Краткий ответ
Коэффициенты в уравнении реакции подбирают так, чтобы число атомов каждого элемента слева и справа было одинаковым (закон сохранения массы). Работает простой алгоритм:
- Подбор — уравниваем элементы по очереди; трогаем только коэффициенты (большие цифры перед формулой), индексы внутри формулы менять нельзя.
- НОК — для элемента, который слева и справа входит в одно вещество, находим наименьшее общее кратное чисел его атомов и делим НОК на каждое число — получаем коэффициенты.
- Удваивание — если после расстановки число атомов элемента осталось нечётным (и он входит в двухатомную молекулу \(O_2\), \(H_2\), \(Cl_2\), \(N_2\)), коэффициент получается дробным — тогда умножаем все коэффициенты на 2.
1. Зачем нужен подбор
В реакции атомы не исчезают и не появляются, а только перегруппировываются. Поэтому:
\[ \text{число атомов элемента слева} = \text{число атомов элемента справа} \]
Например, запись \(H_2 + O_2 \to H_2O\) — это только схема, она не уравнена: слева 2 атома кислорода, справа 1.
Порядок действий:
- сначала уравнивают элементы, кроме водорода и кислорода (металлы, неметаллы);
- затем водород;
- кислород проверяют последним — он часто «сходится» сам;
- в конце проверяют все элементы.
2. Метод наименьшего общего кратного (НОК)
Алгоритм:
- Выбери элемент, который слева входит только в одно вещество и справа — только в одно.
- Найди НОК чисел его атомов слева и справа.
- Раздели НОК на число атомов слева — это коэффициент перед левой формулой; раздели на число атомов справа — коэффициент перед правой.
- Переходи к следующему элементу.
Пример: \(Al + O_2 \to Al_2O_3\)
- Кислород: слева 2, справа 3. \(\text{НОК}(2, 3) = 6\).
- Перед \(O_2\): \(6 : 2 = 3\). Перед \(Al_2O_3\): \(6 : 3 = 2\).
- Алюминий: справа \(2 \cdot 2 = 4\), слева 1 → коэффициент 4 перед \(Al\).
\[ 4Al + 3O_2 = 2Al_2O_3 \]
Проверка: \(Al\): 4 = 4; \(O\): \(3\cdot 2 = 6\) и \(2\cdot 3 = 6\). ✓
3. Удваивание нечётного числа атомов
Если число атомов элемента на одной стороне нечётное, а он входит в молекулу из двух атомов (\(O_2\), \(H_2\), \(Cl_2\), \(N_2\)), то целого коэффициента не получится — выходит дробь. Тогда все коэффициенты уравнения умножают на 2.
Пример: \(C_2H_6 + O_2 \to CO_2 + H_2O\)
- Углерод: слева 2 → ставим 2 перед \(CO_2\).
- Водород: слева 6 → \(6 : 2 = 3\), ставим 3 перед \(H_2O\).
- Кислород справа: \(2\cdot 2 + 3 = 7\) — нечётное. Перед \(O_2\) вышел бы коэффициент \(3{,}5\).
- Умножаем всё на 2:
\[ 2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O \]
Проверка: \(C\): 4 = 4; \(H\): 12 = 12; \(O\): \(7\cdot 2 = 14\) и \(4\cdot 2 + 6 = 14\). ✓
Частые ошибки
- Меняют индекс в формуле (\(H_2O \to H_2O_2\)) вместо коэффициента — так нельзя, это уже другое вещество.
- Удваивают только одну формулу, а не все коэффициенты сразу.
- Забывают проверить кислород и водород в конце.
Проверь себя
Уравняй: \(NH_3 + O_2 \to N_2 + H_2O\). Здесь как раз понадобится удваивание (коэффициент перед \(O_2\) выходит дробным).
Ответ для самопроверки: \(4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 6H_2O\). Проверка: \(N\): 4 = 4; \(H\): 12 = 12; \(O\): 6 = 6. ✓