EVENWICHTIGE CHEMISCHE VERGELIJKINGEN: METHODEN EN VOORBEELDEN - CHEMIE - 2025

De evenwichtige chemische vergelijkingen impliceren dat alle elementen in de vergelijking aan elke kant hetzelfde aantal atomen hebben. Om dit te bereiken is het nodig om de evenwichtsmethoden te gebruiken om de juiste stoichiometrische coëfficiënten toe te wijzen aan elke soort die in de reactie aanwezig is.

Een chemische vergelijking is de weergave, door symbolen, van wat er gebeurt tijdens een chemische reactie tussen twee of meer stoffen. De reagentia reageren met elkaar en, afhankelijk van de reactieomstandigheden, zullen een of meer verschillende verbindingen als product worden verkregen.

Bij het beschrijven van een chemische vergelijking moet met het volgende rekening worden gehouden: eerst worden de reactanten aan de linkerkant van de vergelijking geschreven, gevolgd door een eenrichtingspijl of twee tegenoverliggende horizontale pijlen, afhankelijk van het uitgevoerde type reactie. kaap.

Evenwichtsmethoden van chemische vergelijkingen

Het is gebaseerd op de stoichiometrie van de reactie en probeert met verschillende coëfficiënten te proberen om de vergelijking in evenwicht te brengen, op voorwaarde dat de kleinst mogelijke gehele getallen worden gekozen waarmee aan beide zijden hetzelfde aantal atomen van elk element wordt verkregen. van de reactie.

De coëfficiënt van een reactant of product is het getal dat voorafgaat aan de formule, en het is het enige getal dat kan worden gewijzigd bij het balanceren van een vergelijking, want als de subscripts van de formules worden gewijzigd, wordt de identiteit van de verbinding gewijzigd. in kwestie.

Tel en vergelijk

Nadat we elk element van de reactie hebben geïdentificeerd en het aan de juiste kant hebben geplaatst, gaan we verder met het tellen en vergelijken van het aantal atomen van elk element dat in de vergelijking aanwezig is, en bepalen we welke atomen moeten worden gebalanceerd.

Vervolgens wordt het balanceren van elk element voortgezet (een voor een) door gehele coëfficiënten te plaatsen voorafgaand aan elke formule die ongebalanceerde elementen bevat. Normaal gesproken worden eerst de metalen elementen gebalanceerd, daarna de niet-metalen elementen en als laatste de zuurstof- en waterstofatomen.

Elke coëfficiënt vermenigvuldigt dus alle atomen in de voorgaande formule; dus terwijl het ene element in evenwicht blijft, kunnen de andere uit balans raken, maar dit wordt gecorrigeerd naarmate de reactie in evenwicht is.

Ten slotte wordt door een laatste telling bevestigd dat de hele vergelijking correct is uitgebalanceerd, dat wil zeggen dat ze voldoet aan de wet van behoud van materie.

Algebraïsche uitbalancering van chemische vergelijkingen

Om deze methode te gebruiken, wordt een procedure opgesteld om de coëfficiënten van de chemische vergelijkingen te behandelen als onbekenden van het systeem dat moet worden opgelost.

In de eerste plaats wordt een specifiek element van de reactie als referentie genomen en worden de coëfficiënten geplaatst als letters (a, b, c, d …), die de onbekenden vertegenwoordigen, volgens de bestaande atomen van dat element in elk molecuul (indien een soort die dat element niet bevat, wordt op "0" geplaatst).

Nadat deze eerste vergelijking is verkregen, worden de vergelijkingen voor de andere elementen die in de reactie aanwezig zijn bepaald; er zullen evenveel vergelijkingen zijn als er elementen in de reactie zijn.

Ten slotte worden de onbekenden bepaald door een van de algebraïsche methoden van reductie, egalisatie of substitutie en worden de coëfficiënten verkregen die resulteren in de correct gebalanceerde vergelijking.

Balanceren van redoxvergelijkingen (ion-elektronenmethode)

De algemene (onevenwichtige) reactie wordt eerst in zijn ionische vorm geplaatst. Vervolgens wordt deze vergelijking verdeeld in twee halfreacties, de oxidatie en de reductie, waarbij ze elk in evenwicht worden gebracht op basis van het aantal atomen, hun type en hun ladingen.

Bijvoorbeeld, voor reacties die optreden in zuur milieu moleculen worden geplaatst H ₂ O tot zuurstofatomen wordt toegevoegd evenwicht en H ⁺ de waterstofatomen evenwicht.

Aan de andere kant wordt in een alkalisch medium een ​​gelijk aantal OH ^- ionen toegevoegd aan beide zijden van de vergelijking voor elk H ⁺ -ion , en waar H ⁺ en OH ^- ionen ontstaan, verenigen ze zich om H ₂ O- moleculen te vormen .

Voeg elektronen toe

Vervolgens moeten zoveel elektronen als nodig worden toegevoegd om de ladingen in evenwicht te brengen, na het balanceren van de materie in elke halve reactie.

Nadat elke halve reactie is gebalanceerd, worden deze bij elkaar opgeteld en wordt de uiteindelijke vergelijking met vallen en opstaan ​​in evenwicht gehouden. In het geval van een verschil in het aantal elektronen in de twee halfreacties, moet een of beide worden vermenigvuldigd met een coëfficiënt die gelijk is aan dit aantal.

Ten slotte moet worden bevestigd dat de vergelijking hetzelfde aantal atomen en hetzelfde type atomen omvat, naast dezelfde ladingen aan beide zijden van de globale vergelijking.

Voorbeelden van het in evenwicht brengen van chemische vergelijkingen

Bron: wikimedia.org. Auteur: Ephert.

Dit is een animatie van een uitgebalanceerde chemische vergelijking. Fosforpentoxide en water worden omgezet in fosforzuur.

P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).

Tweede voorbeeld

Je hebt de verbrandingsreactie van ethaan (onevenwichtig).

C ₂ H ₆ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

Door de methode van vallen en opstaan ​​te gebruiken om het in evenwicht te brengen, wordt opgemerkt dat geen van de elementen hetzelfde aantal atomen aan beide zijden van de vergelijking heeft. Men begint dus met het balanceren van de koolstof, waarbij men een twee toevoegt als een stoichiometrische coëfficiënt die daarmee gepaard gaat aan de productzijde.

C ₂ H ₆ + O ₂ → 2CO ₂ + H ₂ O

Koolstof is aan beide kanten uitgebalanceerd, dus de waterstof wordt in balans gebracht door een drie toe te voegen aan het watermolecuul.

C ₂ H ₆ + O ₂ → 2CO ₂ + 3H ₂ O

Ten slotte, aangezien er zeven zuurstofatomen aan de rechterkant van de vergelijking zijn en het het laatste element is dat nog in evenwicht is, wordt het fractionele getal 7/2 voor het zuurstofmolecuul geplaatst (hoewel coëfficiënten van gehele getallen in het algemeen de voorkeur hebben).

C ₂ H ₆ + 7 / 2O ₂ → 2CO ₂ + 3H ₂ O

Vervolgens wordt geverifieerd dat er aan elke kant van de vergelijking hetzelfde aantal koolstofatomen (2), waterstof (6) en zuurstof (7) is.

Derde voorbeeld

De oxidatie van ijzer door dichromaationen in een zuur milieu (ongebalanceerd en in zijn ionische vorm) vindt plaats.

Fe ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ^2- → Fe ³⁺ + Cr ³⁺

Met behulp van de ionen-elektronenmethode voor het balanceren, wordt het verdeeld in twee halve reacties.

Oxidatie: Fe ²⁺ → Fe ³⁺

Reductie: Cr ₂ O ₇ ^2- → Cr ³⁺

Omdat de ijzeratomen al in balans zijn (1: 1), wordt een elektron aan de productzijde toegevoegd om de lading in evenwicht te brengen.

Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^-

Nu zijn de Cr-atomen in evenwicht, waarbij een twee vanaf de rechterkant van de vergelijking wordt opgeteld. Toen de reactie in zuur milieu, zeven moleculen H ₂ O worden toegevoegd aan de productzijde de zuurstofatomen evenwicht.

Cr ₂ O ₇ ^2- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Om de H-atomen in evenwicht te brengen, worden veertien H ⁺ -ionen toegevoegd aan de reactantzijde en, na het egaliseren van de materie, worden de ladingen in evenwicht gebracht door zes elektronen aan dezelfde kant toe te voegen.

Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Ten slotte worden beide halfreacties opgeteld, maar aangezien er maar één elektron in de oxidatiereactie zit, moet dit alles met zes worden vermenigvuldigd.

6Fe ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- → Fe ³⁺ + 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O + 6e ^-

Ten slotte moeten de elektronen aan beide zijden van de globale ionvergelijking worden geëlimineerd, waarbij moet worden gecontroleerd of hun lading en materie correct in evenwicht zijn.

Referenties

1. Chang, R. (2007). Chemie. (9e ed). McGraw-Hill.
2. Hein, M. en Arena, S. (2010). Foundations of College Chemistry, Alternate. Opgehaald van books.google.co.ve
3. Tuli, GD en Soni, PL (2016). De taal van de chemie of chemische vergelijkingen. Opgehaald van books.google.co.ve
4. Snelle publicatie. (2015). Scheikundige vergelijkingen en antwoorden (snelle studiegidsen). Opgehaald van books.google.co.ve