Як зрівняти хімічне рівняння?
Зрівняти хімічне рівняння означає переконатися, що з обох боків стрілки однакова кількість атомів кожного елемента. Це роблять, ставлячи цілі коефіцієнти перед формулами, а ніколи не змінюючи індекси. Наприклад, водень і кисень утворюють воду у зрівняному рівнянні 2H₂ + O₂ → 2H₂O.
Чому рівняння мають бути зрівняні
Хімічне рівняння — це короткий спосіб описати реакцію. Вихідні речовини, які називаються реагентами, пишуть ліворуч, а нові речовини, які називаються продуктами, — праворуч. Стрілка означає «реагують, утворюючи».
У реакції атоми не створюються й не знищуються; вони лише міняються партнерами. Це закон збереження маси, який французький хімік Антуан Лавуазьє продемонстрував ретельними дослідами наприкінці 1700-х років. Кожен атом ліворуч має залишитися й праворуч, тож кількість атомів кожного елемента та загальна маса не змінюються.
Золоте правило: змінюйте коефіцієнти, а не індекси
Коефіцієнт — це число перед формулою. Він показує, скільки молекул або одиниць цієї речовини беруть участь, тож його зміна просто змінює кількість речовини.
Змінювати індекс ніколи не можна, бо це перетворює речовину на іншу. H₂O — це вода, а H₂O₂ — водню пероксид, зовсім інша хімічна речовина.
Покроковий метод
Крок 1: запишіть правильні формули всіх реагентів і продуктів. Крок 2: підрахуйте атоми кожного елемента з обох боків. Крок 3: додавайте коефіцієнти, щоб зрівняти по одному елементу. Починайте з елемента, що входить лише до однієї речовини з кожного боку. Часто допомагає зрівнювати прості речовини, як-от O₂ чи Fe, наостанок, бо зміна їхніх коефіцієнтів не порушує жодного іншого елемента. Крок 4: підрахуйте кожен елемент ще раз. Крок 5: переконайтеся, що коефіцієнти — найменші можливі цілі числа.
Приклад 1: утворення води
Почніть із H₂ + O₂ → H₂O. Ліворуч 2 атоми H і 2 атоми O, а праворуч 2 H і лише 1 O. Поставте 2 перед H₂O, щоб отримати 2 атоми кисню праворуч: H₂ + O₂ → 2H₂O.
Тепер праворуч 4 H, а ліворуч лише 2, тож поставте 2 перед H₂: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Перевірка: по 4 H і 2 O з кожного боку. Рівняння зрівняне.
Маси теж збігаються. Два молі H₂ (4,032 g) плюс один моль O₂ (31,998 g) дають 36,030 g — точно стільки, скільки важать два молі H₂O (2 × 18,015 = 36,030 g).
Приклад 2: горіння метану
Метан CH₄ — головний компонент природного газу. Коли він горить, то реагує з киснем, утворюючи вуглекислий газ і воду: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O.
Вуглець уже зрівняний, по 1 атому з кожного боку. Водень — ні: ліворуч 4, а праворуч 2, тож запишіть 2H₂O. Тепер порахуйте кисень праворуч: 2 у CO₂ плюс 2 у 2H₂O дає 4. Щоб отримати 4 атоми кисню ліворуч, запишіть 2O₂. Зрівняне рівняння — CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, по 1 C, 4 H і 4 O з кожного боку.
Приклад 3: іржавіння заліза
Залізо реагує з киснем, утворюючи залізо(III) оксид: Fe + O₂ → Fe₂O₃. Справжня іржа також містить воду, але це простіше рівняння показує основну реакцію.
Обидва реагенти тут — прості речовини, тож почніть із хитрішого, кисню: O₂ має 2 атоми кисню, а Fe₂O₃ — 3. Найменше число, на яке діляться і 2, і 3, — це 6, тож запишіть 3O₂ (6 атомів кисню) і 2Fe₂O₃ (6 атомів кисню). Тепер праворуч 2 × 2 = 4 атоми заліза, тож запишіть 4Fe ліворуч. Зрівняне рівняння — 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃, по 4 Fe і 6 O з кожного боку.
Головне
- Зрівняне рівняння має однакову кількість атомів кожного елемента з обох боків стрілки.
- Атоми перегруповуються, а не створюються й не знищуються, тож маса зберігається в кожній реакції.
- Зрівнюйте рівняння, змінюючи лише коефіцієнти, бо зміна індексу змінює речовину.
- Зрівнюйте по одному елементу, зазвичай залишаючи прості речовини, як-от O₂ і Fe, наостанок, а потім перерахуйте все.
- Три зрівняні приклади: 2H₂ + O₂ → 2H₂O, CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O і 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃.
Перевірте себе
Три швидкі запитання за цим уроком.
1. Що можна змінювати, коли ви зрівнюєте хімічне рівняння?
Показати відповідь
Коефіцієнти перед формулами — Змінювати можна лише коефіцієнти, бо зміна індексу перетворила б речовину на іншу.2. Який коефіцієнт стоїть перед O₂ у зрівняному рівнянні горіння метану?
Показати відповідь
2 — Продукти містять 4 атоми Оксигену (2 у CO₂ і 2 у 2H₂O), тому зліва потрібно 2O₂.3. Скільки атомів Оксигену в кожній частині рівняння 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃?