موازنه
موازنه روشی برای برابر شدن تعداد اتم‌های شرکت کننده در یک واکنش، در دو سمت واکنش دهنده و فراورده است.
طبق قانون پایستگی جرم، ماده نه به وجود می‌آید نه از بین می‌رود فقط از حالتی به حالت دیگه تغییر پیدا می‌کند، به همین دلیل باید تعداد اتم‌ها در دو سمت واکش دهنده و فراورده تفاوت نداشته باشد.
در زیر یادگیری موازنه را از کتاب شیمیوم آورده‌ایم که از زبان مدرس و شاگرد می‌باشد.
نوشته‌های مدرس: آبی رنگ
نوشته‌های شاگرد (هوشمند): نارنجی رنگ
آقا هوشمند در واکنش زیر شما بگو در سمت واکنش دهنده‌ها و در سمت فرآورده‌ها چه تعداد از هر اتم داریم؟
CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
سمت واکنش دهنده‌ها که C داریم، H داریم و O ، تو سمت فرآورده‌ها هم C داریم، H داریم و O، تعداد C یا کربن در سمت واکنش دهنده‌ها 1 هست و سمت فرآورده‌ها هم 1 هست، تعداد هیدروژن در سمت واکنش دهنده‌ها ۴ تا هس ولی در سمت فرآورده‌ها 2 تا هس تعداد اکسیژن هم در سمت واکنش دهنده‌ها 2 تا هس ولی در سمت فرآورده‌ها ۳ تا هس:
آفرین، همونجور که می‌بینیم تعداد بعضی از اتم‌ها در سمت واکنش دهنده‌ها و فراورده‌ها با هم برابر نیست:
CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
C: 1 1
H: 4 2
O: 2 3
پس برای اینکه قانون پایستگی جرم رعایت بشه باید تعداد اتم‌ها رو در اعدادی ضرب کنیم که با هم برابر بشن؛ مثلا تعداد هیدروژن در سمت واکنش دهنده‌ها دو برابر تعداد هیدروژن در سمت فرآورده‌ها هست. پس باید هیدروژن در سمت فرآورده‌ها را در 2 ضرب کنیم که با هم تعدادشون برابر بشه در نتیجه ضریب 2 میذاریم قبل از H2O (چون هیدروژن در سمت فراورده در H2O وجود داره( ولی این ضریب ۲ که قبل از H2O میذاریم تعداد تمام اتم‌های اون ماده رو دو برابر میکنه، پس هم تعداد هیدروژ‌ن‌ها رو دو برابر میکنه (میشن ۴تا) و هم تعداد اکسیژن دو برابر میشه (میشن ۲تا) پس مجموعاً تعداد اکسیژن‌های سمت فرآورده‌ها میشه ۴ تا.
CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
C: 1 1
H: 4 2 4
O: 2 3 4
از اونجایی هم که از اکسیژن‌های سمت واکنش دهنده‌ها هم میشه ۴ تا پس او ۲ رو در ۲ ضرب می‌کنیم، اینجور تعداد اتم‌های سمت واکنش دهنده و فرآورده‌ها با هم برابر میشن و واکنش اصطلاحا موازنه میشه:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
C: 1 1
H: 4 2 4
O: 2 4 3 4
حالا موافقی آقا هوشمند یه واکنشی بدم خودت موازنه کنی؟
بله آقا
پس معادله زیر رو شما موازنه کن:
C2H6(g)+O2(g)→CO2(g)+H2O(g)
اتم‌های کربن، هیدروژن و اکسیژن داریم.
C2H6(g)+O2(g)→CO2(g)+H2O(g)
C: 2 1
H: 6 2
O: 2 3
همون جور که زحمت کشیدم و نوشتم، کربن سمت واکنش دهنده‌ها 2 تا هس و سمت فرآورده‌ها یکی، هیدروژن سمت واکنش دهنده‌ها ۶ تا هس و سمت فرآورده‌ها 2 تا، اکسیژن هم سمت واکنش دهنده‌ها 2 تا هس و سمت فراورده‌ها ۳ تا، اول کربن سمت فراورده رو در ۲ ضرب می‌کنیم، پس پشت CO2 عدد ۲ میذاریم و چون این عدد ۲ در تمام اتم‌های CO2 ضرب میشه پس اکسیژن داخل CO2 هم در ۲ ضرب میشه، و اکسیژن سمت فراورده‌ها میشن ۵ تا:
C2H6(g)+O2(g)→2CO2(g)+H2O(g)
C: 2 1 2
H: 6 2
O: 2 3 5
حالا هیدروژن سمت فراورده‌ها باید ۳ برابر بشن تا تعداد هیدروژن سمت واکنش دهنده و فرآورده برابر بشن پس قبل از H2O 3 میذاریم که اینجوری تعداد اکسیژنای داخل H2O هم سه برابر میشه. پس کلاً اکسیژنای سمت فرآورده میشن ۷ تا ولی اکسیژن سمت واکنش دهنده‌ها 2 تا هس
C2H6(g)+O2(g)→2CO2(g)+3H2O(g)
C: 2 2
H: 6 2 6
O: 2 5 7
ولی آقا تعداد اکسیژنا که به همدیگه بخش‌پذیر نیستن. (اکسیژنای سمت فرآورده میشن ۷ تا و اکسیژن سمت واکنش دهنده‌ها 2 تا هستن)
خب اگه O2 (سمت واکنش دهنده‌ها) رو ضربدر 3.5 کنیم، تعداد اکسیژن‌های سمت واکنش دهنده و فراورده هم برابر میشن:
C2H6(g)+3.5O2(g)→2CO2(g)+3H2O(g)
C: 2 1 2
H: 6 2 6
O: 2 7 5 7
ولی یه موردی رو فراموش نکن اعدادی که قبل از مواد میذاریم برای موازنه (که بهشون میگیم ضرائب استوکیومتری) حتماً باید یه عدد صحیح باشد و نباید به صورت کسری یا اعشاری باشن، پس برای اینکه ضریب O2 از حالت کسری خارج کنیم چون مخرج کسر عدد ۲ هست باید 3.5 رو در ۲ ضرب کنیم، ولی برای اینکه تعداد اتم‌ها در دو طرف به هم نریزه، تمام ضرائب استوکیومتری رو در عدد ۲ ضرب می‌کنیم. و ضرائب استوکیومتری معادله موازنه شده اینجور میشه:
2C2H6(g)+7O2(g)→4CO2(g)+6H2O(g)
C: 2 4 2 4
H: 6 12 6 12
O: 7 14 7 14
حالا این معادله رو موازنه کن:
S+NaOH→Na2S+Na2S2O3+H2O
خب آقا اتمای داخل واکنش، گوگرد سدیم اکسیژن و هیدروژن هستن که:
S+NaOH→Na2S+Na2S2O3+H2O
S: 1 3
Na:1 4
O: 1 4
H: 1 2
گوگرد در سمت واکنش دهنده‌ها یکی هس ولی در سمت فرآورده‌ها 3 تا هس، سدیم در سمت واکنش دهنده یکیه ولی در سمت فرآورده‌ها ۴ تا هس، اکسیژن در سمت واکنش دهنده یکیه ولی در سمت فرآورده‌ها ۴ تا هس، هیدروژن در سمت واکنش دهنده‌ها یکیه ولی در سمت فرآورده‌ها ۲ تا هس. حالا…
یه لحظه اجازه بده هوشمند جان، یه مورد جالب میخوام تو این سوال بهت بگم، اکسیژن و هیدروژن در سمت واکنش دهنده‌ها داخل یه ماده قرار گرفتن و تعدادشون هم در اون ماده با هم برابره (NaOH) پس باید تعداد هیدروژن و اکسیژن در سمت فراورده‌ها هم با هم برابر باشه، چون اگر تعداد این دو اتم در سمت فراورده برابر نباشه موازنه نمیشن، برای این کار باید H2Oرو در ۳ ضرب کنیم تا تعداد اکسیژن و هیدروژن در سمت فراورده هم برابر بشن (اینجور ۶ تا هیدروژن داریم و ۶ تا اکسیژن که ۳ تاش داخل H2O هست و ۳ تای دیگه داخل(Na2S2O3)
S+NaOH→Na2S+Na2S2O3+3H2O
S: 1 3
Na:1 4
O: 1 4 6
H: 1 2 6
آها، مرسی، حالا Na سمت واکنش دهنده‌ها رو در 4 ضرب می‌کنیم، تا تعداد اتم‌های سدیم دو سمت با هم برابر بشن، پس قبل ازNaOH 4 میذاریم، اینجور Oو H داخل NaOH هم در 4 ضرب میشن و تعداد اونا هم تو سمت واکنش‌دهنده‌ها چهار تا میشن، ولی آقااااا یه چیزی… اینجور تعداد اکسیژنا و هیدروژنا درست نمیشن، چون ۶ تا از هر کدوم سمت فراورده داریم، ولی سمت واکنش دهنده ازشون ۴ تا داریم. چکار کنم حالا؟!
S+4NaOH→Na2S+Na2S2O3+3H2O
S: 1 3
Na:1 4 4
O: 1 4 6
H: 1 4 6
داری درست میگی، اینجوری واکنش موازنه نمیشه، دلیلشم میدونی چیه؟ نه آقا، عنصر اشتباهی رو برای شروع واکنش انتخاب کردی. اجازه مگه فرقی داره؟ بله. برای موازنه کردن یه معادله شیمیایی، اول اون عنصری رو موازنه کن که کمترین تکرار رو در سمت واکنش دهنده‌ها و فراورده‌ها داره، به این تکنیک، موازنه به روش وارسی می‌گوییم. مثلا شما اول از همه اتم Na رو خواستی موازنه کنی و اشتباهت همین بود، چون اتم Na در ۲ تا از مواد سمت فراورده‌ها وجود داره (هم داخل Na2S هست و هم داخل Na2SO3) اینجوری هر کدوم رو درست کنی اون یکی به هم میریزه.
راست میگینا.
حالا میتونی بگی کمترین تکرار بین اتم‌ها رو کدومشون داره؟
اجازه فکر کنم اتم هیدروژن که تو سمت واکنش دهنده‌ها فقط داخل یه ماده هست، و تو سمت فراورده‌ها هم فقط تو یه ماده وجود داره.
دقیقا، پس اولین اتمی رو که باید موازنه کنی هیدروژن باید باشه.
چه باحال، میشه ادامه موازنه هم خودم انجام بدم؟
بله حتما،
پس عدد ۴ رو از پشت NaOH برمیدارم و بجاش همون ۱ میذارم،
S+NaOH→Na2S+Na2S2O3+3H2O
S: 1 3
Na:1 4
O: 1 6
H: 1 6
سمت فراورده ها ۶تا هیدروژن داریم سمت واکنش دهنده‌ها یکی، پس ماده‌ای که سمت واکنش دهنده‌ها هیدروژن داره رو (یعنی NaOH) در ۶ ضرب می‌کنیم تا هیدروژن موازنه بشه، اینجوری تعداد سدیم و اکسیژن هم میشه ۶تا در سمت واکنش دهنده‌ها:
S+6NaOH→Na2S+Na2S2O3+3H2O
S: 1 3
Na:1 6 4
O: 1 6 6
H: 1 6 6
حالا برای موازنه کردنNa سمت واکنش دهنده‌ها ۶ تا داریم و سمت فراورده‌ها ۴ تا، چون دو تاش داخل Na2S2O3 هس و 2 تاش داخل Na2S میتونیمNa2S رو در ۲ ضرب کنیم تا جمعا سمت فراورده‌ها هم ۶ تا Na داشته باشیم:
S+6NaOH→2Na2S+Na2S2O3+3H2O
S: 1 3 4
Na:6 4 6
O: 6 6
H: 6 6
در آخرم چون سمت فراورده‌ها ۴ تا S داریم S سمت واکنش دهنده‌ها رو در ۴ ضرب می‌کنیم تا اونم بشه ۴ تا:
4S+6NaOH→2Na2S+Na2S2O3+3H2O
S: 1 4 4
Na:6 6
O: 6 6
H: 6 6
آفرین، حالا شمایی که این مطلب رو خوندی واکنش زیر رو موازنه کن:
