Om een chemische vergelijking in de chemie in evenwicht te brengen, moet je de wet van behoud van massa volgen, die bepaalt dat de totale molaire massa van de reactanten gelijk moet zijn aan de totale molaire massa van de producten. Dit wordt gedaan door numerieke coëfficiënten te schrijven om aan te geven hoeveel mol van elke stof aanwezig is tijdens a chemische reactie.
Het is belangrijk op te merken dat u alleen gehele getallen kunt gebruiken bij het balanceren van vergelijkingen in de chemie. Een uitgebalanceerde chemische vergelijking met hele getallen als coëfficiënten dient als standaard voor het berekenen van het aandeel van dezelfde stoffen met variabele hoeveelheden. Dit is erg handig bij analytische laboratoriumexperimenten en bij chemische fabricage.
Lees verder voor meer informatie over chemische vergelijkingen en hoe u een vergelijking in de chemie in evenwicht kunt brengen.
Wat zijn chemische vergelijkingen?
Chemische vergelijkingen zijn symbolische weergaven van ideale chemische reacties. Ze bevatten meestal de symbolen van de elementen in chemische formules, die meestal worden geschreven met numerieke coëfficiënten die eraan voorafgaan om ervoor te zorgen dat de chemische vergelijking in evenwicht is.
Chemische vergelijkingen bevatten waar van toepassing ook plustekens, bijvoorbeeld wanneer er twee of meer reactanten of twee of meer producten zijn. De reactanten staan aan de linkerkant van de vergelijking terwijl de producten aan de rechterkant staan.
Een pijlsymbool (in plaats van een gelijk aan symbool) wordt normaal gesproken gebruikt om de reactanten van de producten te scheiden. Hoewel de pijl meestal in de richting van de producten wijst, bevat een chemische vergelijking soms twee pijlen die in beide richtingen wijzen. Dit duidt op dynamisch evenwicht, wat betekent dat de reactie beide kanten op gaat.
Andere notaties kunnen ook boven de pijl worden geschreven om de aanwezigheid van een katalysator aan te geven, terwijl kleine letters tussen haakjes achter de subscripts de toestand of fase van materie aangeven, bijvoorbeeld vast, vloeibaar of gas.
Hier is een eenvoudig voorbeeld van een chemische vergelijking die de reactie weergeeft tussen waterstof en zuurstof, die zich vormt water.
2 uur2 + O2 → 2 uur2O
De uitgebalanceerde chemische vergelijking geeft aan dat twee mol diatomische waterstof moet reageren met één mol diatomische zuurstof om twee mol water te produceren.
Evenwichtsvergelijkingen in de chemie
Evenwichtsvergelijkingen in de chemie zijn vergelijkbaar met boekhouding of boekhouding in de financiële wereld; de creditzijde moet gelijk zijn aan de debetzijde. Dit is cruciaal voor het vaststellen van de standaard ideale proportionele relatie tussen de reactanten en producten op basis van de wet van behoud van massa.
De basisaannames bij het balanceren van chemische vergelijkingen zijn de volgende:
- De wet van behoud van massa – dit stelt dat “massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd” in chemische reacties, dus de totale massa van de reactanten is gelijk aan de totale massa van de producten
- De betrokken stoffen zijn 100% zuiver – in daadwerkelijke experimenten zou het zeer moeilijk of zelfs vrijwel onmogelijk zijn om 100% zuivere reactanten te verkrijgen; er zullen altijd wat verontreinigingen of onzuiverheden zijn. In chemische vergelijkingen kun je echter theoretisch aannemen dat de reactanten absoluut zuiver zijn
- De reactie vindt plaats onder standaard voorwaarden – de standaardomstandigheden verwijzen naar de temperatuur, druk en concentratie van de reactanten. Dit zijn respectievelijk 25°C, 1 atm en 1M.
Voorbeelden van chemische vergelijkingen
Niet alle chemische vergelijkingen zijn geschreven als uitgebalanceerde chemische reacties als het gaat om elementen of moleculen. Sommige zijn halve vergelijkingen, zoals die voor elektrochemische reacties in batterijen.
Hier zijn enkele voorbeelden:
- Zn = Zn2+ + 2e– (oxidatie reactie)
- 2 uur+ + 2e– = H2 (reductie reactie)
- HCl + NaOH → NaCl + H2O (zuur-base neutralisatie)
- 6CO2 + 6 uur2O + licht → C6H12O6 + 6O2 (fotosynthese)
- C12H22O11 (s) + H2DUS4 (aq) + 1/2 O2 (g) → 11C (s) + CO2 (g) + 12H2O (g) + SO (uitdroging van sucrose)
- 2Na + Cl2 → 2NaCl
- CH4 + 2O2 → 2 uur2O + CO2 (volledige verbranding van methaan)
Stappen om een chemische vergelijking in evenwicht te brengen
In de meeste gevallen is het balanceren van chemische vergelijkingen een kwestie van vallen en opstaan. Er kan een zekere mate van intuïtie bij betrokken zijn, maar je kunt ook methodisch te werk gaan. Simpel gezegd, het gaat erom ervoor te zorgen dat de overeenkomstige coëfficiënten resulteren in een gelijk aantal atomen aan beide kanten van de vergelijking.
Hier zijn enkele stappen die u kunt volgen om chemische vergelijkingen in evenwicht te brengen:
- Stap 1: Schrijf de reactanten en de producten op.
- Stap 2: Tel het aantal atomen aan beide kanten van de vergelijking. Als ze al gelijk zijn, is het niet nodig om de vergelijking in evenwicht te brengen. Als dit echter niet het geval is, moet u doorgaan naar de volgende stap.
- Stap 3: Misschien wilt u het aantal atomen in een tabel zetten voor een gemakkelijke vergelijking. Het is belangrijk dat u de subscripts niet wijzigt, omdat hierdoor automatisch de chemische identiteit van de betrokken stoffen verandert.
- Stap 4: Wijzig de numerieke coëfficiënten met betrekking tot de atomen of groepen atomen. Er kunnen enkele gevallen zijn waarin atomen bij elkaar zijn gegroepeerd. In plaats van ze individueel te behandelen, kun je ze als groepen behandelen.
- Stap 5: Herhaal stap 2. Als de vergelijking nog steeds niet in evenwicht is, moet u andere coëfficiënten proberen.
De hierboven beschreven stappen volgen de traditionele “trial and error”-methode. Een andere manier om een chemische vergelijking in evenwicht te brengen, is echter door de algebraïsche methode. Hoewel vergelijkbaar met de methode van vallen en opstaan, omvat het enige basisalgebra voor het toewijzen van symbolen aan de onbekende coëfficiënten.
Als u bijvoorbeeld de chemische vergelijking C wilt balanceren6H12O6 + O2 → CO2 + H2O, volg deze stappen:
Overzicht
Het in evenwicht brengen van chemische vergelijkingen is om twee hoofdredenen belangrijk: het stelt ons in staat om vergelijkingen te maken in analytische experimenten en het helpt bij de efficiëntie bij de productie. De belangrijkste methoden voor het balanceren van chemische vergelijkingen zijn de traditionele “trial and error”-techniek en de algebraïsche methode.
