Vyrovnávání Chemických Rovnic
Předpokládám, že jste se napsat slovo rovnice pro budovy ideální šunkový sendvič (viz obrázek níže). Možná byste mohli přijít s tímto:
\
reaktanty jsou „části“ nebo složky šunkového sendviče, zatímco samotný sendvič je produktem. Ve vaší rovnici však něco chybí. Neexistuje žádný údaj o tom, kolik z každého “ reaktantu „je zapotřebí k výrobě“produktu“. Pro jednu věc byste určitě potřebovali dva plátky chleba, abyste vytvořili konvenční sendvič.
řekněme, že perfektní sendvič \(\left( \ce{HS} \right)\) se skládá ze 2 plátky šunky \(\left( \ce{H} \right)\), plátek sýra \(\left( \ce{C} \right)\), 1 plátek rajčete \(\left( \ce{T} \right)\), 5 okurky \(\left( \text{P} \right)\), a 2 plátky chleba \(\left( \ce{B} \right)\). Účtování čísel každého reaktantu, stejně jako Nahrazení symbolů slovy, vaše rovnice by se stala:
\
to nyní ukazuje správné množství reaktantů. Jako jedno konečné zlepšení změníme „vzorec“ produktu. Protože konečný sendvič obsahuje všechny reaktanty, které do něj vstoupily, jeho vzorec by to měl odrážet.
\
index po každý symbol na výrobku znamená číslo daného reaktantu nalézt na reaktantu straně rovnice: 2 pro \(\ce{H}\), 1 pro \(\ce{C}\), atd.
protože rovnice nyní ukazuje stejná čísla každé sendvičové části na obou stranách rovnice, říkáme, že rovnice je vyvážená. Chemické rovnice musí být také vyváženy podobným způsobem. Vyvážená rovnice je chemická rovnice, ve které je zachována hmotnost a na obou stranách rovnice je stejný počet atomů každého prvku.
můžeme napsat chemickou rovnici reakce oxidu s vodíkem plynu tvoří metan \(\left( \ce{CH_4} \right)\).
\
Chcete-li napsat správnou rovnici, musíte nejprve napsat správnou skeletovou rovnici se správnými chemickými vzorci. Připomeňme, že vodík je diatomická molekula, a tak je zapsán jako \(\ce{H_2}\). Když počítáme počet atomů obou prvků, zobrazených pod rovnicí, vidíme, že rovnice není vyvážená. Na reakční straně rovnice jsou pouze 2 atomy vodíku, zatímco na straně produktu jsou 4 atomy vodíku. To porušuje zákon zachování hmoty, který stanoví, že hmota musí být zachována při jakékoli chemické reakci nebo fyzikálním procesu. Dalším běžným způsobem, jak vyjádřit zákon zachování hmoty, je to, že hmota nemůže být vytvořena nebo zničena.
atomová teorie Johna Daltona uvedla, že chemické reakce jsou separace, kombinace nebo přeskupení atomů. Samotné atomy nelze vytvořit ani zničit. Daltonova teorie vysvětluje zákon zachování hmoty a proces vyvažování rovnice zajišťuje, že zákon je dodržován. Výše uvedenou rovnici můžeme vyvážit přidáním koeficientu 2 před vzorec pro vodík.
\
koeficient je malé celé číslo umístěné před vzorcem v rovnici, aby se vyrovnalo. 2 před \(\ce{H_2}\) znamená, že existuje celkem \(2 \krát 2 = 4\) atomů vodíku jako reaktantů. Vizuálně vypadá reakce:
ve vyvážené rovnici je na obou stranách šipky jeden atom uhlíku a čtyři atomy vodíku. Níže jsou uvedeny pokyny pro psaní a vyvažování chemických rovnic.
- Určete správné chemické vzorce pro každý reaktant a produkt.
- Napsat kostru rovnice umístěním reaktantu(s) na levé straně výnos znamení \(\left( \rightarrow \right)\) a produktu(s) na pravé straně. Pokud existuje více než jeden reaktant nebo produkt, oddělte se znaménky plus.
- Spočítejte počet atomů každého prvku, který se objeví jako reaktant a jako produkt. Pokud je polyatomický ion na obou stranách rovnice nezměněn, počítejte jej jako jednotku.
- vyvažujte každý prvek po jednom umístěním koeficientů před vzorec. Pro 1 není zapsán Žádný koeficient. Nejlepší je začít vyvážením prvků, které se objevují pouze v jednom vzorci na každé straně rovnice. Rovnice můžete vyvážit pouze pomocí koeficientů, nikdy neměňte dolní indexy v chemickém vzorci.
- zkontrolujte každý atom nebo polyatomický iont, abyste se ujistili, že jsou na obou stranách rovnice stejné.
- ujistěte se, že všechny koeficienty jsou v nejnižším možném poměru. V případě potřeby snižte na nejnižší poměr.
příklad \(\PageIndex{1}\)
vodné roztoky dusičnanu olovnatého a chloridu sodného se smísí. Produkty reakce jsou vodný roztok dusičnanu sodného a pevná sraženina chloridu olovnatého (II). Napište chemickou rovnici pro tuto reakci.
řešení
Krok 1: Naplánujte problém.
postupujte podle pokynů pro zápis a vyvážení chemické rovnice.
Krok 2: Vyřešit.
napište skeletovou rovnici se správnými vzorci.
\
spočítejte počet každého atomu nebo polyatomic iontů na obou stranách rovnice (viz tabulka níže).
dusičnanové ionty a atomy chloru jsou nevyvážené. Začněte umístěním 2 před \(\ce{NaCl}\). Tím se zvyšuje počet reaktantů na 2 atomy \(\ce{Na}\) a 2 atomy \(\ce{Cl}\). Poté umístěte 2 před \(\ce{NaNO_3}\). Výsledkem je:
\
nový počet pro každý atom a polyatomic iontů se stává (viz tabulka níže).
Krok 3: Přemýšlejte o svém výsledku.
rovnice je nyní vyvážená, protože na obou stranách rovnice je stejný počet atomů každého prvku.
Spočítejte počet každého atomu nebo polyatomického iontu na obou stranách rovnice.
| Reaktanty | Produkty |
|---|---|
| 1 \(\ce{Pb}\) atom | 1 \(\ce{Pb}\) atom |
| 2 \(\ce{NO_3^-}\) | 1 \(\ce{NO_3^-}\) |
| 2 \(\ce{Na}\) atomů | 2 \(\ce{Na}\) atomů |
| 2 \(\ce{Cl}\) atomů | 1 \(\ce{Cl}\) atom |
nový počet pro každý atom a polyatomic iontů se stává:
| Reaktanty | Produkty |
|---|---|
| 1 \(\ce{Pb}\) atom | 1 \(\ce{Pb}\) atom |
| 2 \(\ce{NO_3^-}\) | 2 \(\ce{NO_3^-}\) |
| 2 \(\ce{Na}\) atomů | 2 \(\ce{Na}\) atomů |
| 2 \(\ce{Cl}\) atomů | 2 \(\ce{Cl}\) atomů |
Některé rovnice poskytují výzvu k vyrovnání, když jeden nebo více prvků může to být dáno jednoduše tím, že pomocí jednoho koeficientu. Hliník reaguje s kyslíkem plyn tvoří oxid hlinitý podle rovnice:
\
Protože tam jsou dva atomy kyslíku na straně reaktantu a 3 atomy kyslíku na straně výrobku, ne jeden celek-číslo koeficient bude vyrovnat atomy kyslíku. Najděte nejnižší společný násobek 2 a 3, což je 6. Umístění 3 před \(\ce{O_2}\) a 2 před \(\ce{Al_2O_3}\) bude mít za následek 6 atomů kyslíku na obou stranách. Dokončete vyvážením hliníku pomocí 4.
\
rovnice je vyvážena 4 atomy \(\ce{Al}\) A 6 atomy \(\ce{o}\) na každé straně.
nakonec se vrátíme k rovnici z dřívějška, kde metan reagoval s kyslíkem za vzniku oxidu uhličitého a vody.
\
prvek kyslík se objeví ve dvou různých místech na výrobku straně rovnice, takže byste neměli začít tím, že se snaží vyvážit kyslíku. Místo toho nejprve vyrovnejte uhlík a vodík. Uhlík je již vyvážený, ale vodík je vyvážen umístěním a 2 před vodu.
\
Nyní spočítat celkový počet atomů kyslíku na straně produktu: dva z \(\ce{CO_2}\) a dva z 2 \(\ce{H_2O}\) dát celkem čtyři. Umístěte 2 před \(\ce{O_2}\).
\
vyvažování obtížných rovnic může být proces pokusů a omylů a je dovedností, která vyžaduje praxi. Pokud zjistíte, že jedna konkrétní strategie s tvrdou rovnicí nefunguje, začněte znovu a nejprve vyvážte jiný prvek. Vytrvalost vás povede ke správné vyvážené rovnici.