8.2 – Afbalancering af en kemisk ligning

Opgaveeksempel 8.2

Afbalancering af en kemisk ligning

Opstil en afbalanceret kemisk ligning for forbrændingen af metan, CH₄, ved at bruge følgende ikke-afstemte ligning:

${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$

Trin 1:
Opstil en ligning, ved at bruge de korrekte formler for reaktanterne og produkterne.

${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$

Trin 2:
Tæl atomerne af hvert grundstof i reaktanterne og produkterne. Når vi sammenligner atomerne på reaktantsiden og produktsiden, kan vi se, at der er flere H atomer på reaktantsiden og flere O atomer på produktsiden.

${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$

Trin 3:
Brug koefficienter til at afbalancere hvert grundstof.Vi vil starte med at afbalancere H i CH₄ fordi det indeholder flest atomer. Ved at sætte en koefficient på 2 foran formlen for H₂O, får vi samlet 4 H atomer på produktsiden. Brug kun koefficienter til at afbalancere en ligning, ret ALDRIG på de nedsænkede tal i formlen; dette vil ændre den kemiske formel for en reaktant eller et produkt.

${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$

Vi kan afbalancere O atomerne på reaktantsiden, ved at sætte koefficienten 2 foran formlen O₂. Der er nu 4 O atomer og 4 H atomer i både reaktanter og produkter.

${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)} \mathrm{Afbalanceret}$

Trin 4:
Check den endelige ligning, for at bekræfte at den er korrekt afbalanceret. Et check af det samlede antal atomer af hvert grundstof, vil indikere om ligningen er korrekt afbalanceret.

${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$

I en afbalanceret ligning, skal koefficienterne være de lavest mulige hele tal. Lad os antage at du havde fundet frem til dette for den afbalancerede ligning:

$2{\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+4{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }2{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+4{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)} \mathbf{FORKERT}$

Selvom antallet af atomer i både reaktanterne og produkterne er det samme, er denne ligning ikke afbalanceret korrekt. For at få de koefficienter med det laveste hele tal, kan vi nemlig dividere alle koefficienterne med 2.

Opgaveeksempel 8.3

Afbalancering af kemiske ligninger med sammensatte ioner

Afbalancer følgende kemiske ligning:

${\mathrm{Na}}_3{\mathrm{PO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}+{\mathrm{MgCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{Mg}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)} \mathrm{Ikke} \mathrm{afbalanceret}$

Løsning

Trin 1:
Opstil en ligning, ved at bruge de korrekte formler for reaktanterne og produkterne.

${\mathrm{Na}}_3{\mathrm{PO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}+{\mathrm{MgCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{Mg}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)} \mathrm{Ikke} \mathrm{afbalanceret}$

Trin 2:
Tæl atomerne (ionerne) for hvert grundstof i reaktanterne og produkterne. Når vi sammenligner antallet af ioner på reaktantsiden med produktsiden, kan vi se at ligningen ikke er afbalanceret. I denne ligning, kan vi afbalancere phosphationen som en gruppe atomer, fordi den findes på begge sider af reaktionen.

${\mathrm{Na}}_3{\mathrm{PO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}+{\mathrm{MgCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{Mg}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}$

Trin 3:
Brug koefficienter for at afbalancere hvert grundstof. Vi begynder med den formel, som har de højeste nedsænkede talværdier, hvilket i denne ligning er Mg₃(PO₄)₂. Ned nedsænkede 3-tal i Mg₃(PO₄)₂, bruges som koefficient for MgCl₂ for at afbalancere magnesium. Ned nedsænkede 2-tal for phosphat i Mg₂(PO₄)₂ bruges som koefficient for Na₃PO₄ fort at afbalancere phosphationen.

$2{\mathrm{Na}}_3{\mathrm{PO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}+3{\mathrm{MgCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{Mg}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}$

Kig igen på hver af ionerne i reaktanterne og produkterne, og vi kan se at natrium og chlorid ikke er afbalanceret endnu. En koefficient på 6 placeres foran NaCl, for at afbalancere ligningen.

$2{\mathrm{Na}}_3{\mathrm{PO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}+3{\mathrm{MgCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{Mg}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_{\left(\mathrm{s}\right)}+6{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)} \mathrm{Afbalanceret}$

Trin 4:
Check den endelige ligning, for at bekræfte at den er korrekt afbalanceret. Et check af det samlede antal ioner, bekræfter at ligningen er korrekt afbalanceret.

$2{\mathrm{Na}}_3{\mathrm{PO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}+3{\mathrm{MgCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{Mg}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_{\left(\mathrm{s}\right)}+6{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}$