon o pagsubok)
Ito ay batay sa stoichiometry ng reaksyon at sinusubukang subukan ang iba't ibang mga coefficient upang balansehin ang equation, hangga't ang pinakamaliit na posibleng integer ay pinili kung saan ang parehong bilang ng mga atom ng bawat elemento ay nakuha sa magkabilang panig ng reaksyon.
Ang coefficient ng isang reactant o produkto ay ang bilang na nauuna sa formula nito at ang tanging numero na maaaring baguhin kapag binabalanse ang isang equation, dahil kung babaguhin ang mga subscript ng mga formula, mababago ang pagkakakilanlan ng pinag-uusapang tambalan.
Bilangin at ihambing
Pagkatapos matukoy ang bawat elemento sa reaksyon at ilagay ito sa tamang panig, magpapatuloy tayo sa pagbibilang at paghahambing ng bilang ng mga atomo ng bawat elemento na naroroon sa equation at matukoy kung alin ang dapat balanse.
Pagkatapos, ipagpatuloy ang pagbabalanse ng bawat elemento nang paisa-isa, paglalagay ng mga integer coefficient bago ang bawat formula na naglalaman ng mga hindi balanseng elemento. Karaniwan, ang mga elementong metal ay balanse muna, pagkatapos ay mga elementong hindi metal, at panghuli ang mga atomo ng oxygen at hydrogen.
Kaya, ang bawat koepisyent ay nagpaparami ng lahat ng mga atomo sa nakaraang formula, kaya kapag ang pagbabalanse ng isang elemento, ang iba ay maaaring maalis sa balanse, ngunit ito ay naitama habang ang reaksyon ay balanse.
Sa wakas, ito ay pinatunayan ng isang panghuling bilang na ang buong equation ay wastong balanse, iyon ay, na ito ay sumusunod sa batas ng konserbasyon ng bagay.
Algebraic na pagbabalanse ng mga kemikal na equation
Upang magamit ang pamamaraang ito, isang pamamaraan ay itinatag upang ituring ang mga koepisyent ng mga kemikal na equation bilang mga hindi alam ng sistema na dapat lutasin.
Una, ang isang tiyak na elemento ng reaksyon ay kinuha bilang isang sanggunian at ang mga coefficient ay inilalagay bilang mga titik (a, b, c, d...), na kumakatawan sa mga hindi alam, ayon sa umiiral na mga atomo ng elementong iyon sa bawat molekula (kung ang isang species ay hindi naglalaman ng elementong iyon, "0" ang inilalagay).
Matapos makuha ang unang equation na ito, ang mga equation para sa iba pang mga elemento na naroroon sa reaksyon ay tinutukoy; Magkakaroon ng maraming equation gaya ng mga elemento sa reaksyong ito.
Sa wakas, ang mga hindi alam ay tinutukoy ng isa sa mga algebraic na pamamaraan ng pagbabawas, pagkakapantay-pantay o pagpapalit at ang mga coefficient na nagreresulta sa wastong balanseng equation ay nakuha.
Pagbalanse ng redox equation (paraan ng ion-electron)
Una, ang pangkalahatang (hindi balanseng) reaksyon ay inilalagay sa ionic na anyo nito. Ang equation na ito ay nahahati sa dalawang kalahating reaksyon, oksihenasyon at pagbabawas, binabalanse ang bawat isa ayon sa bilang ng mga atomo, kanilang uri, at kanilang mga singil.
Halimbawa, para sa mga reaksyong nagaganap sa isang acidic na medium, ang mga molekula ng H₂O ay idinaragdag upang balansehin ang mga atomo ng oksiheno, at ang H⁺ ay idinaragdag upang balansehin ang mga atomo ng hidroheno.
Gayunpaman, sa isang alkaline medium, isang pantay na bilang ng mga OH-ion ang idinaragdag – sa magkabilang panig ng equation para sa bawat H + ion , at ang mga nagresultang H + at OH- ion ay nagsasama-sama upang bumuo ng mga molekula ng H2O.
Magdagdag ng mga electron
Pagkatapos ay dapat kang magdagdag ng maraming mga electron kung kinakailangan upang balansehin ang mga singil, pagkatapos balansehin ang bagay sa bawat kalahating reaksyon.
Pagkatapos balansehin ang bawat kalahating reaksyon, ang mga ito ay idinagdag nang sama-sama, na nagtatapos sa huling equation na balanse sa pamamagitan ng pagmamarka. Kung may pagkakaiba sa bilang ng mga electron sa dalawang kalahating reaksyon, ang isa o pareho ay dapat na i-multiply sa isang koepisyent na katumbas ng bilang na iyon.
Sa wakas, dapat itong patunayan na ang equation ay binubuo ng parehong bilang ng mga atomo at ang parehong uri ng mga atomo, bilang karagdagan sa pagkakaroon ng parehong mga singil sa magkabilang panig ng pangkalahatang equation.
Mga halimbawa ng pagbabalanse ng mga kemikal na equation
Unang halimbawa
Ito ay isang animation ng isang balanseng equation ng kemikal. Ang posporus pentoxide at tubig ay nagiging phosphoric acid.
P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).
Pangalawang halimbawa
Nariyan ang combustion reaction ng ethane (hindi balanse).
C 2 H 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Gamit ang paraan ng pagmamarka upang balansehin ito, napagmasdan namin na walang parehong elemento ang may parehong bilang ng mga atom sa magkabilang panig ng equation. Kaya, nagsisimula kami sa pamamagitan ng pagbabalanse ng carbon, pagdaragdag ng dalawa bilang stoichiometric coefficient na kasama nito sa gilid ng mga produkto.
C 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
Ang carbon ay balanse sa magkabilang panig, kaya ang hydrogen ay balanse sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tatlo sa molekula ng tubig.
C 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
Sa wakas, dahil mayroong pitong atomo ng oxygen sa kanang bahagi ng equation at ito ang huling elementong dapat balansehin, ang fractional number na 7/2 ay inilalagay sa harap ng molekula ng oxygen (bagaman ang mga integer coefficient ay karaniwang mas gusto).
C 2 H 6 + 7/2 O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
Pagkatapos, napatunayan na sa bawat panig ng equation ay may parehong bilang ng carbon (2), hydrogen (6) at oxygen (7) na mga atomo.
Pangatlong halimbawa
Ang iron oxidation ay nangyayari sa pamamagitan ng dichromate ions sa isang acidic medium (hindi balanse at sa ionic na anyo nito).
Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- → Fe 3+ + Cr 3+
Gamit ang paraan ng ion-electron para sa pagbabalanse, nahahati ito sa dalawang kalahating reaksyon.
Oksidasyon: Fe 2+ → Fe 3+
Reduksyon : Cr₂O₇²⁻ → Cr³⁺
Dahil ang mga iron atoms ay balanse na (1:1), isang electron ang idinaragdag sa gilid ng mga produkto upang balansehin ang singil.
Fe 2+ → Fe 3+ + e –
Ang mga atomo ng Cr ay binabalanse na ngayon sa pamamagitan ng pagdaragdag ng dalawa sa kanang bahagi ng ekwasyon. Pagkatapos, kung isasaalang-alang ang reaksyon sa isang acidic na medium, pitong molekula ng H₂O ang idinaragdag sa bahagi ng produkto upang balansehin ang mga atomo ng oksiheno.
Cr 2 O 7 2- → 2Cr 3+ + 7H 2 O
Upang balansehin ang mga atomo ng H, labing-apat na ion ng H + ang idinaragdag sa panig ng reactant, at pagkatapos pantayin ang materya, binabalanse ang mga karga sa pamamagitan ng pagdaragdag ng anim na electron sa parehong panig.
Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e – → 2Cr 3+ + 7H 2 O
Sa wakas, ang dalawang kalahating reaksyon ay idinagdag, ngunit dahil mayroon lamang isang elektron sa reaksyon ng oksihenasyon, ang lahat ng ito ay dapat na i-multiply ng anim.
6Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e – → Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2 O + 6e –
Sa wakas, ang mga electron sa magkabilang panig ng pangkalahatang ionic equation ay dapat na alisin, tinitiyak na ang kanilang singil at bagay ay wastong balanse.
Mga sanggunian
- Chang, R. (2007). Chemistry (ika-9 na ed.). McGraw-Hill
- Hein, M. at Arena, S. (2010). Mga Batayan ng Chemistry ng Kolehiyo, Alternate. Nakuha mula sa books.google.co.uk
- Tuli, G.D. at Soni, P.L. (2016). Ang wika ng chemistry o chemical equation. Nakuha mula sa books.google.co.uk
- Mabilis na Paglalathala. (2015). Mga Equation at Sagot ng Chemistry (Mga Gabay sa Mabilis na Pag-aaral). Nakuha mula sa books.google.co.uk