Back to chapter

3.10:

משוואות כימיות

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Chemical Equations

Languages

Share

תגובות כימיות כוללות שינוי כימי של חומר אחד או יותר, לחומר אחר. מקובל לציין תגובה באמצעות משוואה כימית, המשתמשת בנוסחאות כימיות לייצוג האטומים, המולקולות או התרכובות שמעורבים בה. חומרי המוצא של התגובה, המשתנים במהלכה, נקראים מגיבים.המגיבים מצוינים בצד השמאלי של המשוואה. החומרים הנוצרים במהלך התגובה הכימית נקראים תוצרים והם מצוינים בצד הימני של המשוואה. חץ, המפריד בין המגיבים לתוצרים, מראה את כיוון התגובה.מצבי הצבירה החומר השונים מוצגים כקיצורים בסוגריים. תגובה כימית נתונה לחוק שימור החומר, לפיו סך המסות של היסודות המעורבים בתגובה נשמר. לכן, מספר האטומים של כל יסוד יהיה תואם בין מגיבים לתוצרים.משוואות כימיות מאוזנות באמצעות מקדמים מולריים כדי לשקף את המספר בפועל של האטומים המעורבים בתגובה. חשוב לשנות רק את המקדמים המולריים ולא את הסימונים המספריים אחרי כל יסוד, המגדירים את זהות התרכובת כאשר מאזנים משוואה כימית. קווים מנחים כלליים מסייעים להציג ולהתאים משוואה כימית ביעילות.לדוגמה, התלקחות של חומצה בנזואית נוזלית, היוצרת גז פחמן דו-חמצני ומים, מיוצגת תחילה כמשוואת שלד כימית. לאחר מכן, האטומים מאוזנים כאשר קודם מתאימים את אלה שבתוך התרכובות, ולאחריהם את האטומים ביסודות החופשיים. הוספת המקדמים שבע ושלוש לפני הנוסחאות של לפחמן דו-חמצני ולמים מאזנת את אטומי הפחמן והמימן.מקדם בצורת השבר 15 חלקי 2 מתאים את מספר אטומי החמצן. מקדמי שבר מומרים למספרים שלמים על ידי הכפלת המשוואה המלאה במכנה. המספר הכולל של האטומים של כל יסוד שווה בשני הדדים, במשוואה מאוזנת.במשוואות כימיות המייצגות תגובות המערבות תרכובות יוניות, הקטיונים מאוזנים תחילה, ולאחריהם האניונים. יונים פוליאטומיים מאוזנים תמיד כיחידה. לדוגמה, אלומיניום סולפט מומס מגיב עם סידן הידרוקסיד מומס ויוצר אלומיניום הידרוקסיד מוצק וסידן סולפט מוצק.באמצעות משוואת שלד, הקטיונים של האלומיניום והסידן מאוזנים, ולאחריהם האניונים הפוליאטמיים הידרוקסיד ויוני סולפט. לבסוף, מתאימים את המקדמים המולריים כדי לקבל משוואה מאוזנת לגמרי.

3.10:

משוואות כימיות

Chemical equations represent the identities and relative quantities of substances involved in a chemical reaction. The substances undergoing reaction are called reactants, and their formulas are placed on the left side of the equation. The substances generated by the reaction are called products, and their formulas are placed on the right side of the equation. Plus signs (+) separate individual reactant and product formulas, and an arrow (→) separates the reactant and product (left and right) sides of the equation. The relative numbers of reactant and product species are represented by numerical coefficients, placed immediately to the left of each formula. A coefficient of 1 is typically not usually shown. The smallest possible whole-number coefficients are commonly used in a chemical equation, and they are interpreted as ratios. For example, methane and oxygen react to yield carbon dioxide and water in a 1:2:1:2 ratio. 

Eq1

The ratio indicates that the smallest possible coefficients of methane, oxygen, carbon dioxide, and water are 1, 2, 1, and 2, respectively. The coefficients may be interpreted with regard to any amount (number) unit, and so this equation may be correctly read in many ways, including:

i. One methane molecule and two oxygen molecules react to yield one carbon dioxide molecule and two water molecules.

ii. One mole of methane molecules and 2 moles of oxygen molecules react to yield 1 mole of carbon dioxide molecules and 2 moles of water molecules. 

The physical states of reactants and products in chemical equations very often are indicated with a parenthetical abbreviation following the formulas. Standard abbreviations include ‘s’ for solids, ‘l’ for liquids, ‘g’ for gases, and ‘aq’ for substances dissolved in water.

Balancing equations

In a balanced equation, the numbers of atoms for each element involved in the reaction are the same on the reactant and product sides, thereby satisfying the law of conservation of matter. A balanced equation can be confirmed by adding the numbers of atoms on either side of the arrow and comparing these sums to ensure they are equal. Note that the number of atoms for a given element is calculated by multiplying the coefficient of any formula containing that element by the element’s subscript in the formula. If an element appears in more than one formula on a given side of the equation, the number of atoms represented in each must be computed and then added together.

To balance the equation, the coefficients of the equation may be changed as needed. It is sometimes convenient to use fractions instead of integers as intermediate coefficients in the process of balancing a chemical equation. When balance is achieved, all the equation’s coefficients may then be multiplied by a whole number to convert the fractional coefficients to integers without upsetting the atom balance. 

For example, the reaction of ethane (C2H6) with oxygen yields water and carbon dioxide, which can be represented by the following unbalanced equation:

Eq2

The unbalanced equation contains: 

Atoms Reactant Product Balanced?
C 2 1 No
H 6 2 No
O 2 3 No

To balance the number of carbon atoms and hydrogen atoms, multiply CO2 by the coefficient 2 and multiply H2O by the coefficient 3, respectively. This changes the total number of oxygen atoms on the product to 7. To balance the number of oxygen atoms, multiply oxygen by the fractional coefficient 7/2. This initial balancing of the carbon, hydrogen, and oxygen atoms by changing the coefficients for reactants and products, gives the provisionally balanced equation: 

Eq3

A conventional balanced equation with integer-only coefficients is derived by multiplying each coefficient by 2, to generate the equation:

Eq4

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 4.1: Writing and Balancing Chemical Equations.