Uzgadnianie równań chemicznych

Sztuka uzgadniania (bilansowania) równań chemicznych

Tak samo jak sprawa mola, uzgadnianie (bilansowanie) równań reakcji chemicznych

Tak samo jak sprawa mola, uzgadnianie (bilansowanie) równań reakcji chemicznych

jest jedną z tych idei, których warto się nauczyć na początku przygody z chemią.

Ten temat przysparza uczniom kłopotów,

chociaż tak naprawdę to dość prosta sprawa.

Wydaje mi się, że trudnością tutaj jest fakt,

że uzgadnianie równań jest jak rzemiosło - musisz poćwiczyć, żeby być w tym dobrym.

Ale zanim zaczniemy mówić o uzgadnianiu równań chemicznych,

musimy się zastanowić, co to jest równanie chemiczne.

Mam tutaj kilka przykładów,

a jeszcze więcej zostawiłem na dalszą część filmu.

Zasadniczo równanie chemiczne opisuje reakcję chemiczną.

Masz na przykład glin.

Masz do tego gazowy tlen (dwuatomową cząsteczkę tlenu).

I w wyniku ich reakcji powstaje tlenek glinu.

Mógłbyś w tym momencie stwierdzić, że masz już gotowe równanie.

Wygląda przecież nieźle.

Mam tu zapisane substraty, czyli substancje, które ulegają reakcji.

To są substraty reakcji [przyp. tłum.: w polskiej nomenklaturze słowo reagenty oznacza wszystkie substancje zapisane w równaniu reakcji, czyli zarówno substraty, jak i produkty].

A tutaj mam produkty reakcji.

Czegóż chcieć więcej?

Cóż, jest tu pewien problem.

W tym momencie jest napisane, że przed reakcją mam jeden atom glinu

i dwa atomy tlenu.

Atomy tlenu są ze sobą połączone w cząsteczę,

ale nadal są to dwa atomy.

Jedna dwuatomowa cząsteczka tlenu

albo po prostu jedna cząsteczka tlenu - to dwa atomy tlenu.

A po reakcji, kiedy tlen i glin się połączyły, mam

dwa atomy glinu i trzy atomy tlenu.

Okazuje się, że po jednej stronie równania mam inną liczbę atomów glinu

niż po drugiej stronie równania.

Po tej stronie mam jeden atom glinu.

A po tej - dwa atomy glinu. Ten sam kłopot

jest w przypadku tlenu!

Po tej stronie są dwa atomy tlenu,

a po tej - trzy.

Uzgadnianie równania to rozwiązywanie tego problemu.

Uzgodnić równanie to sprawić, żeby po obu jego stronach

były takie same liczby poszczególnych atomów.

Spróbujmy się tym zająć.

Będę teraz pisał pomarańczowym kolorem.

Tak jak powiedziałem wcześniej, mamy jeden atom glinu tutaj,

a dwa atomy glinu tam.

Najprościej jest chyba wstawić tutaj 2.

Teraz mam dwa atomy glinu po tej stronie

i dwa atomy glinu po tej stronie równania.

Glin wygląda na usatysfakcjonowany.

Teraz przyjrzyjmy się tlenowi.

Po lewej stronie równania

są dwa atomy tlenu.

A po prawej stronie równania

mamy trzy atomy tlenu.

Co robimy w takiej sytuacji?

Mógłbym wstawić tutaj połówki atomów,

mógłbym to pomnożyć przez 1,5.

1,5.

1,5 x 2 = 3.

Teraz mam po trzy atomy tlenu zarówno po lewej, jak i prawej stronie równania.

Mam też po dwa atomy glinu po obu stronach.

To znaczy, że skończyłem?!

I tak, i nie. Nie ma czegoś takiego jak pół atomu.

Albo półtora atomu.

To nie działa w ten sposób, chociaż liczby się zgadzają.

Teraz wystarczy pomnożyć nasze współczynniki reakcji (te pomarańczowe liczby) w taki sposób,

żeby na koniec nie było żadnych ułamków.

Pomnóżmy całe równanie

razy 2.

Mamy teraz cztery atomy glinu plus trzy atomy tlenu

(pomnożyliśmy wszystko przez 2)

i dwie cząsteczki tlenu glinu.

Prawdopodobnie w pewnym momencie ćwiczenia mogłeś mieć pokusę,

żeby jakoś dopasować wygląd

cząsteczki tlenku glinu?

Moglibyśmy wstawić na przykład 2/3 przed tym tlenem...

NIE można tak robić.

Równanie wygląda tak, jak wygląda.

Cząsteczka tlenku glinu jest cząsteczką tlenku glinu.

Nie wolno zmieniać liczby atomów w cząsteczkach.

Stosunek liczby atomów glinu do tlenu w cząsteczce tlenku glinu jest zawsze taki sam.

Możesz zmieniać tylko ilość całych cząsteczek,

na przykład wpisać dwie zamiast jednej.

Co my tak naprawdę zrobiliśmy?

Spojrzeliśmy na glin.

Stwierdziliśmy, że potrzeba tutaj dwóch atomów glinu,

żeby po obu stronach było ich tyle samo.

A poten spojrzeliśmy na tlen.

I uznaliśmy, że trzeba dać 1,5 cząsteczki tlenu,

żeby było tyle samo atomów tlenu po obustronach równania (1,5 x 2 = 3).

Trzy atomy tlenu tutaj i trzy - tutaj.

A potem zauważyliśmy, że nie można wstawić tutaj 1,5 - bo nie ma połówek atomów czy cząsteczek!

Pomnożyliśmy więc całe równanie przez 2, żeby pozbyć się ułamka.

I skończyło się na czterech atomach glinu i trzech cząsteczkach tlenu

(czyli sześciu atomach tlenu), które po przereagowaniu

dały dwie cząsteczki tlenku glinu.

Sprawdźmy, czy uda nam się zrobić kolejny przykład.

Mam tu metan.

To ważne, żebyś wiedział, co oznacza litera g

w nawiasach.

To po prostu oznacza gazowy stan skupienia.

Czyli mam metan (gaz) i dodaję do niego tlen (gaz).

W reakcji otrzymuję tlenek węgla(IV) (gaz) i wodę.

Przy wodzie jest litera l (liquid), co oznacza ciecz [przyp. tłum.: w języku polskim zapisujemy (c)].

Co robimy?

Najważniejsze to zająć się najpierw tymi bardziej skomplikowanymi cząsteczkami.

Dopiero później będziemy się przejmować

cząsteczkami homoatomowymi (zbudowanymi z atomów jednego rodzaju).

Z tymi drugimi dużo łatwiej się uporać.

Dlaczego tak jest? Za każdym razem, kiedy zmieniasz liczbę tutaj

- powiedzmy, że chcemy się uporać z liczbą

atomów węgla po obu stronach równania -

czyli jeśli wstawię jakąś liczbę tutaj, to automatycznie zmienia się liczba atomów wodoru.

Od razu muszę się więc zająć atomami wodoru w tym miejscu.

W związku z tym zmienia się liczba atomów tlenu.

Muszę więc na koniec dopasować jakoś tę liczbę.

To jak? Zacznijmy od atomów węgla.

To się wydaje skomplikowane, ale jeśli będziesz działał krok po kroku

i trochę pobawisz się liczbami,

powinno pójść gładko.

Mam tutaj dwa atomy węgla.

Dwa atomy węgla.

A po prawej stronie równania

mam tylko jeden atom węgla.

Najlepiej by było, gdyby po obu stronach

były po dwa atomy węgla.

Wstawiam więc 2 w tym miejscu.

Węgiel jest szczęśliwy.

Są dwa atomy węgla tutaj i dwa - tutaj.

Przejdźmy teraz do wodoru.

Pamiętaj, tlen zostawiamy na koniec,

ponieważ przed cząsteczką tlenu możemy wstawiać dowolne liczby,

a inne atomy pozostaną nieruszone.

Po tej stronie równania mam cztery atomy wodoru. Ile atomów wodoru

mam po tej stronie?

Jeszcze raz: po tej stronie mam cztery atomy wodoru.

Ile jest po tej stronie?

Po prawej stronie równania są dwa atomy wodoru.

Najłatwiej będzie zrobić po cztery atomy wodoru po obu stronach, czyli

wstawię 2 przed cząsteczką wody.

Teraz mam tutaj cztery atomy wodoru. Świetnie!

A teraz - nareszcie - tlen.

Po lewej stronie równania mam dwa atomy tlenu.

A po prawej stronie?

Po prawej mam 2 razy jeden atom tlenu, czyli

w sumie dwa atomy tlenu.

W dwóch cząsteczkach wody.

W każdej cząsteczce wody jest jeden atom tlenu,

a ponieważ mam dwie cząsteczki wody, to są w nich dwa atomy tlenu.

Tlen jest też w cząsteczce tlenku węgla(IV). Po dwa atomy tlenu

w każdej z tych cząsteczek.

Mam dwie cząsteczki tlenku węgla(IV).

Ta różowa dwójka mówi, że są dwie cząsteczki.

Ile atomów tlenu jest w dwóch cząsteczkach tlenku węgla(IV)?

2 x 2.

Cztery atomy tlenu.

Czyli po lewej stronie równania mam dwa atomy tlenu.

A po prawej stronie mam sześć atomów tlenu (dwa z nich znajdują się

w dwóch cząsteczkach wody, a cztery z nich

- w dwóch cząsteczkach tlenku węgla(IV)).

Jak zrównam te dwa atomy z tymi sześcioma?

Chcę mieć po sześć atomów tlenu po obu stronach równania.

Chcę, żeby po lewej stronie równania z dwóch atomów

zrobiło się sześć.

Wstawię więc tutaj 3 i teraz mam już sześć atomów tlenu.

I w ten sposób nasze równanie zostało uzgodnione (zbilansowane).

Mam dwa atomy węgla po tej stronie i dwa po tamej,

cztery atomy wodoru tu i cztery atomy wodoru tam

oraz sześć atomów tlenu tutaj i (4 + 2)

sześć atomów tlenu tam.

Następne równanie do uzgodnienia!

Te zadania robią się całkiem fajne,

jak już się załapie, o co chodzi.

Reakcja jest taka: etan plus tlen

daje tlenek węgla(IV) i wodę.

To reakcja spalania.

Znowu zaczniemy od węgla.

Tutaj mam dwa atomy węgla.

A tutaj - jeden atom węgla.

Wpiszę w tym miejscu 2.

Mam teraz dwa atomy węgla po prawej stronie.

Więc jest w porządku.

Przypominam ci, że tlenem zajmiemy się na końcu.

Ta reakcja jest w sumie

bardzo podobna do poprzedniej...

Mam sześć atomów wodoru po lewej stronie.

A po prawej - tylko dwa, oba w cząsteczce wody.

Zrobię więc trzy cząsteczki wody.

Teraz liczby atomów wodoru są jednakowe.

Mam po sześć atomów wodoru po obu stronach równania.

Rozprawmy się teraz z tlenem.

Tutaj, po prawej stronie (zapiszę to na pomarańczowo),

mam dwa atomy tlenu w każdej z cząsteczek tlenku węgla(IV).

A ponieważ mam dwie takie cząsteczki, to atomy tlenu są cztery.

Natomiast w każdej cząsteczce wody jest jeden atom tlenu.

Mam trzy cząsteczki wody, więc również trzy atomy tlenu.

Zgadza się?

Trzy atomy tlenu po prawej stronie,

te z trzech cząsteczek wody.

A do tego jeszcze cztery atomy tlenu z dwóch cząsteczek tlenku węgla(IV).

Zgadza się.

Czyli w sumie mam siedem atomów tlenu po prawej stronie równania.

Siedem atomów tlenu po tej stronie

i tylko dwa - po tej.

Jak zamienić dwa w siedem?

Mógłbym wstawić tutaj 3,5.

Tak?

Pamiętaj, chcemy mieć po siedem atomów po obu stronach.

Czyli mamy trzy i pół dwuatomowych cząsteczek tlenu.

3,5 x 2 = 7.

Mam po siedem atomów tlenu po obu stronach równania.

4 + 3 = 7.

Po dwa atomy węgla.

I po sześć atomów wodoru.

Zadanie jest prawie wykonane - nie zgadza się tylko to,

że nie ma czegoś takiego, jak połowa cząsteczki.

Czyli musisz pomnożyć obie strony równania

przez 2 albo przez inną liczbę,

która pozwoli ci się pozbyć ułamków.

Jeśli pomnożymy wszystko przez 2, wyjdzie nam tak:

dwie cząsteczki etanu plus siedem cząsteczek tlenu

daje cztery cząsteczki

tlenku węgla(IV)

i sześć cząsteczek wody.

I jeszcze raz, żeby się upewnić, że wszystko jest w porządku,

policzmy poszczególne atomy.

Ile atomów węgla mamy?

Są cztery atomy węgla po lewej stronie

i cztery atomy węgla po prawej stronie.

Ile jest atomów wodoru?

2 x 6 = 12.

Mam dwanaście atomów wodoru tutaj

i dwanaście atomów wodoru tam.

A ile jest atomów tlenu?

?

Zapiszę to innym kolorem.

Mam czternaście atomów tlenu po tej stronie.

Tu mam natomiast osiem atomów tlenu

i do tego jeszcze sześć atomów.

Czyli 6 + 8 = 14.

Nasze równanie uważam za uzgodnione!

Niektórym osobom może sprawiać problem

przechodzenie od ułamków do całych liczb,

to może nie być takie oczywiste...

Ale jeśli zdarzy ci się przykład ze skomplikowanymi cząsteczkami,

w którym na końcu otrzymasz ułamkowe współczynniki reakcji,

nie denerwuj się, tylko pomnóż całe równanie przez taką liczbę,

która pozwoli ci się pozbyć ułamka.

W porządku,

przejdźmy do następnego przykładu.

Ten wygląda na dość trudny.

Mamy tu tlenek żelaza(III) plus kwas siarkowy(VI)

i wychodzi to dziwadło.

W tym momencie najważniejsze jest to, że ta grupa

(grupa siarczanowa), trzyma się przez cały czas razem.

Dobrze?

Masz SO4 tutaj i SO4 tam.

Żeby było ci łatwiej, możesz sobie wyobrazić,

że SO4 to jeden atom.

Zrobimy taką podmianę, takie podstawienie.

Podstawmy X pod SO4.

Przepiszę to jakimś jaskrawym kolorem.

Tlenek żelaza(III) plus H2 (i tutaj jedna grupa siarczanowa)

H2X.

A po prawej stronie mamy dwa atomy żelaza

(ta cząsteczka ma dwa atomy żelaza)

i aż trzy grupy siarczanowe.

Fe2X3

I plus woda.

H2O.

Wszystko, co tu zrobiłem, to tylko zamiana grupy siarczanowej na X.

I teraz możemy patrzeć na ten X jak na pojedynczy atom.

I w ten sposób uzgadniać równanie.

Zobaczmy, ile mamy atomów żelaza

po lewej stronie równania.

Są dwa atomy żelaza.

Tutaj też mamy dwa atomy żelaza.

Czyli żelazo wygląda na uzgodnione - na pierwszy rzut oka.

Sprawdźmy więc tlen.

Tutaj mamy trzy atomy tlenu. Zapiszę to innym kolorem.

A tutaj - tylko jeden atom tlenu.

Pamiętaj, że w grupie siarczanowej też są atomy tlenu,

ale ponieważ grupa siarczanowa jest jak jedność,

to jej atomy tlenu nas nie interesują.

Chcemy mieć trzy atomy tlenu po prawej stronie równania.

Wstawmy więc tutaj 3.

Ups.

Już to usuwam...

Wstawiam więc 3 przed cząsteczką wody.

Mamy teraz trzy atomy tlenu.

Na koniec patrzymy na wodór.

Policzmy atomy wodoru.

Ile mamy atomów wodoru?

Mamy sześć atomów wodoru po prawej stronie równania.

Sześć atomów wodoru.

2 x 3 = 6.

Chcemy więc mieć sześć atomów wodoru też po tej stronie.

Musimy więc postawić 3 przed cząsteczką H2X.

I spójrz teraz na grupę siarczanową, na nasz X!

Mamy trzy X tutaj.

Trzy X.

I szczęśliwie tak sie stało, że tutaj też są trzy grupy X.

Czyli nasze równanie jest uzgodnione.

Jeśli chcemy zapisać je z powrotem z grupą siarczanową,

po prostu musimy je przepisać i zamiast X wstawić SO4.

I w efekcie mamy jedną cząsteczkę tlenku żelaza(III), która reaguje

z trzema cząsteczkami kwasu siarkowego(VI)

i powstaje jedna cząsteczka siarczanu(VI) żelaza(III)

Fe2(SO4)3

(zwyczajnie zamieniłem teraz X na SO4). I do tego trzy cząsteczki wody.

Rozwiążmy jeszcze jeden przykład.

Wtedy już będziemy wystarczająco zrównoważeni :)

Tlenek węgla(IV) plus wodór (gaz) daje metan i wodę.

Rozprawmy się najpierw z węglem. Tutaj mam jeden atom węgla,

tak samo jak tu.

Węgle są w porządku.

Teraz tlen.

Mam dwa atomy tlenu po tej stronie.

A po tej - jeden atom tlenu.

Chcę mieć po dwa atomy tlenu po obu stronach równania, więc wstawię tu 2.

Na koniec sprawdzamy wodór.

W tym przypadku wodór jest najmniej kłopotliwy,

bo wstawianie liczb przed H2 nie narusza liczby innych atomów.

Mam dwa atomy wodoru tutaj, a tu... (4 + 2 x 2) cztery plus cztery.

Tu są cztery atomy wodoru.

Tu też są cztery atomy wodoru.

Czyli chcę mieć osiem atomów wodoru po lewej stronie równania.

Wpisuję więc 4 w tym miejscu.

Równanie jest uzgodnione. My też jesteśmy zgodni.

Mam nadzieję, że ten film będzie dla ciebie przydatny.