المعادلة الكيميائية هي وصف مكتوب لما يحدث في التفاعل الكيميائي. المواد الأولية ، تسمى المتفاعلات، مدرجة على الجانب الأيسر من المعادلة. يأتي بعد ذلك سهم يشير إلى اتجاه التفاعل. يسرد الجانب الأيمن من التفاعل المواد التي يتم تصنيعها ، تسمى المنتجات.
أ معادلة كيميائية متوازنة يخبرك بكميات المواد المتفاعلة والمنتجات اللازمة لتلبية قانون حفظ الكتلة. يعني هذا بشكل أساسي وجود نفس أعداد كل نوع من الذرات على الجانب الأيسر من المعادلة كما هو على الجانب الأيمن من المعادلة. يبدو أنه يجب أن يكون من السهل معادلات التوازن، لكنها مهارة تتطلب التدريب. لذا ، بينما قد تشعر بأنك دمية ، فأنت لست كذلك! إليك العملية التي تتبعها خطوة بخطوة لموازنة المعادلات. يمكنك تطبيق هذه الخطوات نفسها على موازنة أي معادلة كيميائية غير متوازنة...
الخطوة الأولى هي كتابة المعادلة الكيميائية غير المتوازنة. إذا كنت محظوظًا ، فسيتم منحك هذا. إذا طلب منك موازنة معادلة كيميائية وأعطيت فقط أسماء المنتجات والمواد المتفاعلة ، فستحتاج إما إلى البحث عنها أو تطبيقها قواعد تسمية المركبات لتحديد صيغها.
دعونا نتدرب على استخدام رد فعل من واقع الحياة ، صدأ الحديد في الهواء. لكتابة التفاعل ، تحتاج إلى تحديد المواد المتفاعلة (الحديد والأكسجين) والمنتجات (الصدأ). بعد ذلك ، اكتب المعادلة الكيميائية غير المتوازنة:
لاحظ أن المواد المتفاعلة تسير دائمًا على الجانب الأيسر من السهم. تفصل بينهما علامة "زائد". بعد ذلك ، يوجد سهم يشير إلى اتجاه التفاعل (المواد المتفاعلة تصبح منتجات). تكون المنتجات دائمًا على الجانب الأيمن من السهم. الترتيب الذي تكتب فيه المتفاعلات والمنتجات ليس مهمًا.
للقيام بذلك ، ضع في اعتبارك وجود انخفاض يشير إلى عدد الذرات. على سبيل المثال ، O2 يحتوي على ذرتين من الأكسجين. هناك ذرتان من الحديد و 3 ذرات من الأكسجين في الحديد2يا3. يوجد ذرة واحدة في الحديد. عندما لا يكون هناك منخفض ، فهذا يعني أن هناك ذرة واحدة.
كيف تعرف أن المعادلة ليست متوازنة بالفعل؟ لأن عدد الذرات على كل جانب ليس هو نفسه! حفظ الكتلة لا يتم إنشاء أو تدمير كتلة الحالات في تفاعل كيميائي ، لذلك تحتاج إلى إضافة معاملات أمام الصيغ الكيميائية لضبط عدد الذرات بحيث تكون هي نفسها على كلا الجانبين.
عند موازنة المعادلات ، لا يمكنك تغيير الاشتراكات أبدًا. أنت إضافة معاملات. المعاملات هي مضاعفات العدد الصحيح. إذا قمت ، على سبيل المثال ، بكتابة 2 H2هذا يعني أن لديك ضعف عدد الذرات في كل جزيء ماء ، وهو 4 ذرات هيدروجين و 2 ذرة أكسجين. كما هو الحال مع البرامج النصية ، لا تكتب معامل "1" ، لذلك إذا لم ترى معاملًا ، فهذا يعني وجود جزيء واحد.
هناك استراتيجية ستساعدك معادلات التوازن بسرعة أكبر. تسمى موازنة عن طريق التفتيش. بشكل أساسي ، تنظر في عدد الذرات التي لديك في كل جانب من المعادلة وتضيف معاملات للجزيئات لموازنة عدد الذرات.
يوجد الحديد في مادة تفاعلية ومنتج واحد ، لذا قم بموازنة ذراته أولاً. هناك ذرة واحدة من الحديد على اليسار واثنتان على اليمين ، لذا قد تعتقد أن وضع 2 Fe على اليسار سيعمل. في حين أن ذلك من شأنه موازنة الحديد ، فأنت تعرف بالفعل أنه سيتعين عليك ضبط الأكسجين أيضًا ، لأنه غير متوازن. من خلال الفحص (أي النظر إليه) ، تعلم أنه يجب عليك تجاهل معامل 2 لبعض الأرقام الأعلى.
يعمل 4 Fe ، إذا أضفت بعد ذلك معامل 2 أمام جزيء الصدأ (أكسيد الحديد) ، مما يجعله 2 Fe2يا3. يمنحك هذا:
الحديد متوازن ، مع 4 ذرات من الحديد على جانبي المعادلة. بعد ذلك ، تحتاج إلى موازنة الأكسجين.
عند موازنة المعادلات الكيميائية ، فإن الخطوة الأخيرة هي إضافة معاملات إلى ذرات الأكسجين والهيدروجين. والسبب هو أنها عادة ما تظهر في العديد من المواد المتفاعلة والمنتجات ، لذلك إذا قمت بمعالجتها أولاً فأنت عادة ما تبذل المزيد من العمل لنفسك.
الآن ، انظر إلى المعادلة (استخدم الفحص) لمعرفة أي معامل سيعمل على توازن الأكسجين. إذا قمت بوضع 2 من O2سيعطيك هذا 4 ذرات من الأكسجين ، ولكن لديك 6 ذرات من الأكسجين في المنتج (معامل 2 مضروبًا في الرمز الفرعي 3). لذلك ، 2 لا يعمل.
إذا حاولت 3 O2، ثم لديك 6 ذرات أكسجين على الجانب المتفاعل و 6 ذرات أكسجين على جانب المنتج. هذا يعمل! المعادلة الكيميائية المتوازنة هي:
ملحوظة: كنت قد كتبت معادلة متوازنة باستخدام مضاعفات المعاملات. على سبيل المثال ، إذا قمت بمضاعفة جميع المعاملات ، فلا يزال لديك معادلة متوازنة:
ومع ذلك ، يكتب الكيميائيون دائمًا أبسط المعادلة ، لذا تحقق من عملك للتأكد من أنك لا تستطيع تقليل المعاملات الخاصة بك.
هذه هي الطريقة التي توازن بها معادلة كيميائية بسيطة للكتلة. قد تحتاج أيضًا إلى موازنة المعادلات لكل من الكتلة والشحنة. قد تحتاج أيضًا إلى الإشارة إلى الحالة (الصلبة ، المائية ، الغازية) للمواد المتفاعلة والمنتجات.