דוגמה לאיזון משוואות לפי ניסוי

האיזון של משוואות כימיות מורכב מקביעת כמות החומרים שמשתתפים בתגובה כימית כך שתתאים לכמות חומרים המיוצרים, כלומר האלמנטים המגיבים בחבר הראשון במשוואה זהים שנותרו לאחר התגובה בחבר השני במשוואה. משוואה.

אחת השיטות לאיזון משוואה היא שיטת הניסוי והטעייה. בשיטה זו ננסה לאזן את מספר האטומים במשוואה הכימית, תוך שינוי ערכי החומרים נוכח מצד אחד או שני הצדדים, כך שיש שוויון בין מספר האטומים של המגיבים לבין החומרים מיוצר. זו שיטת ניסוי וטעייה.

כאשר אנו חוקרים תגובה כימית מורכבת, יש ספק אם כמות החומרים המגיבים והחומרים המיוצרים זהה משני צידי המשוואה. אם אנו משתמשים באיזון ניסוי וטעייה, נבצע את הצעדים הבאים:

דוגמה לאיזון ניסוי וטעייה של נתרן גופרתי עם חומצה הידרוכלורית:

1. אנו לוקחים בחשבון את הרדיקלים של החומרים המגיבים, כמו גם את אלה המיוצרים. בואו נראה את תגובת הנטרול הבאה של נתרן סולפט עם חומצה הידרוכלורית:

Na₂SW₃ + HCl -> NaCl + H₂O + SO₂

כפי שאנו רואים, יש לנו בצד שמאל של המשוואה את המגיבים: נתרן סולפט (Na₂SW₃) וחומצה הידרוכלורית (HCl). בצד ימין, יש לנו את מוצרי התגובה: נתרן כלורי או מלח רגיל (NaCl), מים (H₂O) ותחמוצת גופרית (SO₂).

אנו יכולים לראות במשוואה זו את החומרים המגיבים ואת אלו המיוצרים, עם הנוסחאות שלהם. עם זאת, כדי לדעת אם משוואה זו מאוזנת, עלינו לספור את מספר האטומים משני הצדדים; אם הסכום זהה משני הצדדים, אנו רואים במשוואה מאוזנת. כך יש לנו:

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

Na₂SW₃ + HCl -> NaCl + H₂O + SO₂

כפי שאנו רואים, מספר האטומים בחבר הראשון במשוואה הוא פחות מהשני, ולכן המשוואה אינה מאוזנת.

2. נתחיל בזיהוי מספר האטומים של כל יסוד משני צידי המשוואה:

צד שמאל: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 1; Cl = 1

צד ימין: Na = 1; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 1

אז יש לנו שבצד הימני של המשוואה שלנו חסר לנו אטום נתרן אחד, בעוד שנותר לנו אטום מימן אחד.

3. כדי לאזן משוואה על ידי ניסוי וטעייה, עלינו לעקוב אחר הכללים הבאים:

ל. לא נוסיף אלמנטים שאינם שייכים למשוואה.

ב. לא נשנה את הרדיקלים של יסודות המשוואה, כלומר אם בצד אחד יש למימן רדיקל 2, עליו להמשיך עם הרדיקל 2.

ג. כן, אנו יכולים לבטא את הגידול באטומים על ידי הוספת מספר האטומים של כל התרכובות בתערובת. לפיכך, אם נרצה לבטא שיש 4 אטומים של חומצה הידרוכלורית, נכתוב 4HCl.

ד. נוח להתחיל להתאזן עם האלמנטים המופיעים רק פעם אחת בכל חבר, ולהשאיר את אלה המופיעים יותר מפעם אחת עד האחרון, במידת הצורך.

ו. מימן וחמצן הם בין היסודות האחרונים שיש לקחת בחשבון לצורך איזון.

4. אין לנו מקום מוגדר להתחיל את האיזון שלנו, ולכן נוכל להתחיל עם כל אחד מחברי המשוואה. נתחיל באטומי הנתרן. כפי שאנו רואים, בחבר הראשון ישנם שני אטומי נתרן להגיב במולקולת הסולפט בעוד שבצד הימני, בחומר המיוצר, נתרן כלורי, יש רק אטום אחד של נתרן. משמעות הדבר היא שכדי לאזן את הנתרן וכדי שיהיו שני אטומים בתוצאה, חייבות להיות שתי מולקולות של נתרן כלורי בצד ימין של התגובה. אז היינו:

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

Na₂SW₃ + HCl -> 2NaCl + H₂O + SO₂

5. כפי שאנו רואים, יש לנו כבר מספר זהה של אטומי נתרן. אבל המשוואה שלנו נשארת לא מאוזנת. למעשה, יש לנו כעת:

צד שמאל: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 1; Cl = 1

צד ימין: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 2

6. עכשיו יש לנו שני אטומי כלור בתוצאה ורק אחד בריאגנטים. אם ניקח בחשבון שתוצאת התגובה מייצרת שני אטומי מלח, ויש רק אטום כלור אחד במולקולת התגובה, פירושו שעכשיו עלינו לקחת בחשבון ששתי מולקולות של התרכובת המכילה כלור פועלות, כלומר שתי מולקולות של חומצה הידרוכלור. כדי לבדוק אם ההנחה שלנו נכונה, נוסיף לנוסחה שלנו את האינדיקציה ששני אטומי HCl מגיבים ואנחנו סופרים את האטומים שוב:

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

Na₂SW₃ + 2HCl -> 2NaCl + H₂O + SO₂

7. עכשיו כבר יש לנו מספר זהה של אטומים המגיבים משני צידי המשוואה. לבסוף אנו בודקים כי משני הצדדים יש אותו מספר אטומים של כל יסוד:

צד שמאל: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 2

צד ימין: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 2

יש לנו מספר זהה של אטומים של כל יסוד משני צידי המשוואה, כלומר הנוסחה שלנו מאוזנת כהלכה. אנו יכולים גם להעריך שכאשר אנו מתחילים לאזן דרך היסודות המופיעים פעם אחת בלבד, אטומים אחרים, במקרה זה מימן, משנים את ערכיהם. תלוי במולקולה בה היא משולבת ובמספר המולקולות הפועלות במשוואה, מאזן גם יחד עם שאר אלמנטים.

דוגמה לאיזון ניסוי וטעייה של חומצה חנקתית עם סידן הידרוקסיד:

כעת אנו הולכים לאזן את משוואת התגובה של חומצה חנקתית עם סידן הידרוקסיד, המייצר סידן חנקתי ומים:

HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + H₂אוֹ

1. ראשית אנו סופרים את האטומים בכל צד של המשוואה ואת האטומים בכל אלמנט במשוואה:

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

HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + H₂אוֹ

צד שמאל: N = 1; Ca = 1; O = 5; H = 3

צד ימין: N = 2; Ca = 1; O = 7; H = 2

לכן נתחיל במאזן שלנו עם חנקן. בצד התגובות יש לנו שני אטומים, ואילו במגיבים יש רק אחד. אנו יכולים לאזן זאת בהתחשב בכך ששתי מולקולות של חומצה חנקתית פועלות, ולכן הנוסחה שלנו וספירת האטומים שלנו ייראו כך:

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

2HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + H₂אוֹ

צד שמאל: N = 2; Ca = 1; O = 8; H = 4

צד ימין: N = 2; Ca = 1; O = 7; H = 2

כבר איזנו את החנקן, אבל המשוואה עדיין לא מאוזנת.

2. כשמסתכלים על המשוואה שלנו, נראה שכבר יש לנו מספר זהה של אטומי חנקן וסידן. משמעות הדבר היא שכבר יש לנו את הכמות הנכונה של חומצות חנקן ומולקולות סידן הידרוקסיד לייצור מולקולה אחת של סידן חנקתי. בהשוואת האטומים של כל היסודות, יש לנו שהמשוואה בצד ימין חסרה מולקולה אחת של חמצן ושניים של מימן כדי להיות מאוזנת. מה זה אומר? ובכן, מולקולה אחת של חמצן ושתיים של מימן מייצרות מים, ומכיוון שכבר קיימת מולקולת מים אחת בתגובה, המשמעות היא שלא מיוצרים מולקולות מים אחת אלא שתי.

אנו מוסיפים לנוסחה שלנו כי שתי מולקולות מים מיוצרות ואנו מספרים אטומים ויסודות:

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

2HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + 2H₂אוֹ

צד שמאל: N = 2; Ca = 1; O = 8; H = 4

צד ימין: N = 2; Ca = 1; O = 8; H = 4

המשוואה שלנו מאוזנת כהלכה.