化学方程式のバランスをとるとは、1 番目の要素 (反応物) と 2 番目の要素 (生成物) の両方にある各元素の原子の数が同じになるように係数 (物質の前に来る数字) を整理することを意味します。
これを行うにはいくつかの方法がありますが、一般に、無機反応で最もよく使用される平衡化方法は、簡単で効率的であるため、試行法です。
例として 2 つの化学方程式を取り上げて、このバランスをとる方法を実行する方法を見てみましょう。
1番目の例:
化学式: Zn (s) + HCl (aq ) → ZnCl 2(aq ) + H 2(g )
最初のステップ:それぞれのインデックスに示されているように、各元素の原子の数を書き込みます。
Zn (s) + HCl (aq ) → ZnCl 2(aq ) + H 2(g )
試薬: 製品:
亜鉛=1 亜鉛=1
H = 1 H = 2
Cl = 1 Cl = 2
水素原子と塩素原子の数が等しくないため、この方程式はバランスが取れていないことに注意してください。
2 番目のステップ:物質または元素、または両方のメンバーに 1 回だけ出現し、より高いインデックスを持つより多くの原子を持つラジカルの係数の値の「再生」を開始します。
この場合、すべての元素は 1 番目と 2 番目のメンバーに 1 回だけ出現するため、最も高いインデックスと原子数を持つ物質 (この場合は ZnCl 2 )を選択します。これに係数 1 を割り当てます。これは、他の係数の参照として機能します。このようにして、以下が得られます。
Zn (s) + HCl (aq ) → 1 ZnCl 2(aq ) + H 2(g )
試薬: 製品:
亜鉛=亜鉛=1
H = H =
Cl = Cl = 2
3 番目のステップ:同じ推論を使用して他の要素を進めます。
製品には 1 つの Zn と 2 つの Cl だけが含まれることがすでに指定されているため、これらの係数を最初のメンバーに転置します。
1 Zn (s) + 2 HCl (aq ) → 1 ZnCl 2(aq ) + H 2(g )
試薬: 製品:
亜鉛=1 亜鉛=1
H = 2 H =
Cl = 2 Cl = 2
最初のメンバーの Cl の係数 2 を定義するときに、H の係数も定義することに注意してください。したがって、2 番目のメンバーにも 2 つの H が必要です。すでに 2 に等しいインデックスを持っているため、係数は次のようにする必要があります。 1になる：
1 Zn (s) + 2 HCl (aq ) → 1 ZnCl 2(aq ) + 1 H 2(g )
試薬: 製品:
亜鉛=1 亜鉛=1
H = 2 H = 2
Cl = 2 Cl = 2
両方のメンバーに同じ数の原子があるため、反応のバランスが取れています。
2番目の例:
化学式: Al (OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O
最初のステップ:
Al (OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O
試薬: 製品:
Al = 1 Al = 2
S = 1 S = 3
O = 7 O = 13
H = 5 H = 2
バランスを取る必要があります。
第 2 ステップ:酸素または水素は両方のメンバーに複数回出現するため、それらを「使用」してはなりません。そのため、最後まで残されます。 Al (SO 4 ) 3 は、原子数が最も多く、指数も最も高いため、Al (SO 4 ) 3を好みます。これに 1 に等しい係数を与えます。
Al (OH) 3 + H 2 SO 4 → 1 Al 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O
試薬: 製品:
アルミニウム = アルミニウム = 2
S = S = 3
O = O = 12+?
H = H =
第 3 ステップ:第 2 メンバーの Al の量は 2 であることがすでに確立されているため、これは第 1 メンバーにこの元素を含む物質 (Al(OH) 3 ) の係数にもなります。 S の量が 3 に等しいこともすでに確立されているため、H 2 SO 4の係数は 3 になります。
2 Al (OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → 1 Al 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O
試薬: 製品:
Al = 2 Al = 2
S = 3 S = 3
O = 18 O = 12+?
H = 12 H =
水だけを残してバランスを取ることに注意してください。最初のメンバーには 12 の H があり、2 番目のメンバーでは H インデックスは 2 に等しいため、入力する必要がある係数は、インデックスを掛けると 12 になりますので、6 になります。
2 Al (OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → 1 Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 H 2 O
試薬: 製品:
Al = 2 Al = 2
S = 3 S = 3
O = 18 O = 18
H = 12 H = 12
通常、バランスが正しく保たれているかどうかを確認する最後の要素は酸素です。この場合、それは機能し、方程式のバランスが適切に保たれるようになりました。
重要な注意事項:
- 各要素の量は、係数にインデックスを乗算することによって求められます。 2 つのうちの 1 つが書き込まれていない場合は、それが 1 に等しいためです。
物理的状態とイオン形成能力はバランスをとる際に無視されます。