Tabla de Contenidos
Mỗi phản ứng hóa học liên quan đến một hoặc nhiều chất phản ứng được chuyển thành một hoặc nhiều sản phẩm thông qua quá trình phá vỡ và hình thành liên kết hóa học. Quá trình này được thể hiện bằng văn bản một cách tóm tắt bằng phương trình hóa học.
Giống như quá trình biến đổi xảy ra trong một phản ứng hóa học phải tuân theo một số định luật tự nhiên như định luật bảo toàn vật chất và định luật bảo toàn năng lượng, trong số những quy luật khác, phương trình hóa học cũng phải phản ánh việc tuân thủ các định luật này. Chính vì vậy, việc điều chỉnh hay cân bằng bất kỳ phương trình hóa học nào cũng cần thiết, nhằm đảm bảo vật chất luôn cân bằng ở hai vế của phương trình, tuân theo định luật bảo toàn vật chất.
Ngoài việc bảo toàn khối lượng, điều cần thiết là các nguyên tử cụ thể tham gia phản ứng cũng được bảo toàn, vì các phản ứng hóa học chỉ liên quan đến sự sắp xếp lại các electron hóa trị của nguyên tử, nhưng không liên quan đến sự thay đổi trong hạt nhân của chúng. Vì lý do này, tất cả các nguyên tử có mặt trước khi phản ứng hóa học xảy ra vẫn phải có mặt sau khi nó xảy ra.
Đảm bảo rằng điều này xảy ra chính là mục đích của việc cân bằng một phương trình hóa học. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày ba phương pháp khác nhau để thực hiện cân bằng các phương trình thuộc các loại khác nhau.
Phương pháp 1: Cân bằng phương trình hóa học bằng phép thử và sai
Đây là phương pháp cân bằng phương trình hóa học đơn giản nhất. Đó là phương pháp tuyệt vời để sử dụng bất cứ khi nào chúng ta có mặt của các phản ứng tương đối đơn giản, trong đó không có nhiều chất phản ứng hoặc sản phẩm có chứa các nguyên tố lặp đi lặp lại.
Để hiểu rõ hơn về quá trình cân bằng phương trình bằng phép thử và sai, chúng ta sẽ lấy ví dụ phản ứng đốt cháy của butan (C 4 H 10 ) với sự có mặt của khí oxy (O 2 ) để tạo thành carbon dioxide (CO 2 ) và nước (H 2 HOẶC).
Cân bằng thử nghiệm bao gồm các bước sau:
Bước 1: Viết phương trình hóa học không cân bằng.
Bạn phải viết các chất phản ứng ở bên trái được phân tách bằng dấu + và tất cả các sản phẩm ở bên phải mũi tên phản ứng cũng được phân tách bằng dấu +. Trong ví dụ của chúng tôi, butan và oxy là chất phản ứng trong khi carbon dioxide và nước là sản phẩm:
Chúng tôi phải xác minh rằng tất cả các công thức được viết chính xác, chú ý sử dụng chính xác bất kỳ dấu ngoặc đơn nào có thể có.
Bước 2: Liệt kê tất cả các phần tử ở mỗi vế của phương trình.
Trong bước này, chúng ta phải xác minh rằng không có nguyên tố nào trong chất phản ứng không có trong sản phẩm và ngược lại. Nếu điều này xảy ra, đó là do sai sót trong phương trình ban đầu, có thể là do một số loài tham gia vào phản ứng mà chúng tôi không liệt kê.
| thuốc thử | Các sản phẩm |
| C. | C. |
| h | h |
| HOẶC | HOẶC |
Như có thể thấy trong trường hợp này, tất cả các phần tử đều có mặt ở cả hai vế của phương trình.
Bước 3: Đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở mỗi vế.
Tại thời điểm này, bạn muốn kiểm tra xem phương trình có cân bằng hay không. Nếu đúng như vậy thì không cần phải làm gì nữa. Nếu không, sau đó nó sẽ tiến hành bước tiếp theo.
| thuốc thử | Các sản phẩm |
| C=4 | C=1 |
| H = 10 | H = 2 |
| HOẶC = 2 | HOẶC = 3 |
Như chúng ta có thể thấy, không có yếu tố nào trong ba yếu tố hiện tại (C, H và O) được cân bằng, vì vậy chúng ta chuyển sang bước tiếp theo.
Bước 4: Cân bằng bằng cách thêm các hệ số cân bằng hóa học trước công thức hóa học của các loài khác nhau.
Đây là bước quan trọng nhất. Trước hết phải cân đối hay cân đối từng khoản một. Điều này được thực hiện bằng cách nhân mỗi công thức với một số nguyên thích hợp cân bằng các nguyên tử ở mỗi bên.
Điều quan trọng cần lưu ý là chúng ta không bao giờ nên sửa đổi các chỉ số dưới của các công thức để cân bằng một phương trình, vì điều này sẽ thay đổi công thức và do đó sẽ thay đổi danh tính của chất.
Ngoài ra, chúng ta cũng phải nhớ rằng việc điều chỉnh được thực hiện từng phần tử một, ngay cả khi việc thêm các hệ số vào phương trình sẽ làm thay đổi các phần tử khác. Điều quan trọng là theo thứ tự mà các yếu tố khác nhau được cân bằng. Một số lời khuyên hữu ích là:
- Bất kỳ phần tử nào xuất hiện ở dạng nguyên tố thuần túy ở hai bên của phương trình đều được để lại cuối cùng. Chúng thường không làm thay đổi các yếu tố khác khi chúng ta điều chỉnh chúng. Trong trường hợp ví dụ của chúng tôi, điều này có nghĩa là để oxy xuất hiện dưới dạng oxy nguyên tố trong chất phản ứng cuối cùng.
- Bạn nên bắt đầu với những yếu tố chỉ xuất hiện một lần ở mỗi bên. Những thứ tự lặp lại (chẳng hạn như oxy) thường tự cân bằng bằng cách cân bằng các nguyên tố khác.
- Nếu tại một thời điểm nào đó trong xu hướng chúng ta gặp khó khăn, tốt nhất là xóa các hệ số và bắt đầu lại, lần này bắt đầu với một yếu tố khác.
- Nếu cần, các phân số có thể được sử dụng trong các hệ số trong quá trình cân bằng, miễn là toàn bộ phương trình cuối cùng được nhân với mẫu số để loại bỏ bất kỳ hệ số không nguyên nào.
Trong ví dụ của chúng ta, chúng ta có thể bắt đầu với cả C và H vì cả hai chỉ xuất hiện một lần ở cả hai vế của phương trình. Để cân bằng 4 cacbon của các chất phản ứng, chúng ta phải nhân CO 2 với 4. Ngoài ra, chúng ta cũng nhân nước với 5 để hoàn thành 10 H có trong chất phản ứng.
Như chúng ta có thể thấy, trong các sản phẩm có 13 oxi trong khi trong các chất phản ứng chỉ có 2. Vì không có số nguyên nào được nhân với 2 của 13, nên chúng ta sẽ sử dụng một phân số mà ở mẫu số sẽ có số lượng O mà ta cần (13) còn ở mẫu số ta đặt số O trong phân tử O 2 (2). Do đó, chúng tôi đặt dưới dạng hệ số 13/2:
| thuốc thử | Các sản phẩm |
| C=4 | C = 4×1= 4 |
| H = 10 | H = 2 x 5 = 10 |
| 0 = 2 x 13/2 = 13 | HOẶC = 4×2 + 5×1 = 13 |
Tại thời điểm này, phương trình đã cân bằng, nhưng nó có hệ số phân số, vì vậy bây giờ chúng ta nhân toàn bộ phương trình với 2 (mẫu số của phân số):
Tương ứng với phương trình cân bằng chính xác.
Bước 5: Kiểm tra lại tất cả các yếu tố, cũng như điện tích.
Một lần nữa chúng ta đếm tất cả các nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai vế của phương trình. Điều quan trọng nữa là phải xác minh rằng tổng điện tích ở cả hai vế của phương trình cũng bằng nhau, vì điều kiện bảo toàn điện tích cũng phải được thỏa mãn.
Phương pháp 2: Phù hợp đại số
Phương pháp điều chỉnh hoặc cân bằng đại số bao gồm việc giải bài toán cân bằng bằng phương pháp đại số tuyến tính, nghĩa là giải một hệ phương trình tuyến tính có liên quan với nhau để tìm tất cả các hệ số cân bằng hóa học dưới dạng ẩn số.
Phương pháp này hoạt động cho cả phương trình đơn giản và phức tạp, chẳng hạn như cân bằng phương trình của phản ứng oxi hóa – khử.
Chúng ta sẽ lấy ví dụ về phản ứng giữa ion permanganat và ion iotua để tạo ra cation mangan (II), iot phân tử và nước trong môi trường axit (nghĩa là có mặt ion H + ) . Phương trình chưa điều chỉnh là:
Các bước để cân bằng phương trình này bằng phương pháp đại số là:
Bước 1: Thêm một chữ cái khác làm hệ số cho tất cả các loại hóa chất có mặt.
Đó có thể là các chữ cái a, b, c,… hoặc có thể sử dụng các chữ cái cuối cùng của bảng chữ cái: x, y, z,…
Bước 2: Viết phương trình cân bằng khối lượng và cân bằng điện tích.
Bước này bao gồm việc viết một hệ phương trình có ẩn số là các hệ số cân bằng hóa học. Các phương trình tương ứng với phạm vi của từng nguyên tố riêng biệt, cộng với sự cân bằng điện tích của phương trình hóa học:
Bước 3: Giải hệ phương trình
Có thể thấy, chúng ta có 6 ẩn số, nhưng chỉ có 5 phương trình độc lập. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ phải tự gán giá trị cho một trong những ẩn số để có được tất cả những ẩn số khác. Điều này được mong đợi vì có vô số tổ hợp các hệ số cân bằng hóa học, cả số nguyên và phân số, sẽ dùng để cân bằng phương trình. Tuy nhiên, chỉ một trong những giải pháp đó sẽ là giải pháp có hệ số nguyên thấp nhất.
Những loại hệ phương trình này rất dễ giải quyết bằng cách thay thế, mặc dù bất kỳ phương pháp nào cũng được. Trong trường hợp của chúng tôi, trước tiên chúng tôi sẽ thay thế phương trình (1) thành tất cả các phương trình khác
Bây giờ chúng ta thế f = 4d từ phương trình (2) vào tất cả các phương trình khác:
Tiếp theo, ta thay (3) và (4) vào (5) được:
Bây giờ chúng ta phải gán một giá trị tùy ý cho biến d . Với điều này, chúng ta sẽ có giá trị của e và của c, v.v. Thông thường, biến đầu tiên được gán giá trị là 1 để làm cho mọi thứ dễ dàng hơn, nhưng vì trong trường hợp này d được nhân với 5/2, tốt hơn là chọn d = 2 để e trở thành một số nguyên:
Bây giờ với d và e , chúng ta quay lại các phương trình để tính phần còn lại của các hệ số:
Tóm lại, các hệ số là a = 2 ; b = 10 ; c = 16 ; d = 2 ; e = 5 ; f = 8. Khi đó phương trình đã cân bằng là:
Bước 4: Xác minh rằng phương trình đã cân bằng
Đếm các nguyên tử của mỗi nguyên tố, chúng ta có thể xác minh rằng có:
- 2 nguyên tử Mn ở mỗi bên.
- 8 nguyên tử oxy ở mỗi bên.
- 10 nguyên tử iốt ở mỗi bên.
- 16 nguyên tử hydro ở mỗi bên.
- Có tổng điện tích +4 ở phía bên trái giống như phía bên phải.
Người giới thiệu
Chang, R. (2021). Hóa học ( tái bản lần thứ 11 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.
MIQ: Cân Bằng Phương Trình Hóa Học . (2020, ngày 7 tháng 12). khuôn viên.mdp.edu.ar. https://campus.mdp.edu.ar/agrarias/mod/page/view.php?id=3906
Regalado-Méndez, A., Delgado-Vidal, FK, Martínez-López, RE, & Peralta-Reyes, E. (2014). CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC TÍCH HỢP CÁC MÔN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG, ĐẠI SỐ TUYẾN TÍNH VÀ TIN HỌC: PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP CHỦ ĐỘNG. Giáo dục đại học , 7 (2), 29–40. https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-50062014000200005
Timur: thành viên Planetcalc. (2020). Máy tính trực tuyến: Cân bằng phương trình hóa học . Hành tinhCalc. https://es.planetcalc.com/6335/
Đại học Guanajuato. (nd). LỚP 2 – CÂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ . OA.UGTO.MX. https://oa.ugto.mx/oa/oa-rg-0001375/clase_2__balanceo_por_el_mtodo_algebraico.html
