- צעדים
- כתוב את המשוואה הלא מאוזנת
- סקור מקדמים ותוכנות משנה סטואיציומטריות
- איזנו קודם את האטומים בפרופורציה הקטנה ביותר
- איזון על ידי אטומי חמצן
- בסופו של דבר מאזנים את אטומי המימן
- דוגמאות
- תרגילים
- תרגיל 1
- תרגילים 2
- תרגיל 3
- תרגיל 4
- הפניות
ניסוי וטעייה איזון מורכב שיטה של ניסוי וטעייה, כי מבקש להבטיח כי שימור החומר מתממשת משוואה כימית עבור לתגובה נתון; כלומר, כדי להשוות את מספר האטומים של המגיבים והמוצרים. לפיכך, הם לא ייעלמו ולא ייווצר אטומים יש מאין.
תלוי במהירות, לרוב מדובר בפעולה משעשעת, המחזקת את ההבנות לגבי מקדמים ותוכנות משנה סטויו-מטרי. למרות שזה אולי לא נראה ככה, ניסוי וטעייה כרוכים בשליטה על מושגים רבים, המיושמים כמעט באופן לא מודע על אלו המתעסקים בכימיה.
איזון של משוואה כימית על ידי ניסוי וטעייה זה כמו לנסות ליישר את הנדנדה באוויר. תמונה מאת מייקל מג'יורה מבית Pixabay
לפיכך, האיזון דומה למאמץ שנעשה לפלס נדנדה (או נדנדה), כך ששני הצדדים לא נופלים לצד אחד בעוד השני מתרומם. סולם גם ממחיש זאת בצורה מושלמת.
כפי שיש לך ניסיון, איזון זה יכול להתבצע אפילו נפשית, כל עוד המשוואה הכימית אינה מסובכת מדי. נדנדה רעה הורסת לחלוטין את פרשנות התגובה, ולכן חיוני לעשות זאת ברוגע כדי להימנע מטעויות אכילה.
צעדים
כתוב את המשוואה הלא מאוזנת
ללא קשר לאיזה נדרש איזון, עליכם להתחיל תמיד עם המשוואה הלא מאוזנת. כמו כן, חשוב להיות ברור לגבי מרכיביה. נניח את המשוואה הכימית הבאה:
A + B → 3C + D
כאשר המינים A, B, C ו- D הם מולקולריים. לא ניתן לאזן את המשוואה הזו מכיוון שהיא לא מספרת לנו דבר על האטומים שלה. האטומים מאוזנים ולא מולקולות.
לשני A, B וגם D יש מקדם סטויו-מטרי של 1, ואילו C של 3. משמעות הדבר היא שמולקולה אחת או שומה של A מגיבה עם מולקולה אחת או שומה של B, כדי לייצר 3 מולקולות או שומות של C, ומולקולה אחת או שומה של D. כשאנחנו מראים את האטומים, אנו מציגים את התסריטים הסטויו-מטריים.
סקור מקדמים ותוכנות משנה סטואיציומטריות
כעת נניח שהמשוואה הבאה:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
רישומי מנויים סטוכיומטריים מספרים לנו כמה אטומים של כל אחד מהרכיבים מהווים מולקולה, והם מוכרים מכיוון שהם המספרים הקטנים ביותר בצד ימין של אטום. לדוגמה, CH 4 יש אטום פחמן אחד (אם כי 1 אינו מופיע ברשימה) וארבעה אטומי מימן.
איזנו קודם את האטומים בפרופורציה הקטנה ביותר
על פי המשוואה הלא מאוזנת שלעיל, הפחמן הוא האטום הקטין: הוא חלק מגיב בודד (CH 4 ) ומוצר יחיד (CO 2 ). אם אתה מסתכל על זה, יש אטום C גם מצד המגיבים וגם של המוצרים.
איזון על ידי אטומי חמצן
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
איננו יכולים לשנות את ערכות המשנה, אלא רק את המקדמים הסטויו-מטריים כדי לאזן משוואה. יש יותר אוקסיגנים בצד ימין, אז אנו מנסים להוסיף מקדם ל- O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 או 3
אנו לא רוצים להשפיע על מקדם CO 2 מכיוון שזה לא יאזן את אטומי C ואז נשנה את מקדם H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 או 4
בסופו של דבר מאזנים את אטומי המימן
לאחר שאיזנו את אטומי החמצן, סוף סוף אנו מאזנים את אטומי המימן. כמה פעמים אלה הם בעצמם מאוזנים בסוף.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 ח 4 ח
וכך המשוואה אושרה על ידי ניסוי וטעייה. לא תמיד מתקיים סדר הצעדים הללו.
דוגמאות
משוואות מאוזנות מוצגות להלן כדי לוודא שמספר האטומים שלה שווה משני צידי החץ:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
תרגילים
להלן כמה תרגילים שהוצעו. בחלק מהם ניתן לראות שלפעמים נוח לשבור את סדר המדרגות ולאזן את אטום המיעוט אחרון.
תרגיל 1
איזון לפי ניסוי וטעייה במשוואה הכימית הבאה:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 או 4
חשוב להדגיש כי המקדמים מכפילים את התסריטים בכדי לתת לנו את המספר הכולל של האטומים עבור אלמנט. לדוגמה, 6N 2 נותן לנו סך של 12 N אטומים.
הגופרית בתחילת הדרך כבר מאוזנת, ולכן אנו ממשיכים עם החמצן:
3 O 4 O
אנו נאלצים לשנות את המקדם ל- SO 3 בכדי לאזן את המקצבים בצד שמאל:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
כעת אנו מעוניינים לאזן את אטומי הגופרית תחילה לפני אטומי החמצן:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 או 6O
שימו לב כי אטומי החמצן הושארו מאוזנים בעצמם בסופו של דבר.
תרגילים 2
איזון לפי ניסוי וטעייה במשוואה הכימית הבאה:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
הפחמימות והמחמצן כבר מאוזנות, לא באותו אופן ההידרוגנים:
6 ח 2 ח
כל שעלינו לעשות הוא לשנות את המקדם של H 2 כך שיהיו יותר מימנים בימין:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6 ח 6 ח
והמשוואה מאוזנת לחלוטין.
תרגיל 3
איזון לפי ניסוי וטעייה במשוואה הכימית הבאה:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
אנו מתחילים לאזן מחדש את הפחמן:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
שים לב שהפעם קל יותר לאזן את ההידרוגנים תחילה מאשר לשיעור החמצן
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4 ח 4 ח
2O 6O
כעת, אנו משנים את המקדם של O 2 כדי לאזן את החמצן:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
והמשוואה כבר מאוזנת.
תרגיל 4
לבסוף, משוואה מאתגרת תתאזן על ידי ניסוי וטעייה:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
חנקן וחמצן כבר מאוזנים, אך לא הידרוגנים:
2H 3H
בואו ננסה לשנות את המקדם של H 2 O ו- NH 3 :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6 ח 6 ח
3O O
2N 3N
לפי ניסוי וטעייה אנו משתנים את מקדם NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6 ח 6 ח
3O 3O
2N 5N
ועכשיו החנקן לא מאוזן. כאן נוח לבצע שינוי פתאומי: לחמם את מקדם N 2 :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6 ח 6 ח
3O 3O
לפיכך, נותר לנו לשחק עם מקדמי NH 3 ו- NO באופן שהם מוסיפים 10 ניטרוגנים ומאזנים את אטומי החמצן והמימן בו זמנית. בואו לנסות את הציון הזה:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 נ 10 נ
6 ח 15 ח
3O 5O
עם זאת, ההידרוגנים נראים מאוד לא מאוזנים. לכן, בואו ונשנה את המקדמים שוב:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6 ח 12 ח
3O 6O
שימו לב שכעת בצד שמאל יש כפליים חמצן ומימן. בשלב זה מספיק להכפיל את המקדם של H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12 ח 12 ח
6O 6O
והמשוואה סוף סוף מאוזנת.
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- כימיה אורגנית. (sf). איזון משוואות כימיות על ידי ניסוי וטעייה - תרגילים נפתרים. התאושש מ: quimica-organica.com
- ניסה גרסיה. (2020). משוואה כימית מאוזנת: הגדרה ודוגמאות. לימוד. התאושש מ: study.com
- הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (21 באוקטובר 2019). כיצד לאזן משוואות כימיות. התאושש מ: thoughtco.com
- מדריך לימודים. (11 במאי 2019). איזון ניסוי של תגובות כימיות. תרגילים שנפתרו. התאושש מ: quimicaencasa.com
- אוניברסיטת קולורדו בולדר. (2019). איזון משוואות כימיות. התאושש מ: phet.colorado.edu