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Di tutte le abilità da conoscere per la chimica, il bilanciamento delle equazioni chimiche è forse il più importante da padroneggiare., Tante parti della chimica dipendono da questa abilità vitale, tra cui la stechiometria, l’analisi delle reazioni e il lavoro di laboratorio. Questa guida completa vi mostrerà i passi per bilanciare anche le reazioni più impegnative e vi guiderà attraverso una serie di esempi, dal semplice al complesso.
L’obiettivo finale per bilanciare le reazioni chimiche è quello di rendere entrambi i lati della reazione, i reagenti e i prodotti, uguali nel numero di atomi per elemento. Ciò deriva dalla legge universale della conservazione della massa, che afferma che la materia non può essere né creata né distrutta., Quindi, se iniziamo con dieci atomi di ossigeno prima di una reazione, dobbiamo finire con dieci atomi di ossigeno dopo una reazione. Ciò significa che le reazioni chimiche non cambiano gli elementi costitutivi effettivi della materia; piuttosto, cambiano solo la disposizione dei blocchi. Un modo semplice per capire questo è immaginare una casa fatta di blocchi. Siamo in grado di rompere la casa a parte e costruire un aereo, ma il colore e la forma dei blocchi reali non cambiano.
Ma come facciamo a bilanciare queste equazioni?, Sappiamo che il numero di atomi di ogni elemento deve essere lo stesso su entrambi i lati dell’equazione, quindi è solo una questione di trovare i coefficienti corretti (numeri davanti a ogni molecola) per farlo accadere. È meglio iniziare con l’atomo che mostra il minor numero di volte su un lato e bilanciarlo per primo. Quindi, passare all’atomo che mostra il secondo minor numero di volte e così via. Alla fine, assicurati di contare di nuovo il numero di atomi di ciascun elemento su ciascun lato, solo per essere sicuro.,
Illustriamo questo con un esempio:
P4O10 + H2O → H3PO4
Per prima cosa, diamo un’occhiata all’elemento che appare meno spesso. Si noti che l’ossigeno si verifica due volte sul lato sinistro, quindi non è un buon elemento per iniziare. Potremmo iniziare con fosforo o idrogeno, quindi iniziamo con fosforo. Ci sono quattro atomi di fosforo sul lato sinistro, ma solo uno sul lato destro. Quindi, possiamo mettere il coefficiente di 4 sulla molecola che ha fosforo sul lato destro per bilanciarli.,
P4O10 + H2O → 4 H3PO4
Ora possiamo controllare l’idrogeno. Vogliamo ancora evitare di bilanciare l’ossigeno, perché si verifica in più di una molecola sul lato sinistro. È più facile iniziare con molecole che appaiono solo una volta su ciascun lato. Quindi, ci sono due molecole di idrogeno sul lato sinistro e dodici sul lato destro (si noti che ce ne sono tre per molecola di H3PO4, e abbiamo quattro molecole). Quindi, per bilanciare quelli fuori, dobbiamo mettere un sei di fronte a H2O a sinistra.,
P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4
A questo punto, possiamo controllare gli ossigeni per vedere se si bilanciano. A sinistra, abbiamo dieci atomi di ossigeno da P4O10 e sei da H2O per un totale di 16. A destra, ne abbiamo anche 16 (quattro per molecola, con quattro molecole). Quindi, l’ossigeno è già bilanciato. Questo ci dà l’equazione finale bilanciata di
P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4
Bilanciamento delle equazioni chimiche Problemi di pratica
Prova a bilanciare queste dieci equazioni da solo, quindi controlla le risposte qui sotto., Essi variano a livello di difficoltà, quindi non scoraggiatevi se alcuni di loro sembrano troppo difficile. Basta ricordarsi di iniziare con l’elemento che mostra il minimo, e procedere da lì. Il modo migliore per affrontare questi problemi è lentamente e sistematicamente. Guardare tutto in una volta può facilmente diventare travolgente. In bocca al lupo!
Soluzioni complete:
1. CO2 + H2O → C6H12O6 + O2
Il primo passo è concentrarsi su elementi che appaiono solo una volta su ciascun lato dell’equazione. Qui, sia il carbonio che l’idrogeno si adattano a questo requisito. Quindi, inizieremo con il carbonio., C’è solo un atomo di carbonio sul lato sinistro, ma sei sul lato destro. Quindi, aggiungiamo un coefficiente di sei sulla molecola contenente carbonio a sinistra.
6CO2 + H2O → C6H12O6 + O2
Quindi, diamo un’occhiata all’idrogeno. Ci sono due atomi di idrogeno a sinistra e dodici a destra. Quindi, aggiungeremo un coefficiente di sei sulla molecola contenente idrogeno a sinistra.
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + O2
Ora, è il momento di controllare l’ossigeno. Ci sono un totale di 18 molecole di ossigeno sulla sinistra (6×2 + 6×1)., A destra, ci sono otto molecole di ossigeno. Ora, abbiamo due opzioni per uniformare il lato destro: possiamo moltiplicare C6H12O6 o O2 per un coefficiente. Tuttavia, se cambiamo C6H12O6, anche i coefficienti per tutto il resto sul lato sinistro dovranno cambiare, perché cambieremo il numero di atomi di carbonio e idrogeno. Per evitare questo, di solito aiuta a cambiare solo la molecola contenente il minor numero di elementi; in questo caso, l’O2. Quindi, possiamo aggiungere un coefficiente di sei all’O2 a destra., La nostra risposta finale sarà:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
2. SiCl4 + H2O → H4SiO4 + HCl
L’unico elemento che si verifica più di una volta sullo stesso lato dell’equazione qui è l’idrogeno, quindi possiamo iniziare con qualsiasi altro elemento. Iniziamo guardando il silicio. Si noti che c’è solo un atomo di silicio su entrambi i lati, quindi non è necessario aggiungere ancora alcun coefficiente. Quindi, diamo un’occhiata al cloro. Ci sono quattro atomi di cloro sul lato sinistro e solo uno sulla destra. Quindi, aggiungeremo un coefficiente di quattro a destra.,
SiCl4 + H2O → H4SiO4 + 4HCl
Quindi, diamo un’occhiata all’ossigeno. Ricorda che prima vogliamo analizzare tutti gli elementi che si verificano solo una volta su un lato dell’equazione. C’è solo un atomo di ossigeno a sinistra, ma quattro a destra. Quindi, aggiungeremo un coefficiente di quattro sul lato sinistro dell’equazione.
SiCl4 + 4H2O → H4SiO4 + 4HCl
Abbiamo quasi finito! Ora, dobbiamo solo controllare il numero di atomi di idrogeno su ciascun lato. La sinistra ha otto e la destra ha anche otto, quindi abbiamo finito., La nostra risposta finale è
SiCl4 + 4H2O → H4SiO4 + 4HCl
Come sempre, assicurati di controllare due volte che il numero di atomi di ciascun elemento si equilibra su ciascun lato prima di continuare.
3. Al + HCl → AlCl3 + H2
Questo problema è un po ‘ complicato, quindi fai attenzione. Ogni volta che un singolo atomo è solo su entrambi i lati dell’equazione, è più facile iniziare con quell’elemento. Quindi, inizieremo contando gli atomi di alluminio su entrambi i lati. Ce n’è uno a sinistra e uno a destra, quindi non è necessario aggiungere ancora alcun coefficiente. Quindi, diamo un’occhiata all’idrogeno., Ce n’è anche uno a sinistra, ma due a destra. Quindi, aggiungeremo un coefficiente di due a sinistra.
Al + 2HCl → AlCl3 + H2
Successivamente, vedremo il cloro. Ora ce ne sono due a sinistra, ma tre a destra. Ora, questo non è così semplice come aggiungere un coefficiente da un lato. Abbiamo bisogno che il numero di atomi di cloro sia uguale su entrambi i lati, quindi dobbiamo ottenere due e tre uguali. Possiamo farlo trovando il multiplo comune più basso., In questo caso, possiamo moltiplicare due per tre e tre per due per ottenere il multiplo comune più basso di sei. Quindi, moltiplicheremo 2HCl per tre e AlCl3 per due:
Al + 6HCl → 2AlCl3 + H2
Abbiamo esaminato tutti gli elementi, quindi è facile dire che abbiamo finito. Tuttavia, assicurati sempre di ricontrollare. In questo caso, poiché abbiamo aggiunto un coefficiente alla molecola contenente alluminio sul lato destro, l’alluminio non è più bilanciato. Ce n’è uno a sinistra ma due a destra. Quindi, aggiungeremo un altro coefficiente.,
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + H2
Non abbiamo ancora finito. Guardando oltre l’equazione un’ultima volta, vediamo che anche l’idrogeno è stato sbilanciato. Ce ne sono sei a sinistra ma due a destra. Quindi, con una regolazione finale, otteniamo la nostra risposta finale:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
4. Na2CO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2
Speriamo che a questo punto, le equazioni di bilanciamento stiano diventando più facili e tu stia ottenendo il blocco. Guardando il sodio, vediamo che si verifica due volte a sinistra, ma una volta a destra., Quindi, possiamo aggiungere il nostro primo coefficiente al NaCl a destra.
Na2CO3 + HCl → 2NaCl + H2O + CO2
Quindi, diamo un’occhiata al carbonio. Ce n’è uno a sinistra e uno a destra, quindi non ci sono coefficienti da aggiungere. Poiché l’ossigeno si verifica in più di un posto a sinistra, lo salveremo per ultimo. Invece, guarda l’idrogeno. Ce n’è uno a sinistra e due a destra, quindi aggiungeremo un coefficiente a sinistra.
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2
Quindi, guardando il cloro, vediamo che è già bilanciato con due per lato., Ora possiamo tornare a guardare l’ossigeno. Ce ne sono tre a sinistra e tre a destra, quindi la nostra risposta finale è
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2
5. C7H6O2 + O2 → CO2 + H2O
Possiamo iniziare a bilanciare questa equazione guardando al carbonio o all’idrogeno. Guardando il carbonio, vediamo che ci sono sette atomi a sinistra e solo uno a destra. Quindi, possiamo aggiungere un coefficiente di sette a destra.
C7H6O2 + O2 → 7CO2 + H2O
Quindi, per l’idrogeno, ci sono sei atomi a sinistra e due a destra., Quindi, aggiungeremo un coefficiente di tre a destra.
C7H6O2 + O2→ 7CO2 + 3H2O
Ora, per l’ossigeno, le cose diventeranno un po ‘ complicate. L’ossigeno si verifica in ogni molecola dell’equazione, quindi dobbiamo stare molto attenti quando lo bilanciamo. Ci sono quattro atomi di ossigeno a sinistra e 17 a destra. Non esiste un modo ovvio per bilanciare questi numeri, quindi dobbiamo usare un piccolo trucco: le frazioni. Ora, quando scriviamo la nostra risposta finale, non possiamo includere le frazioni in quanto non è una forma corretta, ma a volte aiuta a usarle per risolvere il problema., Inoltre, cerca di evitare di manipolare eccessivamente le molecole organiche. È possibile identificare facilmente le molecole organiche, altrimenti note come molecole CHO, perché sono costituite solo da carbonio, idrogeno e ossigeno. Non ci piace lavorare con queste molecole, perché sono piuttosto complesse. Inoltre, le molecole più grandi tendono ad essere più stabili delle molecole più piccole e meno probabilità di reagire in grandi quantità.
Quindi, per bilanciare il quattro e il diciassette, possiamo moltiplicare l’O2 a sinistra per 7.5. Questo ci darà
C7H6O2 + 7.,5O2 → 7CO2 + 3H2O
Ricorda, le frazioni (e i decimali) non sono consentiti nelle equazioni formali bilanciate, quindi moltiplica tutto per due per ottenere valori interi. La nostra risposta finale è ora
2C7H6O2 + 15O2 → 14CO2 + 6H2O
6. Fe2 (SO4)3 + KOH → K2SO4 + Fe(OH) 3-
Possiamo iniziare bilanciando il ferro su entrambi i lati. La sinistra ne ha due mentre la destra ne ha solo una. Quindi, aggiungeremo un coefficiente di due a destra.
Fe2(SO4)3 + KOH → K2SO4 + 2Fe(OH)3-
Quindi, possiamo guardare lo zolfo., Ce ne sono tre a sinistra, ma solo uno a destra. Quindi, aggiungeremo un coefficiente di tre sul lato destro.
Fe2(SO4)3 + KOH → 3K2SO4 + 2Fe(OH)3-
Abbiamo quasi finito. Tutto ciò che rimane è bilanciare il potassio. C’è un atomo a sinistra e sei a destra, quindi possiamo bilanciare questi aggiungendo un coefficiente di sei. La nostra risposta finale, quindi, è
Fe2(SO4)3 + 6KOH → 3K2SO4 + 2Fe(OH)3-
7., Ca3 (PO4) 2 + SiO2 → P4O10 + CaSiO3
Guardando il calcio, vediamo che ce ne sono tre a sinistra e uno a destra, quindi possiamo aggiungere un coefficiente di tre a destra per bilanciarli.
Ca3(PO4)2 + SiO2 → P4O10 + 3CaSiO3
Quindi, per il fosforo, vediamo che ce ne sono due a sinistra e quattro a destra. Per bilanciare questi, aggiungere un coefficiente di due a sinistra.
2Ca3(PO4)2 + SiO2 → P4O10 + 3CaSiO3
Si noti che così facendo, abbiamo cambiato il numero di atomi di calcio a sinistra., Ogni volta che aggiungi un coefficiente, ricontrolla per vedere se il passaggio influisce su qualsiasi elemento che hai già bilanciato. In questo caso, il numero di atomi di calcio a sinistra è aumentato a sei mentre è ancora tre a destra, quindi possiamo cambiare il coefficiente a destra per riflettere questo cambiamento.
2Ca3(PO4)2 + SiO2 → P4O10 + 6CaSiO3
Poiché l’ossigeno si verifica in ogni molecola dell’equazione, lo salteremo per ora. Concentrandosi sul silicio, vediamo che ce n’è uno a sinistra, ma sei a destra, quindi possiamo aggiungere un coefficiente a sinistra.,
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 → P4O10 + 6CaSiO3
Ora, controlleremo il numero di atomi di ossigeno su ciascun lato. La sinistra ha 28 atomi e la destra ha anche 28. Quindi, dopo aver controllato che tutti gli altri atomi siano uguali anche su entrambi i lati, otteniamo una risposta finale di
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 → P4O10 + 6CaSiO3
8. KClO3 → KClO4 + KCl
Questo problema è particolarmente complicato perché ogni atomo, tranne l’ossigeno, si verifica in ogni molecola dell’equazione. Quindi, poiché l’ossigeno appare il minor numero di volte, inizieremo da lì., Ce ne sono tre a sinistra e quattro a destra. Per bilanciare questi, troviamo il multiplo comune più basso; in questo caso, 12. Aggiungendo un coefficiente di quattro a sinistra e tre a destra, possiamo bilanciare gli ossigeni.
4KClO3 → 3KClO4 + KCl
Ora, possiamo controllare potassio e cloro. Ci sono quattro molecole di potassio a sinistra e quattro a destra, quindi sono bilanciate. Anche il cloro è bilanciato, con quattro su ciascun lato, quindi siamo finiti, con una risposta finale di
4KClO3 → 3KClO4 + KCl
9., Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 → Al (OH)3 + CaSO4
Possiamo iniziare qui bilanciando gli atomi di alluminio su entrambi i lati. La sinistra ha due molecole mentre la destra ne ha solo una, quindi aggiungeremo un coefficiente di due sulla destra.
Al2 (SO4)3 + Ca(OH)2 → 2Al(OH) 3 + CaSO4
Ora, possiamo controllare lo zolfo. Ce ne sono tre a sinistra e solo uno a destra, quindi l’aggiunta di un coefficiente di tre li bilancerà.,
Al2 (SO4)3 + Ca(OH)2 → 2Al(OH) 3 + 3CaSO4
Spostandosi a destra verso il calcio, ce n’è solo uno a sinistra ma tre a destra, quindi dovremmo aggiungere un coefficiente di tre.
Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4
Ricontrollando tutti gli atomi, vediamo che tutti gli elementi sono bilanciati, quindi la nostra equazione finale è
Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)OH) 3 + 3CaSO4
10., H2SO4 + HI → H2S + I2 + H2O
Poiché l’idrogeno si verifica più di una volta a sinistra, lo salteremo temporaneamente e passeremo allo zolfo. C’è un atomo a sinistra e uno a destra, quindi non c’è ancora nulla da bilanciare. Guardando l’ossigeno, ce ne sono quattro a sinistra e uno a destra, quindi possiamo aggiungere un coefficiente di quattro per bilanciarli.
H2SO4 + HI → H2S + I2 + 4H2O
C’è solo uno iodio a sinistra e due a destra, quindi una semplice variazione del coefficiente può bilanciare quelli.,
H2SO4 + 2HI → H2S + I2 + 4H2O
Ora, possiamo guardare l’elemento più impegnativo: l’idrogeno. A sinistra, ce ne sono quattro e a destra, ce ne sono dieci. Quindi, sappiamo che dobbiamo cambiare il coefficiente di H2SO4 o HI. Vogliamo cambiare qualcosa che richiederà la minor quantità di tweaking in seguito, quindi cambieremo il coefficiente di HI. Per ottenere che il lato sinistro abbia dieci atomi di idrogeno, abbiamo bisogno che HI abbia otto atomi di idrogeno, poiché H2SO4 ne ha già due. Quindi, cambieremo il coefficiente da 2 a 8.,
H2SO4 + 8HI → H2S + I2 + 4H2O
Tuttavia, questo cambia anche il saldo per lo iodio. Ora ce ne sono otto a sinistra, ma solo due a destra. Per risolvere questo problema, aggiungeremo un coefficiente di 4 a destra. Dopo aver verificato che anche tutto il resto si equilibra, otteniamo una risposta finale di
H2SO4 + 8HI → H2S + 4I2 + 4H2O
Come con la maggior parte delle abilità, la pratica è perfetta quando si impara a bilanciare le equazioni chimiche. Continuare a lavorare sodo e cercare di fare il maggior numero di problemi possibile per aiutare a affinare le vostre abilità di bilanciamento.,
Hai qualche consiglio o trucco per aiutarti a bilanciare le equazioni chimiche? Fateci sapere nei commenti!
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