موازنة معادلة كيميائية
يحدث تفاعل بين أجسام متفاعلة وفق نسب
محددة ، لذلك فمن الضروري معرفة هذه النسب. فمثلا في بعض الصناعات ، يجب
تحديد هذه النسب حتى لا تضيع كمية من الأجسام المتفاعلة التي لن تشارك في
التفاعل عند عدم احترامها، لهذا يجب علينا أن نوازن المعادلات الحصيلة
لتفاعل ما ، وذلك باتباع المنهجية والمراحل التالية:
نأخذ على سبيل المثال التفاعل التالي:
احتراق الميثان في ثنائي الاوكسيجين
المرحلة الاولى:
ننجز التجربة أولا ونحدد نواتج التفاعل و المتفاعالات وهي الأجسام التي تدخل في التفاعل الكيميائي.
في هذا المثال:
المتفاعلات هي :الميثان ( Ch4) وثنائي الاوكسيجين(o2)
النواتج :هي ثنائي أوكسيد الكربون ( Co2) والماء ( H2o ).
المرحلة الثانية:
نعبر كتابة عن التفاعل ، مثلا نعبرعن تفاعل الاحتراق السابق كما يلي:
الميثان + ثنائي الأوكسيجين ــــــــــــــــــ) الماء + ثنائي أوكسيد الكربون
المرحلة الثالثة:
نعوض أسماء الاجسام بصيغها الكيميائية، وذلك بكتابة صيغ المتفاعلات يساراً ، وصيغ النواتج يميناً.
لنقارن عدد ذرات المتفاعلات بعدد ذرات النواتج:
مجموع عدد الذرات قبل التفاعل
1 ذرة كربون
2 ذرة أوكسيجين
4 ذرات هيدروجين
مجموع عدد الذرات بعد التفاعل
1 ذرة كربون
3 ذذرات أوكسيجين
2 ذرة هيدروجين
نستنتج أن هناك عدم توازن بين ذرات النواتج، وذرات المتفاعلات لذلك نقول: إن المعادلة الحصيلة غير متوازنة.
وهذا
يعني أنه في واقع الامر ، ليست جزيئة واحدة من الميثان هي التي تتفاعل مع
جزيئة واحدة لثنائي الأوكسيجين، لتعطيا جزيئة ماء واحدة، وجزيئة واحدة
لثنائي أوكسيد الكربون، لكن هناك كميات أخرى من الجزيئات هي التي تتفاعل
لتعطي كميات أخرى من النواتج...
المرحلة الرابعة:
يجب ايجاد العدد الحقيقي لجزيئات المتفاعلات والنواتج الذي سوف يعطينا توازنا في عدد الذرات قبل التفاعل وبعده.
لنعد إذن إلى المعادلة الحصيلة التي وضعناها في البداية
هناك
توازن في عدد ذرات الكربون (الكرة الرمادية) في طرفي المعادلة، لذلك فلا
داعي لموازنة عدد ذرات الكربون،لكن هناك عدم توازن في عدد ذرات كل من
الأوكسيجين (الكريات الحمراء)، والهيدروجين(الكريات البيضاء) في طرفي
المعادلة..
لنبد أبموازنة عدد ذرات الهيدروجين ، فللحصول على 4 ذرات هيدروجين بعد التفاعل، يجب أن يكون لدينا بعد التفاعل جزيئتان من الماء.
المعادلة متوازنة الآن من حيث عدد ذرات الكربون ، والهيدروجين ، بقي لنا ان نوازن عدد ذرات الأوكسيجين .
للحصول
على 4 ذرات أوكسيجين في طرفي المعادلة، علينا أن نضيف جزيئة من ثنائي
الاوكسيجين في الطرف الاول ، فنحصل على المعادلة التالية:
المعادلة الآن أصبحت متوازنة ، بحيث أصبح لدينا في كل طرف:
1 ذرة كربون
4 ذرات هيدروجين
4 ذرات أوكسيجين
ما علينا الآن إلا أن نحسب عدد كل صنف من الجزيئات في الطرفين لكتابة المعادلة الحصيلة المتوازنة.
المعادلة المتوازنة
هذه
المعادلة تعبر على أنه في الواقع، تتفاعل كل جزيئة من غاز الميثان مع
جزيئتين من غاز ثنائي الاوكسيجين، للحصول على جزيئة واحدة من ثنائي أوكسيد
الكربون ، وجزيئتين من الماء.
المعاملات (الارقام) التي تكتب يسار
الصيغة الكيميائية في المعادلة الحصيلة، تسمى معاملات تناسبية التفاعل، وهي
التي تدل على نسب مشاركة كل جسم في التفاعل ، وتمكننا أيضا من المعرفة
المسبقة بكمية الأجسام المتفاعلة التي يجب تحضيرها للحصول على تفاعل كلي
(دون أن يبقى فائض من الاجسام المتفاعلة )
لذلك فالتفاعلات التي تتم دون احترام نسب مشاركة كل جسم في التفاعل، يكون في آخرها فائض لأحد الاجسام المتفاعلة
يحدث تفاعل بين أجسام متفاعلة وفق نسب
محددة ، لذلك فمن الضروري معرفة هذه النسب. فمثلا في بعض الصناعات ، يجب
تحديد هذه النسب حتى لا تضيع كمية من الأجسام المتفاعلة التي لن تشارك في
التفاعل عند عدم احترامها، لهذا يجب علينا أن نوازن المعادلات الحصيلة
لتفاعل ما ، وذلك باتباع المنهجية والمراحل التالية:
نأخذ على سبيل المثال التفاعل التالي:
احتراق الميثان في ثنائي الاوكسيجين
المرحلة الاولى:
ننجز التجربة أولا ونحدد نواتج التفاعل و المتفاعالات وهي الأجسام التي تدخل في التفاعل الكيميائي.
في هذا المثال:
المتفاعلات هي :الميثان ( Ch4) وثنائي الاوكسيجين(o2)
النواتج :هي ثنائي أوكسيد الكربون ( Co2) والماء ( H2o ).
المرحلة الثانية:
نعبر كتابة عن التفاعل ، مثلا نعبرعن تفاعل الاحتراق السابق كما يلي:
الميثان + ثنائي الأوكسيجين ــــــــــــــــــ) الماء + ثنائي أوكسيد الكربون
المرحلة الثالثة:
نعوض أسماء الاجسام بصيغها الكيميائية، وذلك بكتابة صيغ المتفاعلات يساراً ، وصيغ النواتج يميناً.
لنقارن عدد ذرات المتفاعلات بعدد ذرات النواتج:
مجموع عدد الذرات قبل التفاعل
1 ذرة كربون
2 ذرة أوكسيجين
4 ذرات هيدروجين
مجموع عدد الذرات بعد التفاعل
1 ذرة كربون
3 ذذرات أوكسيجين
2 ذرة هيدروجين
نستنتج أن هناك عدم توازن بين ذرات النواتج، وذرات المتفاعلات لذلك نقول: إن المعادلة الحصيلة غير متوازنة.
وهذا
يعني أنه في واقع الامر ، ليست جزيئة واحدة من الميثان هي التي تتفاعل مع
جزيئة واحدة لثنائي الأوكسيجين، لتعطيا جزيئة ماء واحدة، وجزيئة واحدة
لثنائي أوكسيد الكربون، لكن هناك كميات أخرى من الجزيئات هي التي تتفاعل
لتعطي كميات أخرى من النواتج...
المرحلة الرابعة:
يجب ايجاد العدد الحقيقي لجزيئات المتفاعلات والنواتج الذي سوف يعطينا توازنا في عدد الذرات قبل التفاعل وبعده.
لنعد إذن إلى المعادلة الحصيلة التي وضعناها في البداية
هناك
توازن في عدد ذرات الكربون (الكرة الرمادية) في طرفي المعادلة، لذلك فلا
داعي لموازنة عدد ذرات الكربون،لكن هناك عدم توازن في عدد ذرات كل من
الأوكسيجين (الكريات الحمراء)، والهيدروجين(الكريات البيضاء) في طرفي
المعادلة..
لنبد أبموازنة عدد ذرات الهيدروجين ، فللحصول على 4 ذرات هيدروجين بعد التفاعل، يجب أن يكون لدينا بعد التفاعل جزيئتان من الماء.
المعادلة متوازنة الآن من حيث عدد ذرات الكربون ، والهيدروجين ، بقي لنا ان نوازن عدد ذرات الأوكسيجين .
للحصول
على 4 ذرات أوكسيجين في طرفي المعادلة، علينا أن نضيف جزيئة من ثنائي
الاوكسيجين في الطرف الاول ، فنحصل على المعادلة التالية:
المعادلة الآن أصبحت متوازنة ، بحيث أصبح لدينا في كل طرف:
1 ذرة كربون
4 ذرات هيدروجين
4 ذرات أوكسيجين
ما علينا الآن إلا أن نحسب عدد كل صنف من الجزيئات في الطرفين لكتابة المعادلة الحصيلة المتوازنة.
المعادلة المتوازنة
هذه
المعادلة تعبر على أنه في الواقع، تتفاعل كل جزيئة من غاز الميثان مع
جزيئتين من غاز ثنائي الاوكسيجين، للحصول على جزيئة واحدة من ثنائي أوكسيد
الكربون ، وجزيئتين من الماء.
المعاملات (الارقام) التي تكتب يسار
الصيغة الكيميائية في المعادلة الحصيلة، تسمى معاملات تناسبية التفاعل، وهي
التي تدل على نسب مشاركة كل جسم في التفاعل ، وتمكننا أيضا من المعرفة
المسبقة بكمية الأجسام المتفاعلة التي يجب تحضيرها للحصول على تفاعل كلي
(دون أن يبقى فائض من الاجسام المتفاعلة )
لذلك فالتفاعلات التي تتم دون احترام نسب مشاركة كل جسم في التفاعل، يكون في آخرها فائض لأحد الاجسام المتفاعلة
