مثال على موازنة المعادلات بالتجربة

تتكون موازنة المعادلات الكيميائية من تحديد كمية المواد التي تشارك في تفاعل كيميائي بحيث تتوافق مع كمية المواد المنتجة ، أي العناصر التي تتفاعل في العضو الأول من المعادلة هي نفسها التي تبقى بعد التفاعل في العضو الثاني من المعادلة. معادلة.

إحدى طرق موازنة المعادلة هي طريقة التجربة والخطأ. في هذه الطريقة سنحاول موازنة عدد الذرات في المعادلة الكيميائية ، وتعديل قيم المواد موجودة على أحد الجانبين أو كلاهما ، بحيث يكون هناك مساواة بين عدد ذرات المواد المتفاعلة والمواد أنتجت. إنها طريقة للتجربة والخطأ.

عندما ندرس تفاعلًا كيميائيًا معقدًا ، هناك شك حول ما إذا كانت كمية المواد المتفاعلة والمواد المنتجة هي نفسها على جانبي المعادلة. بتطبيق موازنة التجربة والخطأ ، سنتبع الخطوات التالية:

مثال على موازنة التجربة والخطأ لكبريتات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك:

1. نحن نأخذ في الاعتبار جذور المواد المتفاعلة ، وكذلك تلك التي يتم إنتاجها. دعونا نرى تفاعل التعادل التالي لكبريتات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك:

نا₂جنوب غرب₃ + حمض الهيدروكلوريك -> كلوريد الصوديوم + H₂O + SO₂

كما نرى ، لدينا على الجانب الأيسر من المعادلة المواد المتفاعلة: كبريتات الصوديوم (Na

₂جنوب غرب₃) وحمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك). على الجانب الأيمن ، لدينا نواتج التفاعل: كلوريد الصوديوم أو الملح الشائع (كلوريد الصوديوم) ، الماء (H.₂O) وأكسيد الكبريت (SO₂).

يمكننا أن نرى في هذه المعادلة المواد التي تتفاعل وتلك التي يتم إنتاجها ، مع الصيغ الخاصة بكل منها. ومع ذلك ، لمعرفة ما إذا كانت هذه المعادلة متوازنة ، يجب أن نحسب عدد الذرات على كلا الجانبين ؛ إذا كان المجموع هو نفسه في كلا الجانبين ، فإننا نعتبر أن المعادلة متوازنة. وهكذا لدينا:

2 + 1 + 3 + 1+ 1 -- > 1 + 1 + 2 + 1 + 1 + 2

نا₂جنوب غرب₃ + حمض الهيدروكلوريك -> كلوريد الصوديوم + H₂O + SO₂

كما نرى ، فإن عدد الذرات في العضو الأول من المعادلة أقل من الثاني ، وبالتالي فإن المعادلة غير متوازنة.

2. سنبدأ بتحديد عدد ذرات كل عنصر على جانبي المعادلة:

الجانب الأيسر: Na = 2 ؛ S = 1 ؛ س = 3 ؛ ح = 1 ؛ Cl = 1

الجانب الأيمن: Na = 1 ؛ S = 1 ؛ س = 3 ؛ ح = 2 ؛ Cl = 1

إذن لدينا هذا في الجانب الأيمن من المعادلة ، ينقصنا ذرة صوديوم واحدة ، بينما يتبقى لدينا ذرة هيدروجين واحدة.

3. لموازنة معادلة بالتجربة والخطأ ، علينا اتباع القواعد التالية:

ل. لن نضيف عناصر لا تنتمي إلى المعادلة.

ب. لن نقوم بتعديل جذور عناصر المعادلة ، أي إذا كان للهيدروجين في أحد الجانبين جذري 2 ، فيجب أن يستمر مع الجذر 2.

ج. نعم ، يمكننا التعبير عن الزيادة في الذرات عن طريق إضافة عدد ذرات أي من المركبات في الخليط. وبالتالي ، إذا أردنا التعبير عن وجود 4 ذرات من حمض الهيدروكلوريك ، فسنكتب 4HCl.

د. من الملائم البدء في الموازنة مع العناصر التي تظهر مرة واحدة فقط في كل عضو ، وترك العناصر التي تظهر أكثر من مرة للآخر ، إذا لزم الأمر.

و. يعتبر الهيدروجين والأكسجين من بين العناصر الأخيرة التي يجب مراعاتها لتحقيق التوازن.

4. ليس لدينا مكان محدد لبدء التوازن ، لذا يمكننا البدء بأي من أعضاء المعادلة. سنبدأ بذرات الصوديوم. كما نرى ، في العضو الأول توجد ذرتان صوديوم تتفاعلان في جزيء الكبريتات الصوديوم ، بينما على الجانب الأيمن ، في المادة المنتجة ، كلوريد الصوديوم ، هناك ذرة واحدة فقط من صوديوم. هذا يعني أنه من أجل موازنة الصوديوم ولكي تكون هناك ذرتان في النتيجة ، يجب أن يكون هناك جزيئين من كلوريد الصوديوم على الجانب الأيمن من التفاعل. لذلك سيكون لدينا:

2 + 1 + 3 + 1+ 1 -- > 2 +2 + 2 + 1 + 1 + 2

نا₂جنوب غرب₃ + حمض الهيدروكلوريك -> 2NaCl + H₂O + SO₂

5. كما نرى ، لدينا بالفعل نفس عدد ذرات الصوديوم. لكن معادلتنا لا تزال غير متوازنة. في الواقع ، لدينا الآن:

الجانب الأيسر: Na = 2 ؛ S = 1 ؛ س = 3 ؛ ح = 1 ؛ Cl = 1

الجانب الأيمن: Na = 2 ؛ S = 1 ؛ س = 3 ؛ ح = 2 ؛ Cl = 2

6. الآن لدينا ذرتا كلور في النتيجة وواحدة فقط في الكواشف. إذا اعتبرنا أن نتيجة التفاعل تنتج ذرتين ملح ، ولا توجد سوى ذرة كلور واحدة في جزيء التفاعل ، يعني أنه يجب علينا الآن اعتبار أن جزيئين من المركب يحتويان على مادة الكلور ، أي جزيئين من الحمض هيدروكلوريك. للتحقق مما إذا كان افتراضنا صحيحًا ، نضيف إلى صيغتنا الإشارة إلى أن ذرتين من حمض الهيدروكلوريك تتفاعل ونعد الذرات مرة أخرى:

2 + 1 + 3 + 2 + 2 -- > 2 +2 + 2 + 1 + 1 + 2

نا₂جنوب غرب₃ + 2HCl -> 2NaCl + H₂O + SO₂

7. الآن لدينا بالفعل نفس عدد الذرات التي تتفاعل من كلا طرفي المعادلة. أخيرًا ، نتحقق من وجود نفس عدد ذرات كل عنصر على كلا الجانبين:

الجانب الأيسر: Na = 2 ؛ S = 1 ؛ س = 3 ؛ ح = 2 ؛ Cl = 2

الجانب الأيمن: Na = 2 ؛ S = 1 ؛ س = 3 ؛ ح = 2 ؛ Cl = 2

لدينا نفس عدد ذرات كل عنصر على طرفي المعادلة ، مما يعني أن الصيغة متوازنة بشكل صحيح. يمكننا أيضًا أن ندرك أنه عندما نبدأ في التوازن من خلال العناصر التي تظهر مرة واحدة فقط ، فإن الذرات الأخرى ، في هذه الحالة الهيدروجين ، تغير قيمها. اعتمادًا على الجزيء الذي يتم دمجه فيه وعدد الجزيئات التي تعمل في المعادلة ، وكذلك تحقيق التوازن مع بقية عناصر.

مثال على موازنة التجربة والخطأ لحمض النيتريك مع هيدروكسيد الكالسيوم:

الآن سنقوم بموازنة معادلة تفاعل حمض النيتريك مع هيدروكسيد الكالسيوم ، والتي تنتج نترات الكالسيوم والماء:

HNO₃ + Ca (أوه)₂ -> Ca (NO₃)₂ + ح₂أو

1. نبدأ بحساب الذرات في كل جانب من جوانب المعادلة والذرات في كل عنصر من عناصر المعادلة:

1 + 1 + 3 + 1 + 2 + 2 -- > 1 + 2 + 6 + 2 + 1

HNO₃ + Ca (أوه)₂ -> Ca (NO₃)₂ + ح₂أو

الجانب الأيسر: N = 1 ؛ كاليفورنيا = 1 ؛ س = 5 ؛ ع = 3

الجانب الأيمن: N = 2 ؛ كاليفورنيا = 1 ؛ س = 7 ؛ ع = 2

لذلك سنبدأ توازننا بالنيتروجين. على جانب التفاعلات ، لدينا ذرتان ، بينما في المتفاعلات ، توجد ذرتان فقط. يمكننا موازنة ذلك من خلال اعتبار أن جزيئين من حمض النيتريك يعملان ، لذا فإن صيغتنا وعدد ذراتنا ستبدو كما يلي:

2 + 2 + 6 + 1 + 2 + 2 -- > 1 + 2 + 6 + 2 + 1

2HNO₃ + Ca (أوه)₂ -> Ca (NO₃)₂ + ح₂أو

الجانب الأيسر: N = 2 ؛ كاليفورنيا = 1 ؛ س = 8 ؛ ع = 4

الجانب الأيمن: N = 2 ؛ كاليفورنيا = 1 ؛ س = 7 ؛ ع = 2

لقد قمنا بالفعل بموازنة النيتروجين ، لكن المعادلة لا تزال غير متوازنة.

2. بالنظر إلى معادلتنا ، نرى أن لدينا بالفعل نفس العدد من ذرات النيتروجين والكالسيوم. هذا يعني أن لدينا بالفعل الكمية المناسبة من حمض النيتريك وجزيئات هيدروكسيد الكالسيوم لإنتاج جزيء واحد من نترات الكالسيوم. بمقارنة ذرات جميع العناصر ، نجد أن المعادلة الموجودة على الجانب الأيمن تفتقر إلى جزيء واحد من الأكسجين واثنين من الهيدروجين ليتم موازنتها ، فماذا يعني هذا؟ حسنًا ، ينتج جزيء واحد من الأكسجين واثنان من الهيدروجين الماء ، وبما أنه يوجد بالفعل جزيء ماء واحد موجود في التفاعل ، فهذا يعني أنه لا يتم إنتاج جزيء ماء واحد بل جزيئين.

نضيف إلى صيغتنا أن جزيئين من الماء يتم إنتاجهما ، ونعيد إحصاء الذرات والعناصر:

2 + 2 + 6 + 1 + 2 + 2 -- > 1 + 2 + 6 + 4 + 2

2HNO₃ + Ca (أوه)₂ -> Ca (NO₃)₂ + 2 ح₂أو

الجانب الأيسر: N = 2 ؛ كاليفورنيا = 1 ؛ س = 8 ؛ ع = 4

الجانب الأيمن: N = 2 ؛ كاليفورنيا = 1 ؛ س = 8 ؛ ع = 4

معادلتنا متوازنة بشكل صحيح.