Balanceamento experimental: etapas, exemplos e exercícios - Ciência - 2023

Contente

o tentativa e erro Consiste em um método de tentativa e erro que visa garantir que a conservação da matéria seja cumprida em uma equação química para uma dada reação; isto é, para igualar o número de átomos dos reagentes e produtos. Portanto, eles não irão desaparecer ou criar átomos do nada.

Dependendo da pressa, esta é geralmente uma operação divertida, reforçando o entendimento sobre coeficientes estequiométricos e índices. Embora possa não parecer, tentativa e erro envolve o domínio de muitos conceitos, aplicados quase inconscientemente àqueles que se interessam pela química.

Assim, o balanço se assemelha ao esforço que seria feito para nivelar uma gangorra (ou gangorra), de forma que nenhuma das pontas caia para um lado enquanto a outra sobe. Uma escala também ilustra isso perfeitamente.

Como você tem experiência, esse equilíbrio pode até ser feito mentalmente, desde que a equação química não seja muito complicada. Um bad swing estraga completamente a interpretação de uma reação, por isso é essencial fazê-lo com calma para evitar erros alimentares.

Passos

Escreva a equação desequilibrada

Independentemente do objetivo do balanceamento, você deve sempre começar com a equação desbalanceada em mãos. Da mesma forma, é importante ter clareza sobre seus elementos. Suponha a seguinte equação química:

A + B → 3C + D

Onde as espécies A, B, C e D são moleculares. Essa equação não pode ser balanceada porque não nos diz nada sobre seus átomos. Os átomos estão equilibrados, não as moléculas.

Ambos A, B e D têm um coeficiente estequiométrico de 1, enquanto C de 3. Isso significa que 1 molécula ou mol de A reage com uma molécula ou mol de B, para produzir 3 moléculas ou moles de C e uma molécula ou mole de D. Quando mostramos os átomos, apresentamos os índices estequiométricos.

Revise os coeficientes estequiométricos e subscritos

Agora suponha a seguinte equação:

CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂OU

Os subscritos estequiométricos nos dizem quantos átomos de cada elemento constituem uma molécula e são reconhecidos porque são os menores números do lado direito de um átomo. Por exemplo, CH₄ tem um átomo de carbono (embora 1 não seja colocado) e quatro átomos de hidrogênio.

Equilibre os átomos na menor proporção primeiro

De acordo com a equação desequilibrada acima, o carbono é o átomo minoritário: é parte de um único reagente (CH₄) e um único produto (CO₂) Se você olhar para ele, há um átomo de C no lado do reagente e do produto.

Equilíbrio por átomos de oxigênio

CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂OU

2 O 3 O

Não podemos mudar os índices, mas apenas os coeficientes estequiométricos para equilibrar uma equação. Existem mais oxigênios no lado direito, então tentamos adicionar um coeficiente ao O₂:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + H₂OU

4 ou 3

Não queremos afetar o coeficiente de CO₂ porque isso desequilibraria os átomos de C. Em seguida, alteramos o coeficiente de H₂OU:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂OU

4 ou 4

Por fim, equilibre os átomos de hidrogênio

Depois de equilibrar os átomos de oxigênio, finalmente equilibramos os átomos de hidrogênio. Muitas vezes, eles são equilibrados por si mesmos no final.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂OU

4H 4H

E assim a equação foi equilibrada por tentativa e erro. A ordem dessas etapas nem sempre é cumprida.

Exemplos

Equações balanceadas são mostradas abaixo para verificar se o número de seus átomos é igual a ambos os lados da seta:

SW₂ + 2H₂ → S + 2H₂OU

P₄ + 6F₂ → 4PF₃

2HCl → H₂ + Cl₂

C + O₂ → CO₂

Exercícios

Alguns exercícios propostos serão resolvidos a seguir. Em alguns deles será visto que às vezes é conveniente quebrar a ordem das etapas e equilibrar o átomo minoritário por último.

Exercício 1

Equilibre por tentativa e erro a seguinte equação química:

SW₃ → SO₂ + O₂

1S 1S

3 ou 4

É importante enfatizar que os coeficientes multiplicam os subscritos para nos dar o número total de átomos de um elemento. Por exemplo, 6N₂ nos dá um total de 12 átomos de N.

O enxofre no início já está equilibrado, então continuamos com o oxigênio:

3 O 4 O

Somos forçados a mudar o coeficiente para SO₃ para equilibrar os oxigênios do lado esquerdo:

2SO₃ → SO₂ + O₂

6 O 4 O

2S S

Agora estamos interessados em equilibrar os átomos de enxofre primeiro antes dos átomos de oxigênio:

2SO₃ → 2SO₂ + O₂

2S 2S

6 OU 6O

Observe que os átomos de oxigênio ficaram equilibrados por si mesmos no final.

Exercícios 2

Equilibre por tentativa e erro a seguinte equação química:

CH₄ + H₂O → CO + H₂

Os carbonos e os oxigênios já estão equilibrados, não da mesma forma que os hidrogênios:

6H 2H

Tudo o que temos que fazer é modificar o coeficiente para H₂ para ter mais hidrogênios à direita:

CH₄ + H₂O → CO + 3H₂

6H 6H

E a equação está totalmente equilibrada.

Exercício 3

Equilibre por tentativa e erro a seguinte equação química:

C₂H₄ + O₂ → CO₂ + H₂OU

Começamos a equilibrar o carbono novamente:

C₂H₄ + O₂ → 2CO₂ + H₂OU

2C 2C

2O 5O

4H 2H

Observe que, desta vez, é mais fácil equilibrar os hidrogênios primeiro do que os oxigênios:

C₂H₄ + O₂ → 2CO₂ + 2H₂OU

4H 4H

2O 6O

Agora sim, nós modificamos o coeficiente de O₂ para equilibrar os oxigênios:

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂OU

6O 6O

E a equação já está equilibrada.

Exercício 4

Finalmente, uma equação desafiadora será equilibrada por tentativa e erro:

N₂ + H₂O → NH₃ + NÃO

Nitrogênio e oxigênio já estão equilibrados, mas não hidrogênios:

2H 3H

Vamos tentar mudar o coeficiente de H₂O e NH₃:

N₂ + 3H₂O → 2NH₃ + NÃO

6H 6H

3O O

2N 3N

Por tentativa e erro, variamos o coeficiente de NO:

N₂ + 3H₂O → 2NH₃ + 3NO

6H 6H

3O 3O

2N 5N

E agora os nitrogênios estão desequilibrados. Aqui é conveniente fazer uma mudança repentina: quintuplicar o coeficiente de N₂:

5N₂ + 3H₂O → 2NH₃ + 3NO

10 N 5N

6H 6H

3O 3O

Assim, temos que brincar com os coeficientes NH₃ e NO de tal forma que adicionam 10 nitrogênios e equilibram os átomos de oxigênio e hidrogênio ao mesmo tempo. Vamos tentar esta pontuação:

5N₂ + 3H₂O → 5NH₃ + 5NO

10 N 10 N

6 H 15H

3O 5O

No entanto, os hidrogênios parecem muito desequilibrados. Portanto, vamos variar os coeficientes novamente:

5N₂ + 3H₂O → 4NH₃ + 6NO

10 N 10N

6H 12H

3O 6O

Observe que agora o lado esquerdo tem o dobro do oxigênio e do hidrogênio. Nesse ponto, basta dobrar o coeficiente de H₂OU:

5N₂ + 6H₂O → 4NH₃ + 6NO

10 N 10N

12H 12H

6O 6O

E a equação está finalmente equilibrada.

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Quimica Organica. (s.f.). Balanceamento de equações químicas por tentativa e erro | Exercícios resolvidos. Recuperado de: quimica-organica.com
Nissa Garcia. (2020). Equação Química Balanceada: Definição e Exemplos. Estude. Recuperado de: study.com
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 de outubro de 2019). Como equilibrar equações químicas. Recuperado de: Thoughtco.com
Guia de estudo. (11 de maio de 2019). Balanceamento experimental de reações químicas. Exercícios resolvidos. Recuperado de: quimicaencasa.com
Universidade do Colorado em Boulder. (2019). Balanceamento de equações químicas. Recuperado de: phet.colorado.edu