- خطوات
- اكتب المعادلة غير المتوازنة
- مراجعة معاملات القياس المتكافئ والرموز الفرعية
- وازن الذرات في أصغر نسبة أولاً
- التوازن بواسطة ذرات الأكسجين
- وأخيرا توازن ذرات الهيدروجين
- أمثلة
- تمارين
- التمرين 1
- تمارين 2
- التمرين 3
- التمرين 4
- المراجع
و التجربة والخطأ موازنة يتكون من التجربة والخطأ الأسلوب الذي يسعى لضمان الحفاظ على الأمر هو الوفاء في المعادلة الكيميائية للحصول على رد فعل معين؛ أي لمعادلة عدد ذرات المواد المتفاعلة والنواتج. وبالتالي ، فإنها لن تتلاشى أو تخلق الذرات من الهواء.
اعتمادًا على الاندفاع ، عادة ما تكون هذه عملية مسلية ، تعزز التفاهمات حول معاملات القياس المتكافئ والرموز الفرعية. على الرغم من أنه قد لا يبدو الأمر كذلك ، إلا أن التجربة والخطأ ينطويان على إتقان العديد من المفاهيم ، ويتم تطبيقها تقريبًا دون وعي على أولئك الذين يشتغلون في الكيمياء.
إن موازنة معادلة كيميائية عن طريق التجربة والخطأ يشبه محاولة تسوية الأرجوحة في الهواء. صورة مايكل ماجيوري من Pixabay
وهكذا ، فإن الموازنة تشبه الجهد المبذول لتسوية أرجوحة (أو أرجوحة) ، بحيث لا تقع أي من الطرفين في جانب واحد بينما يرتفع الآخر. مقياس يوضح هذا أيضًا تمامًا.
كما لديك خبرة ، يمكن إجراء هذا التوازن عقليًا ، طالما أن المعادلة الكيميائية ليست معقدة للغاية. إن التأرجح السيئ يفسد تمامًا تفسير رد الفعل ، لذلك من الضروري القيام بذلك بهدوء لتجنب أخطاء الأكل.
خطوات
اكتب المعادلة غير المتوازنة
بغض النظر عن الموازنة المطلوبة ، يجب أن تبدأ دائمًا بالمعادلة غير المتوازنة في متناول اليد. وبالمثل ، من المهم أن تكون واضحًا بشأن عناصرها. افترض المعادلة الكيميائية التالية:
أ + ب → 3 ج + د
حيث تكون الأنواع A و B و C و D جزيئية. لا يمكن موازنة هذه المعادلة لأنها لا تخبرنا بأي شيء عن ذراتها. الذرات متوازنة وليست الجزيئات.
كل من A و B و D لهما معامل متكافئ من 1 ، بينما C من 3. وهذا يعني أن جزيء أو مول واحد من A يتفاعل مع جزيء أو مول واحد من B ، لينتج 3 جزيئات أو مولات C وجزيء واحد أو مول من D. عندما نعرض الذرات ، فإننا نقدم العلامات المتكافئة.
مراجعة معاملات القياس المتكافئ والرموز الفرعية
افترض الآن المعادلة التالية:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
تخبرنا المخطوطات المتكافئة المتكافئة عن عدد ذرات كل عنصر التي تشكل الجزيء ، ويتم التعرف عليها لأنها أصغر عدد على الجانب الأيمن من الذرة. على سبيل المثال ، يحتوي CH 4 على ذرة كربون واحدة (على الرغم من أن 1 غير مدرج) وأربع ذرات هيدروجين.
وازن الذرات في أصغر نسبة أولاً
وفقًا للمعادلة غير المتوازنة أعلاه ، فإن الكربون هو الذرة الصغيرة: إنه جزء من مادة متفاعلة واحدة (CH 4) ومنتج واحد (CO 2). إذا نظرت إليها ، ستجد ذرة C على كل من المواد المتفاعلة والمنتجات.
التوازن بواسطة ذرات الأكسجين
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 يا 3 يا
لا يمكننا تغيير الرموز ، ولكن فقط معاملات القياس المتكافئ من أجل موازنة المعادلة. يوجد المزيد من الأكسجين على الجانب الأيمن ، لذلك نحاول إضافة معامل إلى O 2:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 أو 3
نحن لا نريد أن تؤثر على معامل CO 2 لأنها تخل بتوازن ذرات C ثم نقوم بتغيير معامل H. 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 أو 4
وأخيرا توازن ذرات الهيدروجين
بمجرد موازنة ذرات الأكسجين ، نوازن أخيرًا ذرات الهيدروجين. عدة مرات هذه متوازنة في حد ذاتها في النهاية.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
وهكذا تمت موازنة المعادلة بالتجربة والخطأ. لا يتم دائمًا تنفيذ ترتيب هذه الخطوات.
أمثلة
يتم عرض المعادلات المتوازنة أدناه للتحقق من تساوي عدد ذراتها على جانبي السهم:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
تمارين
سيتم حل بعض التمارين المقترحة أدناه. سيتبين في بعضها أنه في بعض الأحيان يكون من المناسب كسر ترتيب الخطوات وموازنة ذرة الأقلية أخيرًا.
التمرين 1
التوازن عن طريق التجربة والخطأ المعادلة الكيميائية التالية:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 أو 4
من المهم التأكيد على أن المعامِلات تضاعف النقاط الفرعية لتعطينا العدد الإجمالي للذرات للعنصر. على سبيل المثال ، 6N 2 يعطينا إجمالي 12 نيوتن ذرة.
الكبريت في البداية متوازن بالفعل ، لذلك نواصل مع الأكسجين:
3 يا 4 يا
نحن مضطرون لتغيير المعامل إلى SO 3 لموازنة الأكسجين على الجانب الأيسر:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 يا 4 يا
2S إس
نحن الآن مهتمون بموازنة ذرات الكبريت أولاً قبل ذرات الأكسجين:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 أو 6O
لاحظ أن ذرات الأكسجين تركت متوازنة من تلقاء نفسها في النهاية.
تمارين 2
التوازن عن طريق التجربة والخطأ المعادلة الكيميائية التالية:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
الكربونات والأكسجين متوازنة بالفعل ، وليس بالطريقة نفسها الهيدروجين:
6H 2H
كل ما علينا فعله هو تعديل معامل H 2 للحصول على المزيد من الهيدروجين على اليمين:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
والمعادلة متوازنة تمامًا.
التمرين 3
التوازن عن طريق التجربة والخطأ المعادلة الكيميائية التالية:
ج 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
نبدأ في موازنة الكربون مرة أخرى:
ج 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2 ج 2 ج
2O 5O
4H 2H
لاحظ أنه من الأسهل هذه المرة موازنة الهيدروجين أولاً عن الأكسجين:
ج 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
الآن ، نقوم بتعديل معامل O 2 لموازنة الأكسجين:
ج 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
والمعادلة متوازنة بالفعل.
التمرين 4
أخيرًا ، سيتم موازنة المعادلة الصعبة عن طريق التجربة والخطأ:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
النيتروجين والأكسجين متوازنان بالفعل ، ولكن ليس الهيدروجين:
2H 3H
لنحاول تغيير معامل H 2 O و NH 3:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
3O O
2N 3N
عن طريق التجربة والخطأ نغير معامل NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
والآن النيتروجين غير متوازنة. من الملائم هنا إجراء تغيير مفاجئ: مضاعفة معامل N 2 خمس مرات:
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 شمال 5 ن
6H 6H
3O 3O
وبالتالي ، يبقى لنا أن نلعب مع معاملات NH 3 و NO بطريقة تضيف 10 نيتروجين وتوازن ذرات الأكسجين والهيدروجين في نفس الوقت. لنجرب هذه النتيجة:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 شمالًا 10 إن
6 ح 15 هـ
3O 5O
ومع ذلك ، تبدو الهيدروجين غير متوازنة للغاية. لذلك ، دعونا نغير المعامِلات مرة أخرى:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 شمال 10N
6H 12H
3O 6O
لاحظ أن الجانب الأيسر يحتوي الآن على ضعف الأكسجين والهيدروجين. في هذه المرحلة ، يكفي مضاعفة معامل H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 شمال 10N
12 هـ 12 هـ
6O 6O
وتم موازنة المعادلة أخيرًا.
المراجع
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- الكيمياء العضوية. (سادس). موازنة المعادلات الكيميائية عن طريق التجربة والخطأ - تمارين محلولة. تم الاسترجاع من: quimica-organica.com
- نيسا جارسيا. (2020). المعادلة الكيميائية المتوازنة: التعريف والأمثلة. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (21 أكتوبر 2019). كيفية موازنة المعادلات الكيميائية. تم الاسترجاع من: thinkco.com
- دليل الدراسة. (11 مايو 2019). الموازنة التجريبية للتفاعلات الكيميائية. تمارين محلولة. تم الاسترجاع من: quimicaencasa.com
- جامعة كولورادو بولدر. (2019). موازنة المعادلات الكيميائية. تم الاسترجاع من: phet.colorado.edu