- passi
- Scrivi l'equazione sbilanciata
- Rivedi coefficienti stechiometrici e pedici
- Bilancia prima gli atomi nella proporzione più piccola
- Equilibrio per atomi di ossigeno
- Infine bilancia gli atomi di idrogeno
- Esempi
- esercizi
- Esercizio 1
- Esercizi 2
- Esercizio 3
- Esercizio 4
- Riferimenti
Il bilanciamento per tentativi ed errori consiste in un metodo per tentativi ed errori che cerca di garantire che la conservazione della materia sia soddisfatta in un'equazione chimica per una data reazione; cioè, per equalizzare il numero di atomi dei reagenti e dei prodotti. Pertanto, non svaniranno né creeranno atomi dal nulla.
A seconda della fretta, questa è di solito un'operazione divertente, che rafforza le comprensioni sui coefficienti stechiometrici e sui pedici. Sebbene possa non sembrare così, tentativi ed errori implicano la padronanza di molti concetti, applicati quasi inconsciamente a coloro che si dilettano nella chimica.
Bilanciare un'equazione chimica per tentativi ed errori è come cercare di livellare un'altalena nell'aria. Foto di michael maggiore da Pixabay
Pertanto, il bilanciamento assomiglia allo sforzo che verrebbe fatto per livellare un'altalena (o un'altalena), in modo tale che nessuna delle estremità cada da un lato mentre l'altra si alza. Anche una scala lo illustra perfettamente.
Come hai esperienza, questo bilanciamento può anche essere fatto mentalmente, purché l'equazione chimica non sia troppo complicata. Un brutto swing rovina completamente l'interpretazione di una reazione, quindi è fondamentale farlo con calma per evitare errori alimentari.
passi
Scrivi l'equazione sbilanciata
Indipendentemente da ciò per cui è richiesto il bilanciamento, dovresti sempre iniziare con l'equazione sbilanciata a portata di mano. Allo stesso modo, è importante essere chiari sui suoi elementi. Assumi la seguente equazione chimica:
A + B → 3C + D
Dove le specie A, B, C e D sono molecolari. Questa equazione non può essere bilanciata perché non ci dice nulla sui suoi atomi. Gli atomi sono bilanciati, non le molecole.
Sia A, B che D hanno un coefficiente stechiometrico di 1, mentre C di 3. Ciò significa che 1 molecola o mole di A reagisce con una molecola o mole di B, per produrre 3 molecole o moli di C e una molecola o mole di D. Quando mostriamo gli atomi, introduciamo gli indici stechiometrici.
Rivedi coefficienti stechiometrici e pedici
Supponiamo ora la seguente equazione:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Gli indici stechiometrici ci dicono quanti atomi di ogni elemento compongono una molecola e sono riconosciuti perché sono i numeri più piccoli sul lato destro di un atomo. Ad esempio, CH 4 ha un atomo di carbonio (sebbene 1 non sia elencato) e quattro atomi di idrogeno.
Bilancia prima gli atomi nella proporzione più piccola
Secondo l'equazione sbilanciata sopra, il carbonio è l'atomo minore: fa parte di un singolo reagente (CH 4 ) e di un unico prodotto (CO 2 ). Se lo guardi, c'è un atomo di C sia sul lato dei reagenti che su quello dei prodotti.
Equilibrio per atomi di ossigeno
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Non possiamo cambiare i pedici, ma solo i coefficienti stechiometrici per bilanciare un'equazione. Ci sono più ossigeni sul lato destro, quindi proviamo ad aggiungere un coefficiente all'O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 o 3
Non vogliamo influenzare il coefficiente di CO 2 perché sbilancerebbe gli atomi C. Quindi cambiamo il coefficiente di H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 o 4
Infine bilancia gli atomi di idrogeno
Una volta che abbiamo bilanciato gli atomi di ossigeno, equilibriamo finalmente gli atomi di idrogeno. Molte volte questi vengono bilanciati da soli alla fine.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
E così l'equazione è stata bilanciata da tentativi ed errori. L'ordine di questi passaggi non è sempre soddisfatto.
Esempi
Di seguito sono riportate le equazioni bilanciate per verificare che il numero dei suoi atomi sia uguale a entrambi i lati della freccia:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
esercizi
Alcuni esercizi proposti verranno risolti di seguito. In alcuni di essi si vedrà che a volte è conveniente rompere l'ordine dei passaggi e bilanciare per ultimo l'atomo di minoranza.
Esercizio 1
Bilancia per tentativi ed errori la seguente equazione chimica:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 o 4
È importante sottolineare che i coefficienti moltiplicano i pedici per darci il numero totale di atomi per un elemento. Ad esempio, 6N 2 ci dà un totale di 12 N atomi.
Lo zolfo all'inizio è già bilanciato, quindi proseguiamo con l'ossigeno:
3 O 4 O
Siamo costretti a cambiare il coefficiente in SO 3 per bilanciare gli ossigeni sul lato sinistro:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Ora ci interessa bilanciare gli atomi di zolfo prima degli atomi di ossigeno:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 O 6O
Si noti che gli atomi di ossigeno sono stati lasciati bilanciati da soli alla fine.
Esercizi 2
Bilancia per tentativi ed errori la seguente equazione chimica:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
I carboni e gli ossigeni sono già bilanciati, non allo stesso modo gli idrogeni:
6H 2H
Tutto quello che dobbiamo fare è modificare il coefficiente di H 2 per avere più idrogeni a destra:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
E l'equazione è totalmente equilibrata.
Esercizio 3
Bilancia per tentativi ed errori la seguente equazione chimica:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Ricominciamo a bilanciare il carbonio:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Nota che questa volta è più facile bilanciare prima gli idrogeni che gli ossigeni:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Ora modifichiamo il coefficiente di O 2 per bilanciare gli ossigeni:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
E l'equazione è già equilibrata.
Esercizio 4
Infine, un'equazione impegnativa sarà bilanciata da tentativi ed errori:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Azoto e ossigeno sono già bilanciati, ma non gli idrogeni:
2H 3H
Proviamo a cambiare il coefficiente di H 2 O e NH 3 :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
3O O
2N 3N
Per tentativi ed errori, variando il coefficiente di NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
E ora gli azotati sono sbilanciati. Qui è conveniente fare un cambiamento improvviso: quintuplicare il coefficiente di N 2 :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Quindi, ci resta da giocare con i coefficienti di NH 3 e NO in modo tale che aggiungano 10 nitrogeni e bilancino contemporaneamente gli atomi di ossigeno e idrogeno. Proviamo questo punteggio:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 H 15H
3O 5O
Tuttavia, gli idrogeni sembrano molto sbilanciati. Pertanto, variando nuovamente i coefficienti:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Nota che ora il lato sinistro ha il doppio dell'ossigeno e dell'idrogeno. A questo punto è sufficiente raddoppiare il coefficiente di H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
E l'equazione è finalmente equilibrata.
Riferimenti
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
- Chimica organica. (Sf). Bilanciamento di equazioni chimiche per tentativi ed errori - Esercizi risolti. Estratto da: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Equazione chimica bilanciata: definizione ed esempi. Studia. Estratto da: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 ottobre 2019). Come bilanciare le equazioni chimiche. Estratto da: thoughtco.com
- Guida allo studio. (11 maggio 2019). Bilanciamento di prova delle reazioni chimiche. Esercizi risolti. Estratto da: quimicaencasa.com
- Università del Colorado Boulder. (2019). Bilanciamento delle equazioni chimiche. Estratto da: phet.colorado.edu