BILANCIAMENTO DELLE EQUAZIONI CHIMICHE: METODI ED ESEMPI - CHIMICA - 2024

Il bilanciamento delle equazioni chimiche implica che tutti gli elementi dell'equazione abbiano lo stesso numero di atomi su ciascun lato. Per ottenere ciò è necessario utilizzare i metodi di bilanciamento per assegnare gli opportuni coefficienti stechiometrici a ciascuna specie presente nella reazione.

Un'equazione chimica è la rappresentazione, tramite simboli, di ciò che accade nel corso di una reazione chimica tra due o più sostanze. I reagenti interagiscono tra loro e, a seconda delle condizioni di reazione, si otterranno come prodotto uno o più composti differenti.

Quando si descrive un'equazione chimica, si deve tenere conto di quanto segue: prima i reagenti sono scritti sul lato sinistro dell'equazione, seguiti da una freccia unidirezionale o due frecce orizzontali opposte, a seconda del tipo di reazione eseguita. Cape.

Metodi di bilanciamento delle equazioni chimiche

Si basa sulla stechiometria della reazione e cerca di provare con coefficienti differenti per bilanciare l'equazione, a patto che si scelgano gli interi più piccoli possibili con cui si ottiene lo stesso numero di atomi di ogni elemento su entrambi i lati. della reazione.

Il coefficiente di un reagente o di un prodotto è il numero che precede la sua formula, ed è l'unico numero che può essere modificato quando si bilancia un'equazione, poiché se vengono modificati i pedici delle formule, l'identità del composto verrà modificata. in questione.

Conta e confronta

Dopo aver identificato ogni elemento della reazione e averlo posizionato dalla parte corretta, si procede a contare e confrontare il numero di atomi di ogni elemento presente nell'equazione e determinare quelli che devono essere bilanciati.

Quindi, il bilanciamento di ogni elemento viene continuato (uno alla volta), inserendo coefficienti interi prima di ciascuna formula contenente elementi sbilanciati. Normalmente vengono bilanciati prima gli elementi metallici, poi gli elementi non metallici e infine gli atomi di ossigeno e idrogeno.

Pertanto, ogni coefficiente moltiplica tutti gli atomi nella formula precedente; così mentre un elemento si bilancia, gli altri possono diventare sbilanciati, ma questo viene corretto quando la reazione si equilibra.

Infine, è confermato da un ultimo conteggio che l'intera equazione è correttamente bilanciata, cioè che obbedisce alla legge di conservazione della materia.

Bilanciamento algebrico di equazioni chimiche

Per utilizzare questo metodo, viene stabilita una procedura per trattare i coefficienti delle equazioni chimiche come incognite del sistema che deve essere risolto.

In primo luogo, viene preso come riferimento un elemento specifico della reazione e vengono posti i coefficienti come lettere (a, b, c, d …), che rappresentano le incognite, in base agli atomi esistenti di quell'elemento in ciascuna molecola (se una specie non contiene quell'elemento è posto "0").

Ottenuta questa prima equazione, si determinano le equazioni per gli altri elementi presenti nella reazione; ci saranno tante equazioni quanti sono gli elementi in detta reazione.

Infine, le incognite sono determinate da uno dei metodi algebrici di riduzione, equalizzazione o sostituzione e si ottengono i coefficienti che risultano nell'equazione correttamente bilanciata.

Bilanciamento delle equazioni redox (metodo ione-elettrone)

La reazione generale (sbilanciata) è posta per prima nella sua forma ionica. Quindi questa equazione viene divisa in due semireazioni, l'ossidazione e la riduzione, bilanciando ciascuna in base al numero di atomi, al loro tipo e alle loro cariche.

Ad esempio, per le reazioni che avvengono in un mezzo acido, vengono aggiunte molecole H ₂ O per bilanciare gli atomi di ossigeno e H ⁺ per bilanciare gli atomi di idrogeno.

D'altra parte, in un mezzo alcalino, un uguale numero di OH ^- ioni vengono aggiunti entrambi i lati dell'equazione per ogni H ⁺ ione , e dove H ⁺ e OH ^- ioni sorgono, si uniscono per formare H ₂ O molecole .

Aggiungi elettroni

Quindi è necessario aggiungere tutti gli elettroni necessari per bilanciare le cariche, dopo aver bilanciato la materia in ciascuna semireazione.

Dopo che ogni semireazione è stata bilanciata, queste vengono sommate e l'equazione finale viene bilanciata per tentativi ed errori. Se c'è una differenza nel numero di elettroni nelle due semireazioni, una o entrambe devono essere moltiplicate per un coefficiente uguale a questo numero.

Infine, si deve confermare che l'equazione include lo stesso numero di atomi e lo stesso tipo di atomi, oltre ad avere le stesse cariche su entrambi i lati dell'equazione globale.

Esempi di bilanciamento di equazioni chimiche

Fonte: wikimedia.org. Autore: Ephert.

Questa è un'animazione di un'equazione chimica bilanciata. Il pentossido di fosforo e l'acqua vengono convertiti in acido fosforico.

P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (-177 kJ).

Secondo esempio

Hai la reazione di combustione dell'etano (sbilanciata).

C ₂ H ₆ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

Utilizzando il metodo per tentativi ed errori per bilanciarlo, si osserva che nessuno degli elementi ha lo stesso numero di atomi su entrambi i lati dell'equazione. Quindi, si inizia bilanciando il carbonio, aggiungendo un due come coefficiente stechiometrico che lo accompagna sul lato del prodotto.

C ₂ H ₆ + O ₂ → 2CO ₂ + H ₂ O

Il carbonio è stato bilanciato su entrambi i lati, quindi l'idrogeno viene bilanciato aggiungendo un tre alla molecola d'acqua.

C ₂ H ₆ + O ₂ → 2CO ₂ + 3H ₂ O

Infine, poiché ci sono sette atomi di ossigeno sul lato destro dell'equazione ed è l'ultimo elemento rimasto da bilanciare, il numero frazionario 7/2 è posto davanti alla molecola di ossigeno (sebbene i coefficienti interi siano generalmente preferiti).

C ₂ H ₆ + 7 / 2O ₂ → 2CO ₂ + 3H ₂ O

Quindi si verifica che su ogni lato dell'equazione vi sia lo stesso numero di atomi di carbonio (2), idrogeno (6) e ossigeno (7).

Terzo esempio

Si verifica l'ossidazione del ferro da parte di ioni bicromati in un mezzo acido (sbilanciato e nella sua forma ionica).

Fe ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ^2- → Fe ³⁺ + Cr ³⁺

Utilizzando il metodo ione-elettrone per il suo bilanciamento, si divide in due semireazioni.

Ossidazione: Fe ²⁺ → Fe ³⁺

Riduzione: Cr ₂ O ₇ ^2- → Cr ³⁺

Poiché gli atomi di ferro sono già bilanciati (1: 1), un elettrone viene aggiunto al lato prodotto per bilanciare la carica.

Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^-

Ora gli atomi di Cr sono bilanciati, aggiungendo un due dal lato destro dell'equazione. Quindi, quando la reazione avviene in un mezzo acido, sette molecole di H ₂ O vengono aggiunte sul lato del prodotto per bilanciare gli atomi di ossigeno.

Cr ₂ O ₇ ^2- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Per bilanciare gli atomi di H, vengono aggiunti quattordici ioni H ⁺ sul lato reagente e, dopo aver equalizzato la materia, le cariche vengono bilanciate aggiungendo sei elettroni sullo stesso lato.

Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Infine, vengono aggiunte entrambe le semireazioni, ma poiché nella reazione di ossidazione c'è un solo elettrone, tutto questo deve essere moltiplicato per sei.

6Fe ²⁺ + Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- → Fe ³⁺ + 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O + 6e ^-

Infine, gli elettroni su entrambi i lati dell'equazione ionica globale devono essere eliminati, verificando che la loro carica e materia siano correttamente bilanciate.

Riferimenti

1. Chang, R. (2007). Chimica. (9 ° ed). McGraw-Hill.
2. Hein, M. e Arena, S. (2010). Fondamenti di College Chemistry, Alternate. Recupero da books.google.co.ve
3. Tuli, GD e Soni, PL (2016). Il linguaggio della chimica o delle equazioni chimiche. Recupero da books.google.co.ve
4. Pubblicazione rapida. (2015). Equazioni e risposte di chimica (Guide rapide allo studio). Recupero da books.google.co.ve