Уравновешивание химического уравнения означает обеспечение того, чтобы в обеих частях уравнения присутствовало одинаковое количество атомов каждого элемента. Это важно, потому что закон сохранения массы гласит, что вещество не может быть создано или уничтожено, поэтому количество атомов каждого элемента должно оставаться неизменным во время химической реакции. Чтобы сбалансировать химическое уравнение, вам необходимо тщательно изучить реагенты (вещества, которые соединяются) и продукты (вещества, которые образуются) и убедиться, что они имеют одинаковое количество атомов каждого элемента. Обычно это делается путем добавления коэффициентов (чисел перед химическими формулами) к реагентам и продуктам, чтобы сбалансировать уравнение.

Например, уравнение для сжигания метана (CH4) можно сбалансировать, добавив коэффициент 2 к кислороду в правой части уравнения:

CH4 + 2o2 –> CO2 + 2h2o

В этом уравнении коэффициенты гарантируют, что по обе стороны от стрелки одинаковое количество атомов углерода, водорода и кислорода, что указывает на сбалансированность уравнения.

Что такое химическое уравнение?

Химическое уравнение представляет химическую реакцию с использованием символов и цифр. Химические уравнения показывают относительные молярные количества и идентичности различных реагентов и продуктов. Уравновешивание химических уравнений может помочь вам определить точное соотношение соединений, участвующих в реакции!

Основы химического уравнения

1. Основные части химического уравнения
В химическом уравнении есть 3 основные части: реагенты, продукты и стрелка “выходы”.

Реагенты - Определение Реагенты - это соединения или элементы, которые необходимы в реакции и которые претерпевают химические изменения во время реакции.

Дает - В реакциях “выход” означает “получение” или “образование” и обычно обозначается стрелкой. Когда реагенты подвергаются химическому изменению, они дают продукты.

Продукты - Продукты - это конечные результаты или соединения, полученные в результате химической реакции.

Пример CH4 (g) + 2O2 (g) > CO2 (g) + 2H2O (g)

Реагенты и продукты перечислены в виде нескольких молекул, добавленных вместе, и это относится к любому химическому уравнению.

Стрелка выхода, однако, может иметь несколько разных стилей:

Стрелка вперед (>) показывает общую реакцию.
Стрелка равновесия (?) показывает обратимый процесс.
Резонансная стрелка (-) показывает, что два или более видов являются резонансными структурами друг друга.
Теоретическая стрелка (?) показывает теоретический процесс.
Ретросинтетическая стрелка (?) показывает потенциальные пути перехода от реагентов к продуктам.

2. Числа в химических уравнениях
В химических уравнениях есть два типа чисел: индексы и коэффициенты. Индексы представляют, сколько атомов каждого элемента присутствует в молекуле. Коэффициенты представляют, сколько молекул определенного химического соединения присутствует в реакции. В уравновешивающих уравнениях можно изменять только коэффициенты молекул.

Молекулы, в которых индексы атомов одних и тех же элементов различны (например, H2o и H2o2), имеют разный химический состав, что означает, что они не являются одним и тем же соединением. По этой причине при уравновешивании химических уравнений индексы молекул не могут быть изменены.Одни и те же молекулы, имеющие разные коэффициенты (например, 2H2O и 5H2O), представляют собой одни и те же соединения, присутствующие в разных количествах.

В молекуле 3NO 2 коэффициент равен 3 (есть 3 молекулы NO2), а индекс кислорода равен 2 (в 1 молекуле NO2 есть 2 атома кислорода). Всего существует 6 атомов кислорода (3 молекулы NO2 и 2 атома кислорода на 1 молекулу NO2.)

Коэффициенты каждой молекулы или соединения представляют относительное количество элемента в реакции в молях или количестве молекул. Поскольку они являются относительными величинами, числа также можно интерпретировать как соотношения; в приведенном выше примере соотношение будет равно 1 CH4 : 2O2 : 1 CO2 : 2H2 O. Пока соотношения постоянны, уравнение можно корректно переписать с любыми пропорциональными коэффициентами (такими как 2:4:2:4, 3:6:3:6, и т.д.), хотя обычной практикой является использование наименьших коэффициентов целого числа.

3. Закон сохранения массы
Закон сохранения массы гласит, что вещество (или атомы) не создаются и не разрушаются в химических реакциях. Это означает, что до и после химической реакции должно быть одинаковое количество каждого соединения. Закон применяется к уравновешиванию химических уравнений, потому что в обеих частях уравнения должны быть одинаковые относительные количества каждого соединения.

Вот пример реакции, при которой метан сгорает в воздухе с образованием углекислого газа и водяного пара:

CH4 (g) + 2O2 (g) > CO2 (g) + 2H2O (g)

Как вы можете видеть, каждая из сторон уравнения имеет по 1 атому углерода, 4 атома водорода и 4 атома кислорода. Таким образом, уравнение сбалансировано.

Шаги к написанию и как сбалансировать химические уравнения

Как вы уравновешиваете химическое уравнение? Давайте посмотрим на шаги.

Определение названий реагентов и продуктов. Может быть полезно написать словесное уравнение, чтобы перечислить все соединения в реакции. В словесном уравнении реагенты и продукты представлены их названиями, что означает, что они записываются в словесной форме, а не в виде молекулярной формулы.
Важно помнить, что в словесных уравнениях отображаются только названия соединений, а не количества. Это означает, что уравнения word не отображают полную картину реакции.
Используя слово equation, напишите формульное уравнение, переписав все соединения в их химическую формулу.
Уравнения формулы не сбалансированы. Они показывают только соединения в их химической формуле.
Уравновесьте формульное уравнение, используя закон сохранения массы, чтобы написать химическое уравнение.
Начните с подсчета атомов элементов, которые появляются только один раз с каждой стороны уравнения, и сначала сбалансируйте их. Уравновешивайте атомы, которые появляются несколько раз с каждой стороны уравнения последними.
Обычно в последнюю очередь балансируют любые атомы водорода или кислорода.
После уравновешивания всех атомов у вас есть уравнение сбалансированной формулы или химическое уравнение.

Фото наверху показывает - как выполнить шаги по уравновешиванию химического уравнения, нажмите на фото чтобы открыть его в большем размере!

 Уравновешивание химических уравнений – пример
Давайте посмотрим, как сбалансировать химические уравнения.

Сбалансируйте реакцию: метан сгорает в воздухе и соединяется с кислородом с образованием углекислого газа и водяного пара

1. Напишите слово Уравнение
Запишите реакцию в виде словесного уравнения: метан + кислород > углекислый газ + вода

2. Перепишите слово Equation как формульное уравнение
Перепишите в виде формулы уравнение: CH4 (g) + O2 (g) > CO2 (g) + H2o (g)

3. Уравновесьте формульное уравнение, используя закон сохранения массы.
Подсчитайте атомы элементов, которые появляются один раз в уравнении. В этом примере атомы углерода и водорода появляются один раз, а кислород появляется дважды с правой стороны.
Баланс атомов водорода и кислорода в последнюю очередь. Поскольку кислород появляется дважды, вы бы уравновесили кислород последним. В примере вы должны начать с балансировки углерода, затем водорода и кислорода в последнюю очередь.
В левой части уравнения находится один атом углерода (CH4), а в правой - один (CO2). Следовательно, углерод уже сбалансирован. Оба соединения, содержащие углерод (CH4 и CO2), должны иметь коэффициент 1, потому что они должны существовать одинаково, чтобы иметь равное количество атомов углерода.
В левой части уравнения есть 4 атома водорода (CH4) и 2 в правой части (H2o). Вам понадобится еще 2 атома водорода с правой стороны, чтобы сбалансировать атомы водорода. Умножение коэффициента H2o на 2 дает 2H2O, который имеет 4 атома водорода.
Важно не пытаться изменить H2o на H4o, пытаясь сбалансировать атомы водорода. Это изменяет химическую идентичность, и H4o не является водой. Умножение всего соединения (H2o) изменяет количество молекул воды в реакции, не изменяя его химической идентичности.
Формульное уравнение теперь выглядит так: 1CH4 (g) + 1O2 (g) > 1CO2 (g) + 2H2O (g)
Теперь есть 2 атома кислорода с левой стороны (O2) и 4 с правой стороны (2H2O и CO2). Умножение коэффициента O2 на 2 дает 2O2, который имеет 4 атома кислорода.
После того, как все атомы сбалансированы, у вас есть химическое уравнение: CH4 (g) + 2O2 (g) > CO2 (g) + 2H2O (g)

4. Проверьте уравновешенное уравнение, подсчитав все атомы.
Левая сторона Правая сторона
Атомы углерода – 1 (ГЛАВА 4) Атомы углерода – 1 (CO2)
Атомы водорода – 4 (CH 4) Атомы водорода – 4 (2H2O)
Атомы кислорода – 4 (2O2) Атомы кислорода – 4 (2 из CO2, 2 из 2H2O)

Каждый элемент в реакции имеет одинаковое количество атомов с обеих сторон — поэтому уравновешенное химическое уравнение является правильным!