สมดุลของวิธีการและตัวอย่างสมการทางเคมี

สมดุลของสมการทางเคมี หมายความว่าองค์ประกอบทั้งหมดที่มีอยู่ในสมการดังกล่าวมีจำนวนอะตอมเท่ากันในแต่ละด้าน เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้จำเป็นต้องใช้วิธีการปรับสมดุลเพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การสัมพันธ์แบบสโตอิชิโอเมตริกที่เหมาะสมสำหรับแต่ละสายพันธุ์ที่มีอยู่ในปฏิกิริยา.

สมการทางเคมีคือการแสดงสัญลักษณ์ของสิ่งที่เกิดขึ้นในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารสองชนิดหรือมากกว่า สารตั้งต้นจะมีปฏิกิริยาซึ่งกันและกันและขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการเกิดปฏิกิริยาจะมีสารประกอบหนึ่งชนิดหรือมากกว่าที่แตกต่างกันเป็นผลิตภัณฑ์.

เมื่ออธิบายสมการทางเคมีต้องคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้: ก่อนอื่นสารที่เขียนจะถูกเขียนทางด้านซ้ายของสมการตามด้วยลูกศรทิศทางเดียวหรือลูกศรแนวนอนสองลูกขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น แหลม.

ดัชนี

• 1 วิธีการสมดุลสมการทางเคมี
  • 1.1 ดุลสมการทางเคมีโดยการลองผิดลองถูก (เรียกอีกอย่างว่าการตรวจสอบหรือทดลอง)
  • 1.2 ดุลพีชคณิตของสมการทางเคมี
  • 1.3 การหมุนสมการรีดอกซ์ (วิธีอิออนอิเล็กตรอน)
• ตัวอย่างของสมการสมดุลทางเคมี
  • 2.1 ตัวอย่างแรก
  • 2.2 ตัวอย่างที่สอง
  • 2.3 ตัวอย่างที่สาม
• 3 อ้างอิง

วิธีการสมดุลของสมการทางเคมี

ด้วยพื้นฐานของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่เป็นที่รู้จักและสูตรของพวกเขานั้นถูกแสดงอย่างถูกต้องทางด้านที่สอดคล้องกับพวกเราดำเนินการเพื่อสร้างสมดุลของสมการตามวิธีการดังต่อไปนี้.

สมดุลของสมการทางเคมีโดยการลองผิดลองถูก (เรียกอีกอย่างว่าการตรวจสอบหรือทดลอง)

มันขึ้นอยู่กับปริมาณสัมพันธ์ของปฏิกิริยาและพยายามที่จะลองค่าสัมประสิทธิ์ที่แตกต่างกันเพื่อสร้างสมดุลของสมการตราบเท่าที่ตัวเลขทั้งหมดที่เล็กที่สุดที่เป็นไปได้นั้นถูกเลือกด้วยซึ่งมีจำนวนอะตอมเท่ากันในแต่ละองค์ประกอบ ของปฏิกิริยา.

สัมประสิทธิ์ของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์คือหมายเลขที่นำหน้าสูตรของมันและเป็นเพียงหมายเลขเดียวที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อทำการปรับสมดุลสมการเนื่องจากการเปลี่ยนตัวห้อยของสูตรจะเปลี่ยนอัตลักษณ์ของสารประกอบ ในคำถาม.

นับและเปรียบเทียบ

หลังจากระบุแต่ละองค์ประกอบของปฏิกิริยาแล้ววางลงบนด้านที่ถูกต้องเราจะทำการนับและเปรียบเทียบจำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบที่มีอยู่ในสมการและกำหนดว่าจะต้องสมดุล.

จากนั้นเราจะดำเนินการปรับสมดุลของแต่ละองค์ประกอบ (ทีละครั้ง) โดยวางสัมประสิทธิ์ทั้งหมดก่อนหน้าแต่ละสูตรที่มีองค์ประกอบที่ไม่สมดุล โดยปกติองค์ประกอบโลหะจะมีความสมดุลก่อนจากนั้นองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะและในที่สุดก็คืออะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจน.

ด้วยวิธีนี้สัมประสิทธิ์แต่ละตัวคูณอะตอมทั้งหมดของสูตรก่อนหน้า ดังนั้นในขณะที่สมดุลองค์ประกอบอื่น ๆ สามารถไม่สมดุล แต่สิ่งนี้ได้รับการแก้ไขเมื่อปฏิกิริยามีความสมดุล.

ในที่สุดมันได้รับการยืนยันโดยการนับครั้งสุดท้ายว่าสมการทั้งหมดมีความสมดุลอย่างถูกต้องนั่นคือมันปฏิบัติตามกฎการอนุรักษ์สสาร.

สมดุลพีชคณิตของสมการทางเคมี

ในการใช้วิธีการนี้มีการกำหนดขั้นตอนเพื่อรักษาค่าสัมประสิทธิ์ของสมการทางเคมีที่ไม่ทราบค่าของระบบที่ต้องแก้ไข.

ก่อนองค์ประกอบเฉพาะของปฏิกิริยาจะถูกนำมาใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงและค่าสัมประสิทธิ์จะถูกวางเป็นตัวอักษร (a, b, c, d ... ) ซึ่งเป็นตัวแทนของ unknowns ตามอะตอมที่มีอยู่ขององค์ประกอบนั้นในแต่ละโมเลกุล (ถ้า สปีชีส์ไม่มีองค์ประกอบนั้นถูกวาง "0").

หลังจากได้รับสมการแรกสมการสำหรับองค์ประกอบอื่น ๆ ที่มีอยู่ในปฏิกิริยาจะถูกกำหนด; จะมีสมการมากเท่าที่มีองค์ประกอบในปฏิกิริยาดังกล่าว.

ในที่สุดสิ่งไม่ทราบจะถูกกำหนดโดยหนึ่งในวิธีการทางพีชคณิตของการลดการทำให้เท่าเทียมกันหรือการทดแทนและค่าสัมประสิทธิ์จะได้รับที่ส่งผลให้สมการสมดุลอย่างถูกต้อง.

สมดุลสมการรีดอกซ์ (วิธีไอออน - อิเล็กตรอน)

ก่อนอื่นปฏิกิริยาทั่วไป (ไม่สมดุล) จะถูกวางในรูปแบบไอออนิก จากนั้นสมการนี้จะถูกแบ่งออกเป็นสองปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันและการลดความสมดุลแต่ละอันตามจำนวนอะตอมประเภทและประจุของพวกนี้.

ตัวอย่างเช่นสำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในตัวกลางกรดจะมีการเพิ่มโมเลกุล H₂หรือเพื่อความสมดุลของอะตอมออกซิเจนและเพิ่ม H⁺ เพื่อความสมดุลของอะตอมไฮโดรเจน.

ในทางตรงกันข้ามในสื่ออัลคาไลน์จะมีการเพิ่มจำนวนของไอออน OH ที่เท่ากัน^- ทั้งสองด้านของสมการสำหรับแต่ละไอออน H⁺, และที่ไอออน H เกิดขึ้น⁺ และโอ้^- พวกมันรวมตัวกันเพื่อสร้างโมเลกุล H₂O.

เพิ่มอิเล็กตรอน

จากนั้นคุณต้องเพิ่มอิเล็กตรอนให้มากที่สุดเท่าที่จำเป็นเพื่อรักษาสมดุลของประจุหลังจากทำการปรับสมดุลสสารในแต่ละปฏิกิริยาครึ่ง.

หลังจากการหมุนของปฏิกิริยาครึ่งแต่ละครั้งสิ่งเหล่านี้จะถูกเพิ่มเข้ามาและทำให้เกิดความสมดุลโดยสมการสุดท้ายด้วยการลองผิดลองถูก ในกรณีที่มีความแตกต่างในจำนวนอิเล็กตรอนของสองปฏิกิริยาครึ่งหนึ่งหรือทั้งสองจะต้องคูณด้วยสัมประสิทธิ์เท่ากับจำนวนนี้.

ในที่สุดมันจะต้องได้รับการยืนยันว่าสมการรวมจำนวนอะตอมและอะตอมประเภทเดียวกันจำนวนเท่ากันนอกเหนือจากการมีประจุเท่ากันทั้งสองด้านของสมการโลก.

ตัวอย่างของสมการสมดุลทางเคมี

ตัวอย่างแรก

นี่เป็นภาพเคลื่อนไหวของสมการทางเคมีที่สมดุล Phosphorus pentoxide และน้ำจะถูกแปลงเป็นกรดฟอสฟอริก.

P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).

ตัวอย่างที่สอง

คุณมีปฏิกิริยาการเผาไหม้ของอีเทน (ไม่สมดุล).

C₂H₆ + O₂ → บริษัท₂ + H₂O

การใช้วิธีการทดลองและข้อผิดพลาดเพื่อทำให้สมดุลนั้นเป็นข้อสังเกตว่าไม่มีองค์ประกอบใดที่มีจำนวนอะตอมเท่ากันทั้งสองข้างของสมการ ดังนั้นจึงเริ่มต้นด้วยความสมดุลของคาร์บอนโดยเพิ่มสองค่าเป็นสัมประสิทธิ์ stoichiometric ที่มาพร้อมกับด้านข้างของผลิตภัณฑ์.

C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + H₂O

คาร์บอนมีความสมดุลทั้งสองด้านดังนั้นเราจึงทำการปรับสมดุลไฮโดรเจนโดยการเพิ่มโมเลกุลน้ำสามโมเลกุล.

C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

ในที่สุดเนื่องจากมีอะตอมออกซิเจนเจ็ดตัวทางด้านขวาของสมการและเป็นองค์ประกอบสุดท้ายที่ยังคงมีความสมดุลเลขเศษส่วน 7/2 จะถูกวางไว้หน้าโมเลกุลออกซิเจน (แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์โดยทั่วไปจะเป็นที่ต้องการ).

C₂H₆ + 7 / 2O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

จากนั้นตรวจสอบว่าในแต่ละด้านของสมการนั้นมีอะตอมคาร์บอนจำนวนเท่ากัน (2) ไฮโดรเจน (6) และออกซิเจน (7).

ตัวอย่างที่สาม

ออกซิเดชันของเหล็กโดยไอออนไดโครเมเกิดขึ้นในสื่อที่เป็นกรด (ไม่สมดุลและในรูปแบบอิออน).

ความเชื่อ²⁺ + Cr₂O₇^2- →ศรัทธา³⁺ + Cr³⁺

การใช้วิธีไอออนอิเล็คตรอนเพื่อสร้างสมดุลมันแบ่งออกเป็นสองปฏิกิริยาครึ่ง.

ออกซิเดชัน: ศรัทธา²⁺ →ศรัทธา³⁺

การลดลง: Cr₂O₇^2- → Cr³⁺

เนื่องจากอะตอมของเหล็กมีความสมดุลอยู่แล้ว (1: 1) จะมีการเติมอิเล็กตรอนไว้ที่ด้านข้างของผลิตภัณฑ์เพื่อทำให้ประจุมีความสมดุล.

ความเชื่อ²⁺ →ศรัทธา³⁺ + และ^-

ตอนนี้อะตอมของ Cr มีความสมดุลเพิ่มสองไปทางด้านขวาของสมการ จากนั้นเมื่อปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสื่อที่เป็นกรดจะมีการเพิ่มโมเลกุล H เจ็ดตัว₂หรือด้านข้างของผลิตภัณฑ์เพื่อความสมดุลของอะตอมออกซิเจน.

Cr₂O₇^2- → 2Cr³⁺ + 7H₂O

เพื่อความสมดุลของอะตอม H จะมีการเพิ่มไอออนสิบสี่ไอออน⁺ ที่ด้านข้างของสารตั้งต้นและหลังจากทำให้สมดุลของประจุแล้วประจุจะมีความสมดุลโดยการเติมอิเล็กตรอนหกตัวในด้านเดียวกัน.

Cr₂O₇^2- +14H⁺ + 6e^- → 2Cr³⁺ + 7H₂O

ในที่สุดทั้งครึ่งปฏิกิริยาถูกเพิ่มเข้ามา แต่เนื่องจากมีเพียงอิเล็กตรอนเดียวในปฏิกิริยาออกซิเดชันทั้งหมดนี้จะต้องคูณด้วยหก.

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- +14H⁺ + 6e^- →ศรัทธา³⁺ + 2ch³⁺ + 7H₂O + 6e^-

ในที่สุดอิเล็กตรอนจะต้องถูกกำจัดทั้งสองข้างของสมการไอออนิกทั่วโลกเพื่อยืนยันว่าประจุและสสารของพวกมันสมดุลกันอย่างถูกต้อง.

การอ้างอิง

1. ช้างอาร์ (2550) เคมี (9 เอ็ด) McGraw-Hill.
2. Hein, M. , และ Arena, S. (2010) รากฐานของวิทยาลัยเคมีอื่น ดึงมาจาก books.google.co.th
3. Tuli, G. D. และ Soni, P. L. (2016) ภาษาของเคมีหรือสมการทางเคมี ดึงมาจาก books.google.co.th
4. สำนักพิมพ์รวดเร็ว (2015) สมการและคำตอบทางเคมี ดึงมาจาก books.google.co.th