- Stappen
- Schrijf de ongebalanceerde vergelijking
- Bekijk stoichiometrische coëfficiënten en abonnementen
- Breng de atomen eerst in evenwicht in de kleinste verhouding
- Balans door zuurstofatomen
- Breng ten slotte de waterstofatomen in evenwicht
- Voorbeelden
- Opdrachten
- Oefening 1
- Oefeningen 2
- Oefening 3
- Oefening 4
- Referenties
Het evenwicht tussen vallen en opstaan bestaat uit een methode van vallen en opstaan die ervoor zorgt dat het behoud van materie wordt vervuld in een chemische vergelijking voor een bepaalde reactie; dat wil zeggen om het aantal atomen van de reactanten en producten gelijk te maken. Ze zullen dus niet verdwijnen of atomen uit het niets creëren.
Afhankelijk van de drukte, is dit meestal een vermakelijke operatie, die het begrip over stoichiometrische coëfficiënten en subscripts versterkt. Hoewel het misschien niet zo lijkt, houdt vallen en opstaan veel concepten in, die bijna onbewust worden toegepast op degenen die zich bezighouden met scheikunde.
Een chemische vergelijking met vallen en opstaan in evenwicht brengen is als proberen een wip in de lucht waterpas te krijgen. Afbeelding van michael maggiore via Pixabay
Balanceren lijkt dus op de inspanning die zou worden geleverd om een wip (of wip) waterpas te zetten, zodanig dat geen van beide uiteinden naar de ene kant valt terwijl de andere omhoog gaat. Een schaalverdeling illustreert dit ook perfect.
Zoals je hebt ervaren, kan dit evenwicht zelfs mentaal worden gedaan, zolang de chemische vergelijking niet te ingewikkeld is. Een slechte swing verpest de interpretatie van een reactie volledig, dus het is essentieel om het rustig te doen om eetfouten te voorkomen.
Stappen
Schrijf de ongebalanceerde vergelijking
Ongeacht waarvoor balancering vereist is, moet u altijd beginnen met de ongebalanceerde vergelijking die voorhanden is. Evenzo is het belangrijk om duidelijk te zijn over de elementen ervan. Veronderstel de volgende chemische vergelijking:
A + B → 3C + D
Waar soorten A, B, C en D moleculair zijn. Deze vergelijking kan niet in evenwicht worden gehouden omdat het ons niets zegt over zijn atomen. De atomen zijn in evenwicht, niet de moleculen.
Zowel A, B als D hebben een stoichiometrische coëfficiënt van 1, terwijl C van 3. Dit betekent dat 1 molecuul of mol A reageert met één molecuul of mol B om 3 moleculen of mol C en één molecuul te produceren. of mol D. Als we de atomen laten zien, introduceren we de stoichiometrische subscripts.
Bekijk stoichiometrische coëfficiënten en abonnementen
Stel nu de volgende vergelijking:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stoichiometrische subscripts vertellen ons hoeveel atomen van elk element een molecuul vormen, en ze worden herkend omdat ze de kleinste getallen aan de rechterkant van een atoom zijn. CH 4 heeft bijvoorbeeld één koolstofatoom (hoewel de 1 niet wordt vermeld) en vier waterstofatomen.
Breng de atomen eerst in evenwicht in de kleinste verhouding
Volgens de ongebalanceerde vergelijking hierboven is koolstof het ondergeschikte atoom: het maakt deel uit van een enkele reactant (CH 4 ) en een enkel product (CO 2 ). Als je ernaar kijkt, is er een C-atoom aan zowel de reactanten- als de productzijde.
Balans door zuurstofatomen
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
We kunnen de subscripts niet wijzigen, maar alleen de stoichiometrische coëfficiënten om een vergelijking te balanceren. Er zijn meer zuurstofatomen aan de rechterkant, dus we proberen een coëfficiënt toe te voegen aan de O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 of 3
We willen de coëfficiënt van CO 2 niet beïnvloeden omdat dit de C-atomen uit balans zou brengen.We veranderen dan de coëfficiënt van H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 of 4
Breng ten slotte de waterstofatomen in evenwicht
Zodra we de zuurstofatomen in evenwicht hebben gebracht, balanceren we eindelijk de waterstofatomen. Meerdere keren zijn deze aan het einde vanzelf in evenwicht.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
En dus is de vergelijking met vallen en opstaan in evenwicht gehouden. De volgorde van deze stappen wordt niet altijd vervuld.
Voorbeelden
Gebalanceerde vergelijkingen worden hieronder weergegeven om te verifiëren dat het aantal atomen aan beide zijden van de pijl gelijk is:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Opdrachten
Enkele voorgestelde oefeningen zullen hieronder worden opgelost. In sommige van hen zal worden gezien dat het soms handig is om de volgorde van de stappen te doorbreken en het minderheidsatoom als laatste in evenwicht te brengen.
Oefening 1
Breng met vallen en opstaan de volgende chemische vergelijking in evenwicht:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 of 4
Het is belangrijk om te benadrukken dat de coëfficiënten de subscripts vermenigvuldigen om ons het totale aantal atomen voor een element te geven. 6N 2 geeft ons bijvoorbeeld in totaal 12 N-atomen.
De zwavel in het begin is al in evenwicht, dus gaan we verder met de zuurstof:
3 O 4 O
We zijn gedwongen om de coëfficiënt te veranderen in SO 3 om de zuurstofatomen aan de linkerkant in evenwicht te brengen:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Nu zijn we geïnteresseerd in het in evenwicht brengen van de zwavelatomen, eerst voor de zuurstofatomen:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 OF 6O
Merk op dat de zuurstofatomen uiteindelijk vanzelf in evenwicht bleven.
Oefeningen 2
Breng met vallen en opstaan de volgende chemische vergelijking in evenwicht:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
De koolstofatomen en zuurstofatomen zijn al in evenwicht, niet op dezelfde manier de waterstofatomen:
6H 2H
Alles wat we moeten doen is het wijzigen van de coëfficiënt van H 2 om meer waterstofatomen op het recht:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
En de vergelijking is volledig in balans.
Oefening 3
Breng met vallen en opstaan de volgende chemische vergelijking in evenwicht:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
We beginnen de koolstof weer in evenwicht te brengen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
20 5O
4H 2H
Merk op dat het deze keer gemakkelijker is om eerst de waterstofatomen in evenwicht te brengen dan de zuurstofatomen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Nu passen we de O 2 -coëfficiënt aan om de zuurstofatomen in evenwicht te brengen:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
60 6O
En de vergelijking is al in evenwicht.
Oefening 4
Ten slotte zal een uitdagende vergelijking worden gecompenseerd door vallen en opstaan:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Stikstof en zuurstof zijn al in evenwicht, maar waterstof niet:
2H 3H
Laten we proberen de coëfficiënt van H 2 O en NH 3 te veranderen :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
30 O
2N 3N
Met vallen en opstaan variëren we de coëfficiënt van NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
30 3O
2N 5N
En nu zijn de stikstofatomen uit balans. Hier is het handig om een plotselinge verandering aan te brengen: vervijfvoudig de coëfficiënt van N 2 :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
30 3O
Het blijft dus aan ons om zo met de coëfficiënten van NH 3 en NO te spelen dat ze 10 stikstofatomen toevoegen en tegelijkertijd de zuurstof- en waterstofatomen in evenwicht houden. Laten we deze score proberen:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 H 15H
30 5O
De waterstofatomen zien er echter erg onevenwichtig uit. Laten we daarom de coëfficiënten opnieuw variëren:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
30 6O
Merk op dat de linkerkant nu twee keer zoveel zuurstof en waterstof heeft. Op dit punt is het voldoende om de coëfficiënt van H 2 O te verdubbelen :
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
60 6O
En de vergelijking is eindelijk in evenwicht.
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Organische chemie. (sf). Chemische vergelijkingen met vallen en opstaan in evenwicht brengen - Opgeloste oefeningen. Hersteld van: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Evenwichtige chemische vergelijking: definitie en voorbeelden. Studie. Hersteld van: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 oktober 2019). Hoe chemische vergelijkingen te balanceren. Hersteld van: thoughtco.com
- Studie gids. (11 mei 2019). Proefbalancering van chemische reacties. Opgeloste oefeningen. Hersteld van: quimicaencasa.com
- Universiteit van Colorado Boulder. (2019). Balanceren van chemische vergelijkingen. Hersteld van: phet.colorado.edu