Egalizarea ecuațiilor chimice: pași și exemple

Egalizezi o ecuație chimică alegând coeficienți astfel încât fiecare element să aibă același număr de atomi în stânga și în dreapta săgeții. Modifici numerele din fața formulelor, nu indicii din formule. La final, scrii de regulă cel mai mic raport de numere întregi pozitive și verifici toate elementele.

O ecuație neegalizată îți spune ce substanțe participă și ce produși sunt indicați. Coeficienții adaugă raportul cantitativ. În acest articol, formulele sunt date, iar exercițiile se rezolvă pe hârtie. Nu sunt instrucțiuni pentru realizarea reacțiilor și nu prezic singure dacă o transformare are loc în anumite condiții.

De ce nu ai voie să schimbi indicii?

În formula O₂, indicele 2 arată doi atomi de oxigen într-o moleculă. Scrierea 3O₂ indică trei asemenea molecule, adică șase atomi de oxigen în total. Dacă ai înlocui O₂ cu O₃ pentru a potrivi numărătoarea, ai schimba substanța din ecuație.

Coeficientul multiplică întreaga formulă. De exemplu, 2NH₃ înseamnă doi atomi de azot și șase de hidrogen. Nu înseamnă doi atomi de azot și numai trei de hidrogen. În cazul compușilor ionici, numeri unități de formulă, nu presupui că există molecule izolate.

Această distincție și regula conservării atomilor sunt explicate în lecția OpenStax despre scrierea și egalizarea ecuațiilor. Exemplele de mai jos folosesc propria succesiune de verificări, pentru a vedea de unde apare fiecare coeficient.

Exemplul 1: azot și hidrogen

Pornim de la schema N₂ + H₂ → NH₃. Construiește un inventar înainte să alegi numere. În stânga sunt doi atomi de azot și doi de hidrogen; în dreapta, un atom de azot și trei de hidrogen.

Pui coeficientul 2 în fața NH₃ pentru a avea doi atomi de azot și în dreapta. Această modificare aduce însă șase atomi de hidrogen în produși. În stânga ai nevoie de trei molecule H₂ pentru a avea tot șase atomi:

$$\mathrm{N_2+3H_2\rightarrow2NH_3}.$$

Element	Stânga	Dreapta
N	2	2 × 1 = 2
H	3 × 2 = 6	2 × 3 = 6

Verificarea nu se oprește după azot. Coeficientul pus la NH₃ a schimbat simultan numărătoarea pentru două elemente. Când modifici un coeficient, recalculează toate contribuțiile formulei respective.

Exemplul 2: de unde apar coeficienții 4, 3 și 2?

Pentru schema Al + O₂ → Al₂O₃, oxigenul apare în grupuri de doi atomi în stânga și de trei în dreapta. Cel mai mic total comun este șase. Alegi 3O₂ și 2Al₂O₃.

În cele două unități de formulă Al₂O₃ ai patru atomi de aluminiu, deci coeficientul aluminiului devine 4:

$$\mathrm{4Al+3O_2\rightarrow2Al_2O_3}.$$

Controlul este Al: 4 în ambele părți; O: $3\times2=2\times3=6$. Nu ai schimbat formula oxidului și nu ai „împărțit” un atom pentru a ajusta rezultatul.

Poți obține același raport prin litere. Dacă ai coeficienții $a$, $b$ și $c$, conservarea aluminiului cere $a=2c$, iar a oxigenului cere $2b=3c$. Alegerea $c=2$ dă $a=4$ și $b=3$. Dacă ai alege $c=4$, ai obține raportul dublu 8:6:4, corect ca numărătoare, dar care se poate simplifica.

Ce faci dacă apare un coeficient fracționar?

În calculul intermediar pentru aluminiu ai putea porni cu un singur Al₂O₃. Atunci ai nevoie de 2Al și de 3/2 O₂. Raportul poate fi transformat într-unul întreg înmulțind toți coeficienții cu 2: obții 4, 3 și 2.

Fracția intermediară exprimă un raport de cantități; nu descrie o jumătate de atom. Nu înmulți doar coeficientul fracționar, fiindcă ai strica bilanțul celorlalte elemente. Coeficientul 1 este de obicei omis din scriere, dar rămâne prezent în calculele tale.

Exemplul 3: parantezele multiplică fiecare element

Schema dată este Ca(OH)₂ + H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + H₂O. Mai întâi citim formulele. În Ca(OH)₂ sunt un Ca, doi O și doi H. În Ca₃(PO₄)₂ sunt trei Ca, doi P și opt O.

Fixăm coeficientul produsului Ca₃(PO₄)₂ la 1. Pentru cei trei atomi de calciu avem nevoie de 3Ca(OH)₂. Pentru cei doi atomi de fosfor avem nevoie de 2H₃PO₄. Acum numărăm hidrogenul din stânga: $3\times2+2\times3=12$. În dreapta, cei 12 atomi de hidrogen cer 6H₂O.

$$\mathrm{3Ca(OH)_2+2H_3PO_4\rightarrow Ca_3(PO_4)_2+6H_2O}.$$

Controlăm oxigenul, care apare în toate formulele: în stânga avem $3\times2+2\times4=14$; în dreapta avem $1\times8+6\times1=14$. Calciul este 3 la 3, fosforul 2 la 2, hidrogenul 12 la 12. Ecuația este egalizată.

Dacă scrii 6 în loc de 14 la verificarea oxigenului din stânga, ai numărat doar prima substanță. Un tabel separat pentru fiecare element reduce această greșeală. Pentru calculele cu grupări, regula este aceeași ca la paranteze și ordinea operațiilor: factorul din afara grupării se aplică tuturor termenilor din ea.

Exemplul 4: verifici o propunere, nu o accepți din privire

Cineva propune Na₂CO₃ + HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O. Sodiul este echilibrat: doi atomi în fiecare parte. Carbonul este și el echilibrat. Totuși, în stânga este un atom de clor, iar în dreapta sunt doi. Și hidrogenul este 1 la 2.

Corecția este coeficientul 2 în fața HCl:

$$\mathrm{Na_2CO_3+2HCl\rightarrow2NaCl+CO_2+H_2O}.$$

Verifici toate elementele: Na 2 la 2, C 1 la 1, O 3 la $2+1$, H 2 la 2 și Cl 2 la 2. Un singur coeficient a corectat două dezechilibre, dar verificarea completă rămâne necesară.

Acest exercițiu este potrivit dacă recunoști formulele, dar pierzi elemente la numărare. Dacă vrei feedback pe încercarea ta, poți compara anunțurile profesorilor de chimie și trimite tabelul atomilor împreună cu ecuația propusă.

Coeficienții arată și raportul maselor?

Nu direct. În ecuația azotului, raportul 1:3:2 este un raport între cantitățile de substanță, exprimate în moli, sau între numerele entităților corespunzătoare. Nu înseamnă că un gram de azot reacționează cu trei grame de hidrogen.

Pentru trecerea la mase ai nevoie de masele molare. Iar pentru a calcula cât produs se obține efectiv, trebuie să cunoști reactanții disponibili și ipotezele despre desfășurarea reacției. Secțiunea OpenStax despre stoichiometrie explică această utilizare a raporturilor. Egalizarea este punctul de pornire, nu întregul calcul al unei probe reale.

Ce verifici înainte să închei?

1. Fiecare formulă chimică a rămas cea din enunț.
2. Coeficientul multiplică toți atomii formulei.
3. Pentru fiecare element, totalul din stânga este egal cu totalul din dreapta.
4. Dacă toți coeficienții au un divizor comun mai mare decât unu, îi simplifici împreună.

Pentru ecuațiile ionice trebuie verificată și conservarea sarcinii electrice; exemplele de aici sunt scrise cu formule neutre. Nu transfera automat o verificare care numără numai atomii la o ecuație cu ioni sau electroni.

Este greșită ecuația dacă toți coeficienții sunt dublați?

Numărul de atomi rămâne echilibrat, însă forma uzuală cerută la exerciții folosește cel mai mic raport întreg. Împarte toți coeficienții la același divizor, apoi controlează din nou ecuația.

Egalizarea demonstrează că reacția se produce?

Nu. Ea verifică bilanțul formal al ecuației date. Condițiile, viteza și întinderea unei reacții sunt alte întrebări. Pentru recapitulări care separă formula de condițiile ei de folosire, continuă cu articolele de științe.