Баланс хімічних реакцій
Хімічний закон збереження мас свідчить:
Маса речовин, що вступають у реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції
Це означає, що кількість атомів, які є у реагентах, до реакції і після – однакові.
Будь-яка хімічна реакція описується хімічним рівнянням. Кількість кожного хімічного елемента в обох частинах рівняння має бути однаковою – рівняння має бути збалансованим.
В результаті взаємодії газоподібного азоту та водню виходить аміак:
Рівняння показує, які речовини беруть участь у реакції і яка речовина виходить, але рівняння не дає відповіді на питання про необхідну кількість реагентів для отримання аміаку. Щоб провести баланс мас, необхідно, щоб кількість однойменних атомів у лівій та правій частинах рівняння була однаковою. Робиться це з допомогою простановки коефіцієнтів перед компонентами рівняння. Наприклад:
- молекула води Н2О містить один атом кисню та два атоми водню;
- молекула води з катіоном 2- 2Н2О містить 2 атоми кисню і 4 атоми водню, і т.д.
Повернемося до формули одержання аміаку:
Неважко помітити, що в лівій частині знаходиться два атоми азоту та два атоми водню. У правій частині – один атом азоту та три атоми водню. Щоб збалансувати це рівняння, необхідно його праву частину помножити на 2. Після цього в лівій частині поставити коефіцієнт 3 водню:
Тепер рівняння збалансоване: у лівій частині два атоми азоту та шість атомів водню, і у правій частині така сама кількість атомів азоту та водню.
Розберемо ще один приклад.
Дано таку схему хімічної реакції:
З алюмінієм повний порядок – у лівій та правій частині схеми стоїть по одному атому цього металу.
З воднем і хлором доведеться попрацювати, оскільки, в лівій частині схеми стоїть по одному атому, а в правій – 3 атоми хлору і два водню. У відношенні 1:2:3 найменшим загальним кратним буде число 6.
Ділимо 6:1 = 6; 6: 2 = 3; 6:3=2, і дописуємо коефіцієнти, що вийшли:
Тепер у нас вийшов “непорядочок” з алюмінієм, якого у правій частині стало 2 атоми, а в лівій – залишився один. Не біда, нічого не заважає нам зрівняти кількість цього металу в лівій і правій частинах, дописавши зліва 2:
Тепер повний порядок, про що свідчить заміна стрілки на рівність.
Слід пам’ятати, що стехіометричні коефіцієнти в хімічному рівнянні (не плутати з індексами) показують як кількість молекул, а й кількість молей, як вихідних речовин, так і продуктів їх реакції.
Наведене вище рівняння показує, що в результаті взаємодії двох молей алюмінію і шести молей хлороводню утворюються два моля хлориду алюмінію і три моля водню. У цьому можна переконатися “на власні очі”, якщо порахувати молярні маси.
