موازنه واکنش شیمیایی – به زبان ساده
موازنه واکنش شیمیایی به مساوی‌کردن تعداد اتمهای دو طرف معادله شیمیایی اشاره دارد. واکنش‌های شیمیایی از اصل پایستگی جرم تبعیت می‌کنند و به همین دلیل تعداد هر یک از اتم های موجود در واکنش دهنده‌ها باید با تعداد همان اتم‌ها در فرآورده‌ها برابر باشد. اموازنه با استفاده از ضرایب استوکیومتری و اغلب با روش وارسی انجام می‌شود. در این مطلب از مجله فرادرس می‌آموزیم موازنه واکنش شیمیایی چیست.
- می‌آموزید معادله شیمیایی چیست و چگونه نشان داده می‌شود.
- یاد می‌گیرید دلیل موازنه واکنش‌های شیمیایی چیست.
- با روش گام‌به‌گام موازنه واکنش‌ها آشنا می‌شوید.
- می‌آموزید چگونه بارهای یون‌ها در واکنش‌های یونی را موازنه کنید.
- با استفاده از روش ضرب در مخرج برای برداشتن ضرایب کسری آشنا می‌شوید.
- می‌آموزید تعداد اتم‌ها در دو طرف معادله را مقایسه کنید.
موازنه واکنش شیمیایی
معمولا در هنگام معرفی یک معادله شیمیایی در اولین گام معادله مذکور موازنه نیست. موازنه نبودن به معنای آن است که تعداد اتمهای مربوط به هر عنصر در دو سمت معادله با هم برابر نیستند. برای تحلیل یک واکنش از بسیاری از جهات نیاز است تا در ابتدا موازنه واکنش را انجام دهید. برای نمونه معادله شیمیایی زیر را در نظر بگیرید که واکنش شیمیایی هپتان () را با اکسیژن نشان می‌دهد. این معادله را می‌توان به‌صورت زیر بیان کرد:
در بخش زیر، شبیه‌ساز دانشگاه کلرادو از موازنه واکنش شیمیایی را قرار داده‌ایم که با استفاده از آن می‌توانید این مبحث را بهتر درک کنید.
مراحل موازنه واکنش شیمیایی
برای موازنه کردن یک معادله شیمیایی می‌توانید مطابق با گام‌های زیر به پیش بروید.
- در ابتدا پیچیده‌ترین ماده را شناسایی کنید.
- برای ماده انتخاب شده، عنصری را انتخاب کنید که تنها در واکنش‌دهنده‌ها یا فرآورده‌ها ظاهر شده باشد. عنصر انتخاب شده را در طرفین معادله موازنه کنید.
- در مرحله بعد بارهای یون‌ها را در طرفین موازنه کنید.
- اتمهای باقیمانده را موازنه کنید. معمولا این فرآیند با ساده‌ترین ترکیب به پایان می‌رسد. اگر حتی یکی از ضرایب بدست آمده نیز به‌صورت کسری هستند می‌توانید طرفین معادله را در مخرج کسر ضرب کنید؛ با انجام این کار تمامی ضرایب صحیح شده و درک بهتری را از کل معادله بدست خواهید آورد.
- در گام آخر باید تعداد کل اتم‌ها را در دو طرف معادله موازنه کنید. در حقیقت تعداد اتمهای تمامی عناصر باید در دو سمت معادله با هم برابر باشند.
معادلات شیمیایی
نحوه رخداد واکنش‌های شیمیایی با استفاده از معادلات شیمیایی بیان می‌شوند. برای نمونه فرض کنید گاز هیدروژن () با گاز اکسیژن واکنش داده که این امر منجر به تولید آب () می‌شود. در این صورت معادله شیمیایی چنین واکنشی را می‌توان مطابق با عبارت زیر بیان کرد:
$$ \color { white } {2 H _ 2 + O _ 2 \rightarrow 2 H _ 2 O } { 2 H _ 2 + O _ 2 \rightarrow 2 H _ 2 O } \color { white } { 2 H _ 2 + O _ 2 \rightarrow 2 H _ 2 O} $$آزمون موازنه واکنش شیمیایی
۱. برای تشخیص واکنش‌دهنده و فرآورده در یک معادله شیمیایی، کدام ویژگی‌های ساختار معادله واکنش نقش اساسی دارند؟
قرارگیری مواد در سمت چپ و راست معادله
ترتیب الفبایی نماد عناصر
نوشتن نام مواد به صورت کامل
استفاده از اعداد اتمی عناصر
در معادله شیمیایی، واکنش‌دهنده‌ها در سمت چپ و فرآورده‌ها در سمت راست نوشته می‌شوند. این ساختار مشخص می‌کند کدام مواد وارد واکنش می‌شوند و کدام مواد تولید می‌گردند.
۲. چرا هنگام نوشتن معادلات شیمیایی، برای هر ماده از نماد حالت مانند s یا l یا g استفاده می‌شود؟
این نمادها نوع یون‌های شرکت‌کننده را نشان می‌دهند.
این نمادها نشان‌دهنده حالت فیزیکی مواد هستند.
برای اینکه نشان دهند واکنش‌دهنده‌ها قبل از واکنش وجود دارند.
زیرا این نمادها تفاوت بین اتمهای یک عنصر را مشخص می‌کنند.
استفاده از نمادهای حالت مانند "s" برای جامد، "l" برای مایع و "g" برای گاز، سبب می‌شود که معادله شیمیایی به شکل دقیق‌تر و شفاف‌تر نوع فاز هر ماده را نمایش دهد. این کار بر خوانایی و دقت علمی معادله تاثیر مثبت دارد و کمک می‌کند تا مخاطب به‌سادگی متوجه شود هر ماده در چه حالتی وارد واکنش می‌شود و چه فرآورده‌ای به وجود می‌آید.
۳. در هنگام موازنه معادلات شیمیایی، چرا برای برقراری تساوی، ضرایب استوکیومتری را تغییر می‌دهیم و اندیس‌های شیمیایی تغییر نمی‌کنند؟
تغییر ضرایب فقط تعداد مولکول‌ها را بدون تغییر ماهیت ماده تغییر می‌دهد.
تغییر ضریب باعث تشکیل حالت‌های جدید ماده می‌شود.
تغییر ضریب ساده‌تر است و ترکیب را پیچیده نمی‌کند.
افزودن اندیس به جای ضریب، فقط سرعت واکنش را بالا می‌برد.
تغییر ضرایب باعث می‌شود تنها تعداد مولکول‌ها یا واحدهای یک ماده در معادله تنظیم شود، اما ساختار شیمیایی و نوع ماده ثابت باقی می‌ماند. در مقابل، تغییر اندیس‌های شیمیایی ماهیت ماده را تعیین می‌کنند و تغییر ان‌ها به معنی تغییر کلی ماده و ایجاد ترکیب جدیدی است که با اصل موازنه واکنش شیمیایی ناسازگار است.
۴. در زمان اجرای عملی روش وارسی برای موازنه معادله شیمیایی، ترتیب صحیح مراحل زیر کدام است؟
شناسایی ماده پیچیده‌تر، موازنه عناصر خاص، موازنه بار یون‌ها، وارسی برابری مقادیر
شمارش اتم‌ها، انتخاب ضرایب کسری، شناسایی ماده پیچیده‌تر، بررسی نهایی
انتخاب حالت فاز، تنظیم اندیس‌ها، شمارش اتم‌ها، ضرب ضرایب در کل معادله
موازنه بار یون‌ها، تنظیم ضرایب، شمارش هیدروژن و اکسیژن، شناسایی فرمول محصول
روش وارسی با شناسایی ماده پیچیده‌تر آغاز می‌شود. پس از آن، عناصر خاص و پیچیده را موازنه می‌کنند، در مرحله بعد به موازنه بار یون‌ها (در صورت وجود یون) می‌پردازند و در انتهای کار، با شمارش و وارسی همه اتم‌ها و ارزیابی برابری مقدار آن‌ها در دو سمت معادله، صحت موازنه را بررسی می‌کنند.
۵. در فرآیند موازنه واکنش شیمیایی اگر برای یک ماده ضریب کسری قرار داده شود، چه اقدامی باید صورت گیرد تا تمامی ضرایب معادله صحیح و عددی شوند و دلیل اصلی این کار چیست؟
تمام ضرایب معادله را در عددی مانند ۲ ضرب میکنیم تا همه ضرایب صحیح شوند و نسبت مواد حفظ شود.
فرقی ندارد؛ می‌توان ضریب کسری را همان‌طور رها کرد چون ماهیت معادله تغییر نمی‌کند.
باید ضرایب کسری را حذف و فقط عدد یک قرار داد تا معادله کوتاه‌تر شود.
ضریب کسری را دور می‌زنیم و فقط ضرایب دیگر را تغییر می‌دهیم تا جمع بسته شود.
وقتی در یک معادله موازنه شده ضریب کسری ظاهر می‌شود، باید همه ضرایب را در یک عدد مناسب (مثلا ۲) ضرب کرد تا هیچ ضریبی کسری باقی نماند. این روش باعث می‌شود نسبت مواد در معادله حفظ شود و تمام ضرایب صحیح و قابل استفاده شوند.
۶. در واکنش‌های معدنی پیچیده که یون‌های چنداتمی دخیل هستند، کدام روش برای رسیدن به موازنه اتمهای تمام عناصر اصلی موثرتر است؟
افزودن آب بدون توجه به یون‌های موجود
تنظیم ضرایب مطابق تعداد یون‌های مشترک و سپس کنترل باقی عناصر
شروع با کوچک‌ترین ضریب و تغییر اعداد اندیس مواد
تعیین ضرایب تنها براساس تعداد اتم اکسیژن
روش تنظیم ضرایب مطابق تعداد یون‌های مشترک به شما امکان می‌دهد ابتدا متداول‌ترین یون‌ها مانند فسفات را به درستی موازنه کنید، سپس سراغ باقی عناصر مانند هیدروژن و اکسیژن بروید. تعیین ضرایب صرفا براساس اکسیژن باعث عدم دقت می‌شود، افزودن آب بدون ملاحظه یون‌ها تعادل را به هم می‌زند و تغییر اعداد اندیس مواد ماهیت ماده را تغییر داده و درست نیست. تنها استفاده درست از ضرایب عددی برای یون‌ها و بررسی نهایی دیگر عناصر، موازنه کامل را تضمین می‌کند.
مطالب مجله فرادرس را در جستجوی گوگل سریع‌تر ببینید
امیدوارم این وبسایت یک مرجع جهانی بشه و به صورت روزافزون به آگاهی مردم کشورمون اضافه بکنه دمتون گرم
(حال اگر تعداد اکسیژن‌ها را در دو سمت محاسبه کنید خواهید دید که تعداد آن‌ها در دو سمت برابر با 41 است) برابر با 45 است
سلام و روز شما به‌خیر؛
ممنونیم از دقت نظر شما دوست عزیز. متن بازبینی و اصلاح شد.
خوشحالیم که با مجله فرادرس همراه هستید.
این جمله اصلاح شود لطفا
” تاکنون اتمهای هیدروژن و اکسیژن در دو سمت موازنه شده‌اند.” به جای اکسیژن باید بگید کربن
تشکر
با سلام؛
از ارائه بازخورد شما بسیار سپاسگزاریم. متن بازبینی و اصلاح شد.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس
عالی
خیلی ممنون 🙂❤️ خدا قوت🤝🏻
سلام . تشکر از توضیحات بسیار عالی شما
دستتون درد نکنه مطلب بسیار مفید و کمک کننده ای بود ??
اکسیژن در نهایت ٤٥تا
سلام دستتون درد نکنه خیلی ممنونم اجرتون با خدا خیلی خوب و مفید بود
آقا واقعاً دمتون گرم.
این مطلب واقعاً بهم کمک کرد و تونستم بهتر موازنه ها رو انجام بدم
نمیدونم چطور تشکر کنم، من این مبحث رو گیر کرده بودم، و متوجه نمیشدم…
کلاس ها هم مجازی بود و خیلی سخت بود درک کردنش…
کلیپ شما رو که دیدم خیلی راحت متوجه شدم…
ممنون استاد?❤
واقعا ممنونم نمیدونم چجور تشکر کنم
لطفا آموزشی هم راجع به ساختار الکترونی( electron configuration)و فرمول1s1 2s2 2p6 3s2 3p3
بزارید خیلی ممنون.
خیلی ممنون بخاطر این مطلب،بی نهایت سپاسگزارم
ببخشید من سوال داشتم توی قسمت های بالا برای کسری کردن ،چه زمان این کارو میکنیم ؟و از کجا بفهمیم اون کسر رو کدوم طرف قرار بدیم ؟ و اینکه چرا ضرب در بیست وپنج؟؟بطفا توضیح بدید من واقعا مشکل دارم???
در سمت راست 25 عدد از اون عنصر وجود داشت و در سمت چپ هم 2 عدد و برای موازنه کردن ضرب در 25/2 کرد و در آخر برای از بین بردن اعشاری بودن، معادله رو در مخرج اعشار ضرب کرد تا از کسری بودن هم خارج باشه!
سلام.
ممنون از زحمات.
توی مثال ۳ معادله رو اشتباه نوشتید
باسلام؛
از حسن توجه شما سپاسگزاریم.
متن اصلاح شد.
با تشکر