איך מאזנים משוואה כימית?

מדוע משוואות חייבות להיות מאוזנות

משוואה כימית היא דרך קצרה לתאר תגובה. החומרים ההתחלתיים, הנקראים מגיבים, נכתבים בצד שמאל, והחומרים החדשים, הנקראים תוצרים, בצד ימין. החץ פירושו "מגיבים ויוצרים".

בתגובה, אטומים אינם נוצרים ואינם נהרסים; הם רק מחליפים בני זוג. זהו חוק שימור המסה, שהכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה הדגים בניסויים קפדניים בסוף המאה ה-18. כל אטום בצד שמאל חייב להיות עדיין בצד ימין, ולכן מספר האטומים של כל יסוד, והמסה הכוללת, נשארים זהים.

כלל הזהב: משנים מקדמים, לא כתבים תחתיים

מקדם הוא מספר המוצב לפני נוסחה. הוא אומר לכם כמה מולקולות או יחידות של אותו חומר לוקחות חלק, ולכן שינויו פשוט משנה את כמות החומר.

שינוי כתב תחתי אסור לעולם, כי הוא הופך את החומר למשהו אחר. H₂O הוא מים, אבל H₂O₂ הוא מי חמצן, חומר כימי שונה לגמרי.

שיטה צעד אחר צעד

צעד 1: כותבים את הנוסחאות הנכונות של כל המגיבים והתוצרים. צעד 2: סופרים את האטומים של כל יסוד בשני הצדדים. צעד 3: מוסיפים מקדמים כדי לאזן יסוד אחד בכל פעם. מתחילים ביסוד שמופיע בחומר אחד בלבד בכל צד. לעיתים קרובות כדאי להתאים יסודות בודדים, כמו O₂ או Fe, אחרונים, כי שינוי המקדמים שלהם אינו מפר את האיזון של יסוד אחר. צעד 4: סופרים שוב כל יסוד. צעד 5: מוודאים שהמקדמים הם המספרים השלמים הקטנים ביותר האפשריים.

דוגמה 1: יצירת מים

מתחילים עם H₂ + O₂ → H₂O. בצד שמאל יש 2 אטומי H ו-2 אטומי O, אבל בצד ימין יש 2 H ורק O אחד. מציבים 2 לפני H₂O כדי לקבל 2 אטומי חמצן בצד ימין: H₂ + O₂ → 2H₂O.

עכשיו בצד ימין יש 4 H, אבל בשמאל רק 2, ולכן מציבים 2 לפני H₂: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. בדיקה: 4 H ו-2 O בכל צד. המשוואה מאוזנת.

גם המסות מתאימות. שני מולים של H₂ (4.032 g) ועוד מול אחד של O₂ (31.998 g) נותנים 36.030 g, בדיוק המסה של שני מולים של H₂O (2 × 18.015 = 36.030 g).

דוגמה 2: שריפת מתאן

מתאן, CH₄, הוא המרכיב העיקרי של גז טבעי. כשהוא נשרף, הוא מגיב עם חמצן ויוצר פחמן דו-חמצני ומים: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O.

פחמן כבר מאוזן, עם אטום אחד בכל צד. מימן לא: יש 4 בשמאל ו-2 בימין, ולכן כותבים 2H₂O. עכשיו סופרים חמצן בצד ימין: 2 ב-CO₂ ועוד 2 ב-2H₂O נותנים 4. כדי לקבל 4 אטומי חמצן בצד שמאל, כותבים 2O₂. המשוואה המאוזנת היא CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, עם C 1, 4 H ו-4 O בכל צד.

דוגמה 3: חלודת ברזל

ברזל מגיב עם חמצן ויוצר ברזל(III) חמצני: Fe + O₂ → Fe₂O₃. בחלודה אמיתית יש גם מים, אבל המשוואה הפשוטה יותר הזאת מראה את התגובה העיקרית.

שני המגיבים כאן הם יסודות בודדים, ולכן מתחילים בקשה יותר, חמצן: ב-O₂ יש 2 אטומי חמצן וב-Fe₂O₃ יש 3. המספר הקטן ביותר ש-2 ו-3 מתחלקים בו הוא 6, ולכן כותבים 3O₂ (6 אטומי חמצן) ו-2Fe₂O₃ (6 אטומי חמצן). בצד ימין יש עכשיו 2 × 2 = 4 אטומי ברזל, ולכן כותבים 4Fe בצד שמאל. המשוואה המאוזנת היא 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃, עם 4 Fe ו-6 O בכל צד.