معادله شیمیایی چیست؟

آ معادله شیمیایی یک واکنش شیمیایی را با استفاده از نمادها و اعداد نشان می دهد. معادلات شیمیایی مقادیر مولی نسبی و هویت واکنش دهنده ها و محصولات مختلف را نشان می دهد. متعادل کردن معادلات شیمیایی می تواند به شما در تعیین نسبت دقیق ترکیبات درگیر در یک واکنش کمک کند!

مبانی یک معادله شیمیایی

1. اجزای اصلی یک معادله شیمیایی

یک معادله شیمیایی 3 بخش اساسی دارد: واکنش دهنده ها، محصولات و پیکان “بازده”.

	واکنش دهنده ها	بازده – محصول	محصولات
تعریف	واکنش دهنده ها ترکیبات یا عناصری هستند که در واکنش مورد نیاز هستند و در طی واکنش دچار تغییرات شیمیایی می شوند.	در واکنش ها، “بازده” به معنای “تولید” یا “شکل دادن” است و معمولاً با یک فلش نشان داده می شود. هنگامی که واکنش دهنده ها دچار تغییر شیمیایی می شوند، آنها بازده محصولات	محصولات نتایج نهایی یا ترکیبات تولید شده در یک واکنش شیمیایی هستند.
مثال	CH4 (g) + 2O2 (g)	→	CO2 (g) + 2H2O (g)

واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها به‌عنوان مولکول‌های متعددی که با هم جمع شده‌اند فهرست می‌شوند، و این مورد برای هر معادله شیمیایی است. با این حال، پیکان بازدهی می تواند در چند سبک مختلف باشد:

• فلش رو به جلو (→) یک واکنش کلی را نشان می دهد.
• فلش تعادل (⇌) یک فرآیند برگشت پذیر را نشان می دهد.
• فلش رزونانس (↔) نشان می دهد که دو یا چند گونه ساختارهای تشدید یکدیگر هستند.
• فلش نظری (⇢) یک فرآیند نظری را نشان می دهد.
• فلش رتروسنتتیک (⇒) به طور بالقوه راه هایی را برای رسیدن از واکنش دهنده ها به محصولات نشان می دهد.

2. اعداد در معادلات شیمیایی

دو نوع اعداد در معادلات شیمیایی وجود دارد: زیرمجموعه و ضریب. اشتراک ها نشان می دهد که چند اتم از هر عنصر در یک مولکول وجود دارد. ضرایب نشان می دهد که چند مولکول از یک ترکیب شیمیایی خاص در واکنش وجود دارد. فقط ضرایب مولکول ها را می توان در معادلات متعادل تغییر داد.

مولکول هایی که در آنها مشترکین اتم های عناصر یکسان متفاوت هستند (به عنوان مثال H₂O در مقابل H₂O₂) ترکیبات شیمیایی متفاوتی دارند، یعنی ترکیبات یکسانی نیستند. به این دلیل، هنگام متعادل کردن معادلات شیمیایی، زیرنویس های مولکول ها را نمی توان تغییر داد. مولکول های مشابهی که ضرایب متفاوتی دارند (مثلا 2H₂O و 5H₂O) ترکیبات یکسانی هستند که در مقادیر مختلف وجود دارند.

در یک مولکول 3NO₂، ضریب 3 است (3 مولکول NO وجود دارد₂) و زیرنویس اکسیژن 2 است (در 1 مولکول NO 2 اتم اکسیژن وجود دارد.₂). در مجموع، 6 اتم اکسیژن (3 مولکول NO) وجود دارد₂ و 2 اتم اکسیژن در هر 1 مولکول NO₂.)

در ضرایب هر مولکول یا ترکیب نشان دهنده نسبت فامیلی مقدار عنصر در واکنش به مول یا تعداد مولکول. از آنجا که آنها کمیت های نسبی هستند، اعداد را می توان به عنوان نسبت ها نیز تفسیر کرد. در مثال بالا، نسبت 1 CH خواهد بود₄ : 2O₂ : 1 CO₂ : 2 ساعت₂O. تا زمانی که نسبت ها ثابت باشند، معادله را می توان با هر ضرایب متناسبی (مانند 2:4:2:4، 3:6:3:6، و غیره) به درستی بازنویسی کرد، اگرچه استفاده از آن معمول است. را کوچکترین ضرایب عدد صحیح.

3. قانون بقای جرم

قانون بقای جرم بیان می کند که ماده (یا اتم ها) در واکنش های شیمیایی نه ایجاد می شوند و نه از بین می روند. این بدان معناست که قبل و بعد از انجام یک واکنش شیمیایی باید مقادیر مساوی از هر ترکیب وجود داشته باشد. این قانون برای متعادل کردن معادلات شیمیایی اعمال می شود زیرا باید مقادیر نسبی یکسانی از هر ترکیب در دو طرف معادله وجود داشته باشد.

در اینجا یک نمونه از a واکنشی که در آن متان در هوا می سوزد و دی اکسید کربن و بخار آب تولید می کند:

CH₄ (g) + 2O₂ (ز) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

همانطور که می بینید، هر دو طرف معادله دارای 1 اتم کربن، 4 اتم هیدروژن و 4 اتم اکسیژن هستند. بنابراین معادله متعادل است.

مراحل نوشتن و متعادل کردن معادلات شیمیایی

1. نام واکنش دهنده ها و محصولات را مشخص کنید. نوشتن الف می تواند مفید باشد معادله کلمه فهرست کردن تمام ترکیبات موجود در واکنش در یک معادله کلمه، واکنش دهنده ها و محصولات با نامشان نشان داده می شوند، به این معنی که به جای فرمول مولکولی، به شکل کلمه نوشته می شوند.
   1. یادآوری این نکته مهم است که معادلات کلمه فقط نام ترکیبات را نشان می دهد و نه کمیت ها را. این بدان معنی است که معادلات کلمه تصویر کامل واکنش را نشان نمی دهد.
2. با استفاده از کلمه معادله الف بنویسید معادله فرمول با بازنویسی همه ترکیبات در فرمول شیمیایی آنها.
   1. معادلات فرمول هستند متعادل نیست. آنها فقط ترکیبات را در فرمول شیمیایی خود نشان می دهند.
3. معادله فرمول را با استفاده از قانون بقای جرم برای نوشتن معادله شیمیایی متعادل کنید.
   1. با شمارش اتم های عناصری که فقط یک بار در هر طرف معادله ظاهر می شوند شروع کنید و ابتدا آن ها را متعادل کنید. تعادل اتم هایی که چندین بار در هر طرف معادله ظاهر می شوند باقی می مانند.
   2. معمولاً هر اتم هیدروژن یا اکسیژن را متعادل کنید.
4. پس از متعادل کردن همه اتم ها، یک معادله فرمول متعادل یا معادله شیمیایی.

متعادل کردن معادلات شیمیایی – مثال

واکنش را متعادل کنید: متان در هوا می سوزد و با اکسیژن ترکیب می شود و دی اکسید کربن و بخار آب تولید می کند.

1. معادله کلمه را بنویسید

واکنش را به صورت معادله کلمه ای بنویسید: متان + اکسیژن → دی اکسید کربن + آب

2. معادله کلمه را به عنوان یک معادله فرمول بازنویسی کنید

بازنویسی به عنوان معادله فرمول: CH₄ (g) + O₂ (ز) → CO₂ (g) + H₂O (g)

3. معادله فرمول را با استفاده از قانون بقای جرم متعادل کنید.

1. اتم های عناصری را که یک بار در معادله ظاهر می شوند بشمارید. در این مثال، اتم های کربن و هیدروژن یک بار و اکسیژن دو بار در سمت راست ظاهر می شوند.
2. تعادل اتم های هیدروژن و اکسیژن باقی می ماند. از آنجایی که اکسیژن دو بار ظاهر می شود، در آخر می توانید اکسیژن را متعادل کنید. در مثال، شما با متعادل کردن کربن و سپس هیدروژن و اکسیژن شروع می‌کنید.
3. یک اتم کربن در سمت چپ معادله وجود دارد (CH₄، و یکی در سمت راست (CO₂). بنابراین، کربن در حال حاضر متعادل است. هر دو ترکیب حاوی کربن (CH₄ و CO₂) باید ضریب 1 داشته باشند، زیرا برای داشتن تعداد مساوی اتم کربن باید به طور مساوی وجود داشته باشند.
4. 4 اتم هیدروژن در سمت چپ معادله وجود دارد (CH₄، و 2 در سمت راست (H₂O). برای متعادل کردن اتم های هیدروژن به 2 اتم هیدروژن دیگر در سمت راست نیاز دارید. ضرب ضریب H₂O در 2 2H می دهد₂O که دارای 4 اتم هیدروژن است.
   1. مهم است که سعی نکنید H را تغییر دهید₂O به H₄O در تلاش برای تعادل اتم های هیدروژن. انجام این کار هویت شیمیایی را تغییر می دهد و H₄O آب نیست. ضرب کل ترکیب (H₂O) تعداد مولکول های آب در واکنش را تغییر می دهد، بدون اینکه هویت شیمیایی آن تغییر کند.
5. معادله فرمول اکنون: 1CH₄ (g) + 1O₂ (g) → 1CO₂ (g) + 2H₂O (g)
6. اکنون 2 اتم اکسیژن در سمت چپ وجود دارد (O₂) و 4 در سمت راست (2H₂O و CO₂). ضرب ضریب O₂ توسط 2 2O می دهد₂که دارای 4 اتم اکسیژن است.
7. بعد از اینکه همه اتم ها متعادل شدند، یک معادله شیمیایی دارید: CH₄ (g) + 2O₂ (ز) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

4. معادله متعادل را با شمارش تمام اتم ها بررسی کنید.

سمت چپ	سمت راست
اتم های کربن – 1 (CH4)	اتم کربن – 1 (CO2)
اتم های هیدروژن – 4 (CH4)	اتم های هیدروژن – 4 (2H2O)
اتم های اکسیژن – 4 (2O2)	اتم اکسیژن – 4 (2 اتم از CO2، 2 از 2H2O)