- passos
- Escriure l'equació desbalanceada
- Revisar els coeficients i subíndexs estequiomètrics
- Balancejar primer els àtoms en menor proporció
- Balancejar pels àtoms d'oxigen
- Balancejar finalment els àtoms d'hidrogen
- exemples
- exercicis
- exercici 1
- exercicis 2
- exercici 3
- exercici 4
- referències
El balanceig per tempteig consisteix en un mètode d'assaig i error que busca assegurar que es compleixi la conservació de la matèria en una equació química per a una determinada reacció; és a dir, igualar els números d'àtoms dels reactius i productes. Així, no s'esvairan ni es crearan àtoms del no-res.
Depenent de la pressa, sol ser una operació entretinguda, que reforça els enteniments sobre els coeficients i subíndexs estequiomètrics. Encara que no ho sembli, el balanceig per tempteig implica el domini de molts conceptes, aplicats gairebé de manera inconscient per als que incursionan en la química.
Balancejar per tempteig una equació química és com voler anivellar en l'aire un daltabaix. Imatge de michael maggiore a Pixabay
Per tant, el balancejar s'assembla a l'esforç que es faria per anivellar un daltabaix (o balancí), de tal manera que cap dels extrems caigui cap a un costat mentre l'altre s'eleva. Una balança també il·lustra això a la perfecció.
A mesura que es té experiència, aquest balanceig pot arribar a fer-se inclusivament mentalment, sempre que l'equació química no sigui massa complicada. Un mal balanceig arruïna completament la interpretació d'una reacció, per la qual cosa és indispensable realitzar-lo amb calma per evitar menjar errors.
passos
Escriure l'equació desbalanceada
Independentment de per a què es precisi el balanceig, sempre s'ha de començar tenint a mà l'equació desbalanceada. Així mateix, és important tenir clar els seus elements. Suposem la següent equació química:
A + B → 3C + D
On les espècies A, B, C i D són moleculars. Aquesta equació no pot balancejar perquè no ens diu res respecte als seus àtoms. Es balancegen són els àtoms, no les molècules.
Tant A, B i D, tenen un coeficient estequiomètric d'1, mentre que C de 3. Això significa que 1 molècula o mol d'A reacciona amb una molècula o mol de B, per produir 3 molècules o mols de C, i una molècula o mol de D. Quan vam mostrar els àtoms, introduïm els subíndexs estequiomètrics.
Revisar els coeficients i subíndexs estequiomètrics
Suposem ara la següent equació:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Els subíndexs estequiomètrics ens indiquen quants àtoms de cada element compon una molècula, i es reconeixen perquè són els números més petits a la part dreta d'un àtom. Per exemple, CH 4 té un àtom de carboni (encara que no es col·loqui l'1) i quatre àtoms d'hidrogen.
Balancejar primer els àtoms en menor proporció
D'acord a l'equació desbalanceada anterior, el carboni és l'àtom minoritari: forma part d'un sol reactiu (CH 4) i un sol producte (CO 2). Si s'observa, hi ha un àtom de C tant en el costat dels reactius com en el dels productes.
Balancejar pels àtoms d'oxigen
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
No podem canviar els subíndexs, sinó solament els coeficients estequiomètrics per poder balancejar una equació. Hi ha més oxígens de la part dreta, de manera que vam intentar sumar-li un coeficient a l'O 2:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 O 3O
No volem afectar el coeficient de el CO 2 perquè ens desbalancearía els àtoms de C. Canviem llavors el coeficient de l'H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 O 4O
Balancejar finalment els àtoms d'hidrogen
Un cop hàgim balancejat els àtoms d'oxigen, balanceamos finalment els àtoms d'hidrogen. Diverses vegades aquests queden per si sols balancejats a al final.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 H 4H
I així, l'equació s'ha balancejat per tempteig. L'ordre d'aquests passos no sempre es compleix.
exemples
Es mostren a sota unes equacions balancejades perquè es comprovi que el nombre dels seus àtoms és igual a banda i banda de la fletxa:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
exercicis
Es resoldran a continuació uns exercicis proposats. En alguns d'ells es veurà que a vegades convé trencar l'ordre dels passos i balancejar d'últim l'àtom minoritari.
exercici 1
Balancegi per tempteig la següent equació química:
SO 3 → SO 2 + O 2
1 Sa 1S
3 O 4O
És important recalcar que els coeficients multipliquen els subíndexs per donar-nos el nombre total d'àtoms per a un element. Per exemple, 6N 2 ens dóna un total de 12 àtoms de N.
El sofre de principi ja està balancejat, de manera que prosseguim amb l'oxigen:
3 O 4 O
Ens veiem obligats a canviar-li el coeficient a l'SO 3 per balancejar els oxígens de la banda esquerra:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 El 4 O
2S S
Ara ens interessa balancejar primer els àtoms de sofre abans que els d'oxigen:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 El 6O
Cal notar que els àtoms d'oxígens van quedar per si sols balancejats a al final.
exercicis 2
Balancegi per tempteig la següent equació química:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Els carbonis i oxígens ja estan balancejats, no de la mateixa manera els hidrògens:
6 H 2H
L'únic que hem de fer és modificar-li el coeficient a l'H 2 per tenir més hidrògens a la dreta:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6 H 6H
I l'equació queda totalment equilibrada.
exercici 3
Balancegi per tempteig la següent equació química:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Iniciem balancejant novament el carboni:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Cal notar que aquesta vegada és més fàcil primer balancejar els hidrògens que els oxígens:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Ara sí, vam modificar el coeficient de l'O 2 per balancejar els oxígens:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
I l'equació queda ja balancejada.
exercici 4
Per finalitzar, es balancejarà per tempteig una equació desafiant:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Els nitrogen i oxígens ja estan balancejats, però no els hidrògens:
2 H 3H
Provem canviant el coeficient de l'H 2 O i de NH 3:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6 H 6H
3O O
2N 3N
Per tempteig variem el coeficient de l'NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3No
6 H 6H
3O 3O
2N 5N
I ara se'ns desbalancean els nitrògens. Aquí convé realitzar un canvi brusc: quintuplicar el coeficient de l'N 2:
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3No
10 N 5N
6 H 6H
3O 3O
Així, ens resta jugar amb els coeficients de NH 3 i NO de tal manera que sumen 10 nitrògens i balancegen a el mateix temps els àtoms d'oxigen i hidrogen. Intentem aquest tempteig:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 H 15H
3O 5O
No obstant això, els hidrògens es veuen molt desbalanceados. Per tant, variem novament els coeficients:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Cal notar que ara la banda esquerra té el doble d'oxigen i hidrogen. En aquest punt, n'hi ha prou llavors amb duplicar el coeficient de l'H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
I l'equació queda finalment balancejada.
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Quimica Organica. (Sf). Balanceig d'equacions químiques per tempteig - Exercicis Resolts. Recuperat de: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Balanced Chemical Equation: Definition & Examples. Study. Recuperat de: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 d'octubre de al 2019). How to Balanç Chemical Equations. Recuperat de: thoughtco.com
- Guia d'Estudis. (11 de maig de al 2019). Balanceig per tempteig de reaccions químiques. Exercicis Resolts. Recuperat de: quimicaencasa.com
- University of Colorado Boulder. (2019). Balancing Chemical Equations. Recuperat de: phet.colorado.edu