- ขั้นตอน
- เขียนสมการที่ไม่สมดุล
- ตรวจสอบค่าสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกและตัวห้อย
- ปรับสมดุลอะตอมในสัดส่วนที่น้อยที่สุดก่อน
- สมดุลโดยอะตอมของออกซิเจน
- สุดท้ายทำให้อะตอมของไฮโดรเจนสมดุล
- ตัวอย่าง
- การออกกำลังกาย
- แบบฝึกหัด 1
- แบบฝึกหัด 2
- แบบฝึกหัด 3
- แบบฝึกหัด 4
- อ้างอิง
การปรับสมดุลการทดลองและข้อผิดพลาดประกอบด้วยวิธีการทดลองและข้อผิดพลาดที่พยายามทำให้แน่ใจว่าการอนุรักษ์สสารเป็นไปตามสมการทางเคมีสำหรับปฏิกิริยาที่กำหนด นั่นคือการทำให้จำนวนอะตอมของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เท่ากัน ดังนั้นพวกมันจะไม่หายไปหรือสร้างอะตอมจากอากาศที่เบาบาง
ขึ้นอยู่กับความเร่งรีบโดยปกติจะเป็นการดำเนินการเพื่อความบันเทิงโดยเสริมความเข้าใจเกี่ยวกับสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกและตัวห้อย แม้ว่าอาจดูเหมือนจะไม่เป็นเช่นนั้น แต่การลองผิดลองถูกเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้แนวคิดหลายอย่างนำไปใช้กับผู้ที่ตะลุยเคมีโดยแทบไม่รู้ตัว
การปรับสมดุลสมการทางเคมีด้วยการลองผิดลองถูกก็เหมือนกับการพยายามยกระดับกระดานหกในอากาศ ภาพโดย michael maggiore จาก Pixabay
ดังนั้นการทรงตัวจึงคล้ายกับความพยายามที่จะสร้างระดับกระดานหก (หรือกระดานหก) ในลักษณะที่ไม่มีปลายตกลงไปด้านใดด้านหนึ่งในขณะที่อีกด้านหนึ่งเพิ่มขึ้น มาตราส่วนยังแสดงให้เห็นถึงสิ่งนี้อย่างสมบูรณ์แบบ
ตามที่คุณมีประสบการณ์การปรับสมดุลนี้สามารถทำได้ในทางจิตใจตราบเท่าที่สมการทางเคมีไม่ซับซ้อนเกินไป วงสวิงที่ไม่ดีจะทำลายการตีความของปฏิกิริยาโดยสิ้นเชิงดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำอย่างใจเย็นเพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดในการรับประทานอาหาร
ขั้นตอน
เขียนสมการที่ไม่สมดุล
ไม่ว่าจะต้องใช้การปรับสมดุลแบบใดคุณควรเริ่มต้นด้วยสมการที่ไม่สมดุลในมือเสมอ ในทำนองเดียวกันสิ่งสำคัญคือต้องชัดเจนเกี่ยวกับองค์ประกอบของมัน สมมติสมการทางเคมีต่อไปนี้:
A + B → 3C + D
โดยที่สายพันธุ์ A, B, C และ D เป็นโมเลกุล สมการนี้ไม่สามารถปรับสมดุลได้เพราะมันไม่ได้บอกอะไรเกี่ยวกับอะตอมของมัน อะตอมมีความสมดุลไม่ใช่โมเลกุล
ทั้ง A, B และ D มีค่าสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกเท่ากับ 1 ในขณะที่ C เท่ากับ 3 ซึ่งหมายความว่า 1 โมเลกุลหรือโมลของ A ทำปฏิกิริยากับหนึ่งโมเลกุลหรือโมลของ B เพื่อให้เกิด 3 โมเลกุลหรือโมลของ C และหนึ่งโมเลกุล หรือโมลของ D. เมื่อเราแสดงอะตอมเราจะแนะนำตัวห้อยแบบสโตอิชิโอเมตริก
ตรวจสอบค่าสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกและตัวห้อย
สมมติว่าสมการต่อไปนี้:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stoichiometric subscripts บอกให้เราทราบว่าอะตอมของแต่ละองค์ประกอบประกอบกันเป็นโมเลกุลกี่อะตอมและพวกมันได้รับการยอมรับเนื่องจากเป็นตัวเลขที่เล็กที่สุดทางด้านขวาของอะตอม ตัวอย่างเช่น CH 4มีคาร์บอน 1 อะตอม (แม้ว่า 1 จะไม่อยู่ในรายการ) และไฮโดรเจนสี่อะตอม
ปรับสมดุลอะตอมในสัดส่วนที่น้อยที่สุดก่อน
ตามสมการที่ไม่สมดุลข้างต้นคาร์บอนเป็นอะตอมรอง: เป็นส่วนหนึ่งของสารตั้งต้นเดี่ยว (CH 4 ) และผลิตภัณฑ์เดียว (CO 2 ) ถ้าคุณดูมันมีอะตอม C อยู่ทั้งด้านสารตั้งต้นและด้านผลิตภัณฑ์
สมดุลโดยอะตอมของออกซิเจน
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
เราไม่สามารถเปลี่ยนตัวห้อยได้ แต่มีเพียงสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกเท่านั้นเพื่อให้สมการสมดุล มีออกซีเจนทางด้านขวามากขึ้นดังนั้นเราจึงพยายามเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ให้กับ O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 หรือ 3
เราไม่ต้องการให้มีผลต่อสัมประสิทธิ์ของ CO 2เพราะจะทำให้อะตอม C ไม่สมดุลจากนั้นเราจะเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์ของ H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 หรือ 4
สุดท้ายทำให้อะตอมของไฮโดรเจนสมดุล
เมื่อเราสมดุลอะตอมของออกซิเจนแล้วในที่สุดเราก็ทำให้อะตอมของไฮโดรเจนสมดุล หลายครั้งที่สิ่งเหล่านี้สมดุลในตอนท้าย
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 ชม. 4 ชม
ดังนั้นสมการจึงสมดุลโดยการลองผิดลองถูก ลำดับของขั้นตอนเหล่านี้มักไม่เป็นจริง
ตัวอย่าง
สมการสมดุลแสดงไว้ด้านล่างเพื่อตรวจสอบว่าจำนวนอะตอมเท่ากันทั้งสองด้านของลูกศร:
ดังนั้น2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
การออกกำลังกาย
แบบฝึกหัดที่นำเสนอบางส่วนจะได้รับการแก้ไขด้านล่าง ในบางคนจะเห็นว่าบางครั้งมันก็สะดวกที่จะทำลายลำดับขั้นตอนและทำให้อะตอมของชนกลุ่มน้อยสมดุลสุดท้าย
แบบฝึกหัด 1
สมดุลโดยการลองผิดลองถูกสมการทางเคมีต่อไปนี้:
ดังนั้น3 →ดังนั้น2 + O 2
1S 1S
3 หรือ 4
สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าค่าสัมประสิทธิ์คูณตัวห้อยเพื่อให้เราได้จำนวนอะตอมทั้งหมดสำหรับองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น 6N 2ทำให้เรามีอะตอมทั้งหมด 12 N
กำมะถันที่จุดเริ่มต้นมีความสมดุลแล้วดังนั้นเราจึงดำเนินการต่อด้วยออกซิเจน:
3 O 4 O
เราถูกบังคับให้เปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์เป็น SO 3เพื่อปรับสมดุลของออกซีเจนทางด้านซ้าย:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S ส
ตอนนี้เราสนใจที่จะทำให้อะตอมของกำมะถันสมดุลก่อนอะตอมของออกซิเจน:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 หรือ 6O
โปรดสังเกตว่าอะตอมของออกซิเจนถูกปล่อยให้สมดุลโดยตัวมันเองในที่สุด
แบบฝึกหัด 2
สมดุลโดยการลองผิดลองถูกสมการทางเคมีต่อไปนี้:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
คาร์บอนและออกซีเจนมีความสมดุลอยู่แล้วไม่ใช่ในลักษณะเดียวกับไฮโดรเจน:
6 ชม. 2 ชม
สิ่งที่เราต้องทำคือแก้ไขค่าสัมประสิทธิ์ของ H 2ให้มีไฮโดรเจนทางด้านขวามากขึ้น:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6 ชม. 6 ชม
และสมการนั้นสมดุลโดยสิ้นเชิง
แบบฝึกหัด 3
สมดุลโดยการลองผิดลองถูกสมการทางเคมีต่อไปนี้:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
เราเริ่มปรับสมดุลคาร์บอนอีกครั้ง:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4 ชม. 2 ชม
โปรดทราบว่าคราวนี้การปรับสมดุลของไฮโดรเจนก่อนจะง่ายกว่าออกซีเจน:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4 ชม. 4 ชม
2O 6O
ตอนนี้เราแก้ไขค่าสัมประสิทธิ์ของ O 2เพื่อปรับสมดุลของ oxygens:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
และสมการนั้นสมดุลแล้ว
แบบฝึกหัด 4
ในที่สุดสมการที่ท้าทายจะสมดุลด้วยการลองผิดลองถูก:
N 2 + H 2 O → NH 3 + ไม่
ไนโตรเจนและออกซิเจนมีความสมดุลแล้ว แต่ไม่ใช่ไฮโดรเจน:
2 ชม. 3 ชม
ลองเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์ของ H 2 O และ NH 3 :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6 ชม. 6 ชม
3O O
2 น 3 น
โดยการลองผิดลองถูกทำให้ค่าสัมประสิทธิ์ของ NO แตกต่างกันไป:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6 ชม. 6 ชม
3O 3O
2 น. 5 น
และตอนนี้ไนโตรเจนไม่สมดุล ที่นี่สะดวกในการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน: คูณสัมประสิทธิ์ของ N 2 เป็นสองเท่า :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 น. 5 น
6 ชม. 6 ชม
3O 3O
ดังนั้นจึงยังคงให้เราเล่นกับค่าสัมประสิทธิ์ของ NH 3และ NO ในลักษณะที่เพิ่มไนโตรเจน 10 ตัวและทำให้อะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนสมดุลในเวลาเดียวกัน ลองทำคะแนนนี้:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 น. 10 น
6 ชม. 15 ชม
3O 5O
อย่างไรก็ตามไฮโดรเจนมีลักษณะไม่สมดุลมาก ดังนั้นเรามาเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์อีกครั้ง:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 น. 10 น
6 ชม. 12 ชม
3O 6O
สังเกตว่าตอนนี้ด้านซ้ายมีออกซิเจนและไฮโดรเจนสองเท่า ณ จุดนี้ก็เพียงพอที่จะเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ของ H 2 O เป็นสองเท่า:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 น. 10 น
12 ชม. 12 ชม
6O 6O
และในที่สุดสมการก็สมดุล
อ้างอิง
- Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
- เคมีอินทรีย์. (เอสเอฟ) การสร้างสมดุลของสมการเคมีด้วยการลองผิดลองถูก - แบบฝึกหัดที่ได้รับการแก้ไข สืบค้นจาก: quimica-organica.com
- Nissa Garcia (2020) สมการทางเคมีที่สมดุล: คำจำกัดความและตัวอย่าง ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 ตุลาคม 2562). วิธีการปรับสมดุลสมการเคมี ดึงมาจาก: thoughtco.com
- คู่มือการศึกษา. (11 พ.ค. 2019). การทดลองปรับสมดุลของปฏิกิริยาเคมี แบบฝึกหัดที่แก้ไข ดึงมาจาก: quimicaencasa.com
- มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ (2019) สมดุลสมการทางเคมี สืบค้นจาก: phet.colorado.edu