- Ausgleichsmethoden chemischer Gleichungen
- Zählen und vergleichen
- Algebraischer Ausgleich chemischer Gleichungen
- Ausgleich von Redoxgleichungen (Ionen-Elektronen-Methode)
- Elektronen hinzufügen
- Beispiele für den Ausgleich chemischer Gleichungen
- Zweites Beispiel
- Drittes Beispiel
- Verweise
Die ausgleichenden chemischen Gleichungen implizieren, dass alle Elemente in der Gleichung auf jeder Seite die gleiche Anzahl von Atomen haben. Um dies zu erreichen, müssen die Ausgleichsmethoden verwendet werden, um jeder in der Reaktion vorhandenen Spezies die geeigneten stöchiometrischen Koeffizienten zuzuweisen.
Eine chemische Gleichung ist die symbolische Darstellung dessen, was im Verlauf einer chemischen Reaktion zwischen zwei oder mehr Substanzen geschieht. Die Reaktanten interagieren miteinander und abhängig von den Reaktionsbedingungen werden eine oder mehrere verschiedene Verbindungen als Produkt erhalten.
Bei der Beschreibung einer chemischen Gleichung muss Folgendes berücksichtigt werden: Zuerst werden die Reaktanten auf die linke Seite der Gleichung geschrieben, gefolgt von einem Einwegpfeil oder zwei gegenüberliegenden horizontalen Pfeilen, abhängig von der Art der durchgeführten Reaktion. Kap.
Ausgleichsmethoden chemischer Gleichungen
Es basiert auf der Stöchiometrie der Reaktion und versucht, mit verschiedenen Koeffizienten zu versuchen, um die Gleichung auszugleichen, vorausgesetzt, es werden kleinstmögliche ganze Zahlen gewählt, mit denen auf beiden Seiten die gleiche Anzahl von Atomen jedes Elements erhalten wird. der Reaktion.
Der Koeffizient eines Reaktanten oder Produkts ist die Zahl, die seiner Formel vorausgeht, und es ist die einzige Zahl, die beim Ausgleichen einer Gleichung geändert werden kann, da sich die Identität der Verbindung ändert, wenn die Indizes der Formeln geändert werden. fraglich.
Zählen und vergleichen
Nachdem wir jedes Element der Reaktion identifiziert und auf die richtige Seite gelegt haben, zählen und vergleichen wir die Anzahl der Atome jedes in der Gleichung vorhandenen Elements und bestimmen diejenigen, die ausgeglichen werden müssen.
Dann wird der Ausgleich jedes Elements fortgesetzt (einzeln), indem vor jeder Formel, die nicht ausgeglichene Elemente enthält, ganzzahlige Koeffizienten platziert werden. Normalerweise sind zuerst die metallischen Elemente ausgeglichen, dann die nichtmetallischen Elemente und zuletzt die Sauerstoff- und Wasserstoffatome.
Somit multipliziert jeder Koeffizient alle Atome in der vorhergehenden Formel; Während ein Element ausbalanciert, können die anderen aus dem Gleichgewicht geraten, dies wird jedoch korrigiert, wenn die Reaktion ausgeglichen wird.
Schließlich wird durch eine letzte Zählung bestätigt, dass die gesamte Gleichung korrekt ausgeglichen ist, dh dass sie dem Gesetz der Erhaltung der Materie gehorcht.
Algebraischer Ausgleich chemischer Gleichungen
Um diese Methode anzuwenden, wird ein Verfahren festgelegt, um die Koeffizienten der chemischen Gleichungen als Unbekannte des zu lösenden Systems zu behandeln.
Erstens wird ein bestimmtes Element der Reaktion als Referenz genommen und die Koeffizienten werden als Buchstaben (a, b, c, d …) platziert, die die Unbekannten darstellen, entsprechend den vorhandenen Atomen dieses Elements in jedem Molekül (wenn Eine Art, die dieses Element nicht enthält, wird mit "0" gesetzt.
Nach Erhalt dieser ersten Gleichung werden die Gleichungen für die anderen in der Reaktion vorhandenen Elemente bestimmt; Es wird so viele Gleichungen geben, wie Elemente in dieser Reaktion vorhanden sind.
Schließlich werden die Unbekannten durch eine der algebraischen Methoden der Reduktion, Entzerrung oder Substitution bestimmt und die Koeffizienten erhalten, die zu der korrekt ausgeglichenen Gleichung führen.
Ausgleich von Redoxgleichungen (Ionen-Elektronen-Methode)
Die allgemeine (unausgeglichene) Reaktion wird zuerst in ihre ionische Form gebracht. Dann wird diese Gleichung in zwei Halbreaktionen unterteilt, die Oxidation und die Reduktion, wobei jede nach der Anzahl der Atome, ihrem Typ und ihren Ladungen ausgeglichen wird.
Zum Beispiel werden für Reaktionen, die in saurem Medium stattfinden, Moleküle H 2 O hinzugefügt , um die Sauerstoffatome auszugleichen, und H + , um die Wasserstoffatome auszugleichen.
Andererseits wird in einem alkalischen Medium für jedes H + -Ion eine gleiche Anzahl von OH - -Ionen zu beiden Seiten der Gleichung hinzugefügt , und wo H + - und OH - -Ionen entstehen, verbinden sie sich, um H 2 O- Moleküle zu bilden .
Elektronen hinzufügen
Dann müssen so viele Elektronen wie nötig hinzugefügt werden, um die Ladungen auszugleichen, nachdem die Materie in jeder Halbreaktion ausgeglichen wurde.
Nachdem jede Halbreaktion ausgeglichen wurde, werden diese addiert und die endgültige Gleichung wird durch Versuch und Irrtum ausgeglichen. Bei einem Unterschied in der Anzahl der Elektronen in den beiden Halbreaktionen müssen eine oder beide mit einem Koeffizienten multipliziert werden, der dieser Anzahl entspricht.
Schließlich muss bestätigt werden, dass die Gleichung die gleiche Anzahl von Atomen und die gleiche Art von Atomen enthält und auf beiden Seiten der globalen Gleichung die gleichen Ladungen aufweist.
Beispiele für den Ausgleich chemischer Gleichungen
Quelle: wikimedia.org. Verfasser: Ephert.
Dies ist eine Animation einer ausgeglichenen chemischen Gleichung. Phosphorpentoxid und Wasser werden in Phosphorsäure umgewandelt.
P 4 O 10 + 6 H 2 O → 4 H 3 PO 4 (-177 kJ).
Zweites Beispiel
Sie haben die Verbrennungsreaktion von Ethan (unausgeglichen).
C 2 H 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O.
Unter Verwendung der Trial-and-Error-Methode zum Ausgleich wird beobachtet, dass keines der Elemente auf beiden Seiten der Gleichung die gleiche Anzahl von Atomen aufweist. Man beginnt also damit, den Kohlenstoff auszugleichen und eine Zwei als stöchiometrischen Koeffizienten hinzuzufügen, der ihn auf der Produktseite begleitet.
C 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
Kohlenstoff wurde auf beiden Seiten ausgeglichen, so dass der Wasserstoff durch Hinzufügen einer Drei zum Wassermolekül ausgeglichen wird.
C 2 H 6 + O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O.
Da sich auf der rechten Seite der Gleichung sieben Sauerstoffatome befinden und es das letzte zu balancierende Element ist, wird die Bruchzahl 7/2 vor das Sauerstoffmolekül gestellt (obwohl im Allgemeinen ganzzahlige Koeffizienten bevorzugt werden).
C 2 H 6 + 7 / 2O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O.
Dann wird verifiziert, dass auf jeder Seite der Gleichung die gleiche Anzahl von Atomen von Kohlenstoff (2), Wasserstoff (6) und Sauerstoff (7) vorhanden ist.
Drittes Beispiel
Die Oxidation von Eisen durch Dichromationen in einem sauren Medium (unausgeglichen und in seiner ionischen Form) erfolgt.
Fe 2+ + Cr 2 O 7 2 → Fe 3+ + Cr 3+
Unter Verwendung der Ionen-Elektronen-Methode zum Ausgleich wird es in zwei Halbreaktionen unterteilt.
Oxidation: Fe 2+ → Fe 3+
Reduktion: Cr 2 O 7 2- → Cr 3+
Da die Eisenatome bereits ausgeglichen sind (1: 1), wird der Produktseite ein Elektron hinzugefügt, um die Ladung auszugleichen.
Fe 2+ → Fe 3+ + e -
Jetzt sind die Cr-Atome ausgeglichen und addieren eine Zwei von der rechten Seite der Gleichung. Wenn die Reaktion in einem sauren Medium stattfindet, werden dann sieben Moleküle H 2 O auf der Produktseite zugegeben, um die Sauerstoffatome auszugleichen.
Cr 2 O 7 2- → 2Cr 3+ + 7H 2 O.
Um die H-Atome auszugleichen, werden der Reaktantenseite vierzehn H + -Ionen zugesetzt , und nach dem Ausgleich der Materie werden die Ladungen durch Hinzufügen von sechs Elektronen zur gleichen Seite ausgeglichen.
Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e - → 2Cr 3+ + 7H 2 O.
Schließlich werden beide Halbreaktionen addiert, aber da die Oxidationsreaktion nur ein Elektron enthält, muss dies alles mit sechs multipliziert werden.
6Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e - → Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2 O + 6e -
Schließlich müssen die Elektronen auf beiden Seiten der globalen Ionengleichung eliminiert werden, um sicherzustellen, dass ihre Ladung und Materie korrekt ausgeglichen sind.
Verweise
- Chang, R. (2007). Chemie. (9. Ausgabe). McGraw-Hill.
- Hein, M. und Arena, S. (2010). Grundlagen der College-Chemie, Alternate. Von books.google.co.ve wiederhergestellt
- Tuli, GD und Soni, PL (2016). Die Sprache der Chemie oder chemische Gleichungen. Von books.google.co.ve wiederhergestellt
- Schnelles Veröffentlichen. (2015). Chemie-Gleichungen und Antworten (Speedy Study Guides). Von books.google.co.ve wiederhergestellt