Как уравнять химическое уравнение?

Почему уравнения должны быть уравнены

Химическое уравнение — это краткий способ описать реакцию. Исходные вещества, называемые реагентами, записывают слева, а новые вещества, называемые продуктами, — справа. Стрелка означает «реагируют с образованием».

В реакции атомы не создаются и не уничтожаются, а лишь меняются партнёрами. Это закон сохранения массы, который французский химик Антуан Лавуазье доказал тщательными опытами в конце 1700-х годов. Каждый атом слева должен остаться и справа, поэтому число атомов каждого элемента и общая масса остаются прежними.

Золотое правило: меняйте коэффициенты, а не индексы

Коэффициент — это число, стоящее перед формулой. Он показывает, сколько молекул или формульных единиц этого вещества участвует в реакции, поэтому его изменение просто меняет количество вещества.

Менять индекс никогда нельзя, потому что тогда вещество превращается в другое. H₂O — это вода, а H₂O₂ — пероксид водорода, совершенно другое вещество.

Пошаговый метод

Шаг 1: запишите правильные формулы всех реагентов и продуктов. Шаг 2: сосчитайте атомы каждого элемента с обеих сторон. Шаг 3: добавляйте коэффициенты, уравнивая по одному элементу. Начните с элемента, который входит только в одно вещество с каждой стороны. Часто помогает уравнивать простые вещества, такие как O₂ или Fe, в последнюю очередь, потому что изменение их коэффициентов не нарушает баланс других элементов. Шаг 4: сосчитайте каждый элемент ещё раз. Шаг 5: убедитесь, что коэффициенты — наименьшие возможные целые числа.

Пример 1: получение воды

Начнём с H₂ + O₂ → H₂O. Слева 2 атома H и 2 атома O, а справа 2 H и только 1 O. Поставьте 2 перед H₂O, чтобы справа было 2 атома кислорода: H₂ + O₂ → 2H₂O.

Теперь справа 4 H, а слева только 2, поэтому поставьте 2 перед H₂: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Проверка: по 4 H и 2 O с каждой стороны. Уравнено.

Массы тоже сходятся. Два моля H₂ (4,032 г) плюс один моль O₂ (31,998 г) дают 36,030 г, ровно столько же, сколько масса двух молей H₂O (2 × 18,015 = 36,030 г).

Пример 2: горение метана

Метан CH₄ — главный компонент природного газа. При горении он реагирует с кислородом, образуя углекислый газ и воду: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O.

Углерод уже уравнен: по 1 атому с каждой стороны. Водород — нет: слева 4, справа 2, поэтому запишите 2H₂O. Теперь сосчитайте кислород справа: 2 в CO₂ плюс 2 в 2H₂O дают 4. Чтобы получить 4 атома кислорода слева, запишите 2O₂. Уравненное уравнение: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, по 1 C, 4 H и 4 O с каждой стороны.

Пример 3: ржавление железа

Железо реагирует с кислородом, образуя оксид железа(III): Fe + O₂ → Fe₂O₃. Настоящая ржавчина содержит ещё и воду, но это более простое уравнение показывает основную реакцию.

Оба реагента здесь — простые вещества, поэтому начните с более сложного, кислорода: в O₂ 2 атома кислорода, а в Fe₂O₃ — 3. Наименьшее число, на которое делятся и 2, и 3, — это 6, поэтому запишите 3O₂ (6 атомов кислорода) и 2Fe₂O₃ (6 атомов кислорода). Теперь справа 2 × 2 = 4 атома железа, поэтому запишите 4Fe слева. Уравненное уравнение: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃, по 4 Fe и 6 O с каждой стороны.