化学方程式は、化学と科学全体のかなりの部分を占めています。つまり、化学方程式のバランスをとるのに時間を費やすことになります。分数や代数の問題と同様に、これらの方程式を適切に使用するにはバランスを取る必要があります。通常、学生は 8 年生の理科の授業で化学方程式の書き方を学びますが、授業より先に進みたい場合、または復習が必要な場合は、化学方程式のバランスをとる方法を今すぐ学ぶのに役立ついくつかの簡単な手順を次に示します。 .
化学式とは
まず、化学式とは？簡単に言えば、この式は化学反応中に何が起こるかを示したものです。矢印で区切られた 2 組の化学記号があります。左側には、反応に関与する反応物または要素があります。右側には、生成物または反応の最終結果があります。表示されるほとんどの化学式はバランスが取れていません。さびを生成する反応のこの方程式は完璧な例です:
Fe + O₂ →Fe₂O₃
反応物は常にプラス記号で区切られており、それらが現在別の要素であることを示しています。バランスのとれた方程式は、質量保存の法則の要件を満たすために必要な成分の正確な数を把握するのに役立ちます。
質量保存の法則
質量保存の法則は単純で複雑です。閉じた系では、物質は創造も破壊もできず、変化するだけであると述べています。上の酸化鉄の方程式を見てください。アンバランスです。最初は鉄 1 つと酸素 2 つですが、最終的には鉄 2 つと酸素 3 つになります。質量保存の法則に従うと、これは機能しません。
化学反応には 6 つの異なる種類があり、化学反応式のバランスを取る基本はそれぞれ同じです。簡単にするために、燃焼反応を見てみましょう — 方程式に小さな火を導入するのが好きではない人はいますか?
ステップ 1 — 要素を特定する
この演習では、バーベキュー グリルでプロパンガスを燃やして二酸化炭素と水を生成するときに起こる化学反応を見ていきます。アンバランスなフォーミュラは次のようになります:
C₃H₈ + O₂ →H₂O + CO₂
最初のステップは、この反応に存在する元素を特定することです。この場合、炭素 (C)、水素 (H)、酸素 (O) があります。 . C3H8 はプロパンであり、酸素は大気中に存在し、プロパンが燃焼するために必要です。バランスのとれた式の各辺の要素数を書き留めてください。
この式の反応物側には、3 つの炭素原子、8 つの水素原子、および 2 つの酸素原子があります。製品側では、1 つの炭素、2 つの水素、3 つの酸素があります。
水素と酸素は非常に多くの方程式に存在するため、これらのバランスは最後にとられます。
ステップ 2 — 係数を変更する
化学式のバランスをとっているときは、各要素の右側にある小さな数字である下付き文字を変更することはありません.方程式のバランスをとるために必要なことは、各コンポーネントに係数を追加することです — 各部分の左側に数値を追加します.
まず、炭素のバランスを取る必要があります。 CO₂ — 3 CO₂ — に係数 3 を加えると、炭素原子の数が 3 に、酸素分子の数が 6 に増えます。これは、酸素の添え字である 2 に係数 3 を掛けることで得られます。
方程式は次のようになります:
C₃H₈ + O₂ →H₂O + 3 CO₂
ステップ 3 — ステップ 2 を繰り返します
次のステップは、ステップ 2 を繰り返し、方程式を完全にバランスさせるために係数を追加し続けることです。残っているのは水素と酸素だけなので、これら 2 つの要素のバランスを取る作業に進んでも問題ありません。
水素のバランスをとるには、式の反応物側に 8 つの水素原子があるため、水素原子の数を 2 から 8 に増やすには係数 4 が必要です。係数 4 に水素の添字 2 を掛けます。 .
方程式は次のようになります:
C₃H₈ + O₂ → 4 H₂O + 3 CO₂
次に、生成物側には 10 個の酸素原子があり、反応物側には 2 個しかないため、酸素のバランスを取る必要があります。これは、反応物側の酸素分子の前に 5 の係数を追加することで簡単に調整できます — 5 の係数に 2 の添え字を掛けると、10 個の酸素原子が得られます。
プロパンを燃焼させるための完全にバランスの取れた方程式は次のようになります:
C₃H₈ + 5 O₂ → 4 H₂O + 3 CO₂
これで、式の両辺に 3 つの炭素原子、8 つの水素原子、10 の酸素原子が含まれます。
ステップ 4 — 作業内容を確認する
他の数学の方程式と同様に、化学方程式のバランスをとる最後の段階は作業をチェックすることです。計算をもう一度見直して、すべてが合計されていることを確認してください。これで完了です。 4 つの簡単なステップで、方程式のバランスが取れます。
まとめ
化学式のバランスを取る方法を知ることは、化学の大きな部分であり、あなたが思っているほど複雑ではありません.式の各要素の原子数を識別する添字を変更することは決してないことに注意してください。方程式の各成分の前に追加された係数は、方程式が質量保存の法則の要件を満たしていることを確認するために必要なツールです。
すべては質量保存の法則に帰着しますが、方程式のバランスを保つ必要があるのはそれだけではありません。化学実験の実行を計画している場合、式のバランスを取ることで、バランスの取れた反応を作成するために必要な各要素の量の基本的なアイデアが得られます.たとえば、水素と酸素で水分子を構築している場合、方程式は次のようになります。
H₂ + O₂ → H₂O
いま話したことを思い出すと、この式が不均衡であることがわかります。 2 つの酸素と 2 つの水素で始まり、2 つの水素と 1 つの酸素で終わります。
この方程式のバランスの取れたバージョンは次のようになります:
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
これは、2 つの水分子を形成するバランスのとれた反応を作り出すために、2 倍の量の水素、合計 4 つの原子が必要であることを示しています。そのバランスをとるために私たちが取った手順に従っていただけますか?
この 4 つのステップを覚えるだけで、すぐにバランスの専門家になります。
