- Schritte
- Schreiben Sie die unausgeglichene Gleichung
- Überprüfen Sie die stöchiometrischen Koeffizienten und Indizes
- Balancieren Sie zuerst die Atome im kleinsten Verhältnis
- Gleichgewicht durch Sauerstoffatome
- Zuletzt die Wasserstoffatome ausgleichen
- Beispiele
- Übungen
- Übung 1
- Übungen 2
- Übung 3
- Übung 4
- Verweise
Der Versuch und Irrtum- Ausgleich besteht aus einer Versuch-und-Irrtum-Methode, mit der sichergestellt werden soll, dass die Erhaltung der Materie in einer chemischen Gleichung für eine bestimmte Reaktion erfüllt ist. das heißt, um die Anzahl der Atome der Reaktanten und Produkte auszugleichen. Somit verschwinden sie nicht und erzeugen keine Atome aus dünner Luft.
Abhängig von der Eile ist dies normalerweise eine unterhaltsame Operation, die das Verständnis über stöchiometrische Koeffizienten und Indizes stärkt. Obwohl es nicht so scheint, beinhaltet Versuch und Irrtum das Beherrschen vieler Konzepte, die fast unbewusst auf diejenigen angewendet werden, die sich mit Chemie beschäftigen.
Das Ausbalancieren einer chemischen Gleichung durch Versuch und Irrtum ist wie der Versuch, eine Wippe in die Luft zu richten. Bild von michael maggiore von Pixabay
Das Auswuchten ähnelt also der Anstrengung, die unternommen würde, um eine Wippe (oder Wippe) so auszurichten, dass kein Ende auf eine Seite fällt, während das andere steigt. Eine Skala veranschaulicht dies auch perfekt.
Wie Sie erfahren haben, kann dieser Ausgleich sogar mental durchgeführt werden, solange die chemische Gleichung nicht zu kompliziert ist. Ein schlechter Schwung ruiniert die Interpretation einer Reaktion vollständig. Daher ist es wichtig, dies ruhig zu tun, um Essfehler zu vermeiden.
Schritte
Schreiben Sie die unausgeglichene Gleichung
Unabhängig davon, wofür ein Ausgleich erforderlich ist, sollten Sie immer mit der vorliegenden unausgeglichenen Gleichung beginnen. Ebenso ist es wichtig, sich über seine Elemente im Klaren zu sein. Nehmen Sie die folgende chemische Gleichung an:
A + B → 3C + D.
Wo Spezies A, B, C und D molekular sind. Diese Gleichung kann nicht ausgeglichen werden, weil sie nichts über ihre Atome aussagt. Die Atome sind ausgeglichen, nicht die Moleküle.
Sowohl A, B als auch D haben einen stöchiometrischen Koeffizienten von 1, während C von 3. Dies bedeutet, dass 1 Molekül oder Mol A mit einem Molekül oder Mol B reagiert, um 3 Moleküle oder Mol C und ein Molekül zu erzeugen oder Mol D. Wenn wir die Atome zeigen, führen wir die stöchiometrischen Indizes ein.
Überprüfen Sie die stöchiometrischen Koeffizienten und Indizes
Nehmen wir nun die folgende Gleichung an:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O.
Stöchiometrische Indizes geben an, wie viele Atome jedes Elements ein Molekül bilden, und sie werden erkannt, weil sie die kleinsten Zahlen auf der rechten Seite eines Atoms sind. Zum Beispiel hat CH 4 ein Kohlenstoffatom (obwohl das 1 nicht aufgeführt ist) und vier Wasserstoffatome.
Balancieren Sie zuerst die Atome im kleinsten Verhältnis
Nach der obigen unausgeglichenen Gleichung ist Kohlenstoff das Nebenatom: Er ist Teil eines einzelnen Reaktanten (CH 4 ) und eines einzelnen Produkts (CO 2 ). Wenn Sie es betrachten, gibt es ein C-Atom sowohl auf der Reaktanten- als auch auf der Produktseite.
Gleichgewicht durch Sauerstoffatome
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O.
2 O 3 O.
Wir können nicht die Indizes ändern, sondern nur die stöchiometrischen Koeffizienten, um eine Gleichung auszugleichen. Auf der rechten Seite befinden sich mehr Sauerstoffatome, daher versuchen wir, dem O 2 einen Koeffizienten hinzuzufügen :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O.
4 oder 3
Wir wollen den Koeffizienten von CO 2 nicht beeinflussen, da dies die C-Atome aus dem Gleichgewicht bringen würde. Dann ändern wir den Koeffizienten von H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O.
4 oder 4
Zuletzt die Wasserstoffatome ausgleichen
Sobald wir die Sauerstoffatome ausgeglichen haben, gleichen wir schließlich die Wasserstoffatome aus. Mehrmals sind diese am Ende von selbst ausgeglichen.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O.
4H 4H
Und so wurde die Gleichung durch Versuch und Irrtum ausgeglichen. Die Reihenfolge dieser Schritte ist nicht immer erfüllt.
Beispiele
Im Folgenden werden ausgeglichene Gleichungen gezeigt, um zu überprüfen, ob die Anzahl der Atome auf beiden Seiten des Pfeils gleich ist:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O.
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Übungen
Einige vorgeschlagene Übungen werden unten gelöst. In einigen von ihnen wird man sehen, dass es manchmal zweckmäßig ist, die Reihenfolge der Schritte zu brechen und das Minderheitsatom zuletzt auszugleichen.
Übung 1
Gleichen Sie durch Versuch und Irrtum die folgende chemische Gleichung aus:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 oder 4
Es ist wichtig zu betonen, dass die Koeffizienten die Indizes multiplizieren, um die Gesamtzahl der Atome für ein Element zu erhalten. Zum Beispiel ergibt 6N 2 insgesamt 12 N Atome.
Der Schwefel am Anfang ist bereits ausgeglichen, also fahren wir mit dem Sauerstoff fort:
3 O 4 O.
Wir sind gezwungen, den Koeffizienten auf SO 3 zu ändern , um die Sauerstoffatome auf der linken Seite auszugleichen:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O.
2S S.
Jetzt sind wir daran interessiert, die Schwefelatome zuerst vor den Sauerstoffatomen auszugleichen:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 ODER 6O
Beachten Sie, dass die Sauerstoffatome am Ende von selbst ausgeglichen blieben.
Übungen 2
Gleichen Sie durch Versuch und Irrtum die folgende chemische Gleichung aus:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Die Kohlenstoffe und Sauerstoffatome sind bereits ausgeglichen, nicht wie die Wasserstoffatome:
6H 2H
Alles was wir tun müssen, ist den Koeffizienten von H 2 zu modifizieren , um rechts mehr Wasserstoff zu haben:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
Und die Gleichung ist völlig ausgeglichen.
Übung 3
Gleichen Sie durch Versuch und Irrtum die folgende chemische Gleichung aus:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O.
Wir beginnen wieder, den Kohlenstoff auszugleichen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O.
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Beachten Sie, dass es diesmal einfacher ist, zuerst die Wasserstoffatome als die Sauerstoffatome auszugleichen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O.
4H 4H
2O 6O
Nun modifizieren wir den Koeffizienten von O 2 , um die Sauerstoffatome auszugleichen:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
Und die Gleichung ist bereits ausgeglichen.
Übung 4
Schließlich wird eine herausfordernde Gleichung durch Versuch und Irrtum ausgeglichen:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Stickstoff und Sauerstoff sind bereits ausgeglichen, aber keine Wasserstoffatome:
2H 3H
Versuchen wir, den Koeffizienten von H 2 O und NH 3 zu ändern :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
30 O.
2N 3N
Durch Versuch und Irrtum variieren wir den NO-Koeffizienten:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
Und jetzt sind die Stickstoffatome unausgeglichen. Hier ist es zweckmäßig, eine plötzliche Änderung vorzunehmen: Verfünffachen Sie den Koeffizienten von N 2 :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Es bleibt uns also überlassen, mit den Koeffizienten von NH 3 und NO so zu spielen, dass sie 10 Stickstoffatome hinzufügen und gleichzeitig die Sauerstoff- und Wasserstoffatome ausgleichen. Versuchen wir diese Partitur:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N.
6 H 15H
30 5O
Die Wasserstoffatome sehen jedoch sehr unausgeglichen aus. Lassen Sie uns daher die Koeffizienten noch einmal variieren:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
30 6O
Beachten Sie, dass die linke Seite jetzt doppelt so viel Sauerstoff und Wasserstoff enthält. Zu diesem Zeitpunkt reicht es aus, den Koeffizienten von H 2 O zu verdoppeln :
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
Und die Gleichung ist endlich ausgeglichen.
Verweise
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. Aufl.). CENGAGE Lernen.
- Organische Chemie. (sf). Ausgleich chemischer Gleichungen durch Versuch und Irrtum - Gelöste Übungen. Wiederhergestellt von: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Ausgewogene chemische Gleichung: Definition & Beispiele. Studie. Wiederhergestellt von: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. Oktober 2019). Wie man chemische Gleichungen ausbalanciert. Wiederhergestellt von :oughtco.com
- Studienführer. (11. Mai 2019). Versuchsausgleich chemischer Reaktionen. Gelöste Übungen. Wiederhergestellt von: quimicaencasa.com
- Universität von Colorado Boulder. (2019). Chemische Gleichungen ausgleichen. Wiederhergestellt von: phet.colorado.edu