ดุลสมการเคมีอย่างไร

ทำไมสมการต้องดุล

สมการเคมีเป็นวิธีสั้น ๆ ในการอธิบายปฏิกิริยา สารเริ่มต้นที่เรียกว่าสารตั้งต้นอยู่ทางซ้าย และสารใหม่ที่เรียกว่าผลิตภัณฑ์อยู่ทางขวา ลูกศรหมายถึง “ทำปฏิกิริยาแล้วได้”

ในปฏิกิริยา อะตอมไม่ได้ถูกสร้างหรือทำลาย เพียงแต่สลับคู่กัน นี่คือกฎทรงมวล ซึ่งอ็องตวน ลาวัวซิเยร์ นักเคมีชาวฝรั่งเศส แสดงให้เห็นด้วยการทดลองอย่างละเอียดในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 1700 ทุกอะตอมทางซ้ายต้องยังอยู่ทางขวา จำนวนอะตอมของแต่ละธาตุและมวลรวมจึงคงเดิม

กฎทอง: เปลี่ยนสัมประสิทธิ์ ไม่เปลี่ยนเลขห้อย

สัมประสิทธิ์คือตัวเลขที่วางไว้หน้าสูตร บอกว่ามีกี่โมเลกุลหรือกี่หน่วยของสารนั้นเข้าร่วม การเปลี่ยนมันจึงเพียงแค่เปลี่ยนปริมาณของสาร

ห้ามเปลี่ยนเลขห้อยเด็ดขาด เพราะจะทำให้สารกลายเป็นสิ่งอื่น H₂O คือน้ำ แต่ H₂O₂ คือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งเป็นสารเคมีที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

วิธีทีละขั้นตอน

ขั้นที่ 1: เขียนสูตรที่ถูกต้องของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ทั้งหมด ขั้นที่ 2: นับอะตอมของแต่ละธาตุทั้งสองข้าง ขั้นที่ 3: ใส่สัมประสิทธิ์เพื่อดุลทีละธาตุ เริ่มจากธาตุที่ปรากฏในสารเพียงชนิดเดียวในแต่ละข้าง การปรับธาตุเดี่ยว เช่น O₂ หรือ Fe เป็นลำดับสุดท้ายมักช่วยได้ เพราะการเปลี่ยนสัมประสิทธิ์ของมันไม่กระทบธาตุอื่น ขั้นที่ 4: นับทุกธาตุอีกครั้ง ขั้นที่ 5: ตรวจให้แน่ใจว่าสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็มที่น้อยที่สุดเท่าที่เป็นไปได้

ตัวอย่างที่ 1: การเกิดน้ำ

เริ่มจาก H₂ + O₂ → H₂O ด้านซ้ายมี H 2 และ O 2 อะตอม แต่ด้านขวามี H 2 และ O เพียง 1 ใส่เลข 2 หน้า H₂O เพื่อให้ได้ออกซิเจน 2 อะตอมทางขวา: H₂ + O₂ → 2H₂O

ตอนนี้ด้านขวามี H 4 แต่ด้านซ้ายมีเพียง 2 จึงใส่เลข 2 หน้า H₂: 2H₂ + O₂ → 2H₂O ตรวจสอบ: H 4 และ O 2 ทั้งสองข้าง ดุลแล้ว

มวลก็สอดคล้องกันด้วย H₂ สองโมล (4.032 g) บวก O₂ หนึ่งโมล (31.998 g) ได้ 36.030 g ตรงกับมวลของ H₂O สองโมลพอดี (2 × 18.015 = 36.030 g)

ตัวอย่างที่ 2: การเผาไหม้มีเทน

มีเทน CH₄ เป็นองค์ประกอบหลักของแก๊สธรรมชาติ เมื่อเผาไหม้ มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

คาร์บอนดุลอยู่แล้ว มี 1 อะตอมทั้งสองข้าง ไฮโดรเจนยังไม่ดุล มี 4 ทางซ้ายและ 2 ทางขวา จึงเขียน 2H₂O ตอนนี้นับออกซิเจนทางขวา: 2 ใน CO₂ บวก 2 ใน 2H₂O ได้ 4 เพื่อให้มีออกซิเจน 4 อะตอมทางซ้าย เขียน 2O₂ สมการที่ดุลแล้วคือ CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O มี C 1, H 4 และ O 4 ทั้งสองข้าง

ตัวอย่างที่ 3: เหล็กเป็นสนิม

เหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเกิดเป็นเหล็ก(III) ออกไซด์: Fe + O₂ → Fe₂O₃ สนิมจริงยังมีน้ำด้วย แต่สมการที่ง่ายกว่านี้แสดงปฏิกิริยาหลัก

สารตั้งต้นทั้งสองในที่นี้เป็นธาตุเดี่ยว จึงเริ่มจากตัวที่ยุ่งยากกว่า คือออกซิเจน: O₂ มีออกซิเจน 2 อะตอม และ Fe₂O₃ มี 3 จำนวนที่น้อยที่สุดที่ทั้ง 2 และ 3 หารลงตัวคือ 6 จึงเขียน 3O₂ (ออกซิเจน 6 อะตอม) และ 2Fe₂O₃ (ออกซิเจน 6 อะตอม) ตอนนี้ด้านขวามีเหล็ก 2 × 2 = 4 อะตอม จึงเขียน 4Fe ทางซ้าย สมการที่ดุลแล้วคือ 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ มี Fe 4 และ O 6 ทั้งสองข้าง