Получить код ссылки
Внешний вид
Пример
УчебаХимия

Уравнивание химических реакций

Калькулятор для уравнивания, или балансирования химических реакций.
Timur2016-12-21 10:50:31

Калькулятор ниже предназначен для уравнивания химических реакций.

Как известно, существует несколько методов уравнивания химических реакций:

Метод подбора коэффициентов
Математический метод
Метод Гарсиа
Метод электронного баланса
*Метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций)
Последние два применяются для окислительно-восстановительных реакций

Данный калькулятор использует математический метод — как правило, в случае сложных химических уравнений он достаточно трудоемок для ручных вычислений, но зато прекрасно работает, если все за вас рассчитывает компьютер.

Математический метод основан на законе сохранения массы. Закон сохранения массы гласит, что количество вещества каждого элемента до реакции равняется количеству вещества каждого элемента после реакции. Таким образом, левая и правая части химического уравнения должны иметь одинаковое количество атомов того или иного элемента. Это дает возможность балансировать уравнения любых реакций (в том числе и окислительно-восстановительных). Для этого необходимо записать уравнение реакции в общем виде, на основе материального баланса (равенства масс определенного химического элемента в исходных и полученных веществах) составить систему математических уравнений и решить ее.

Рассмотрим этот метод на примере:

Пусть дана химическая реакция:
FeCl_2+Na_3PO_4=Fe_3(PO_4)_2+NaCl

Обозначим неизвестные коэффициенты:
x_1FeCl_2+x_2Na_3PO_4=x_3Fe_3(PO_4)_2+x_4NaCl

Составим уравнения числа атомов каждого элемента, участвующего в химической реакции:
Для Fe: x_1*1=x_3*3
Для Cl: x_1*2=x_4*1
Для Na: x_2*3=x_4*1
Для P: x_2*1=x_3*2
Для O: x_2*4=x_3*8

Запишем их в виде общей системы:
\begin{cases}x_1-3x_3=0; \\2x_1-x_4=0;\\3x_2-x_4=0;\\x_2-2x_3=0;\\4x_2-8x_3=0;\end{cases}

В данном случае имеем пять уравнений для четырех неизвестных, причем пятое можно получить умножением четвертого на четыре, так что его можно смело отбросить.

Перепишем эту систему линейных алгебраических уравнений в виде матрицы:
\begin{array}{|cccc|c|}  1 &  0 &  -3 &  0 & 0 \\  2 &  0 &  0 &  -1 & 0 \\  0 &  3 &  0 &  -1 & 0 \\ 0 &  1 &  -2 &  0 & 0 \\ \end{array}

Эту систему можно решить методом Гаусса. Собственно, не всегда будет так везти, что число уравнений будет совпадать с числом неизвестных. Однако прелесть метода Гаусса в том, что он как раз и позволяет решать системы с любым числом уравнений и неизвестных. Специально для этого был написан калькулятор Решение системы линейных уравнений методом Гаусса с нахождением общего решения, который и используется при уравнивании химических реакций.
То есть калькулятор ниже разбирает формулу реакции, составляет СЛАУ и передает калькулятору по ссылке выше, решающему СЛАУ методом Гаусса. Решение потом используется для отображения сбалансированного уравнения.

Химические элементы следует писать так, как они написаны в таблице Менделеева, т. е. учитывать большие и маленькие буквы (Na3PO4 — правильно, na3po4 — неправильно).

Уравнение химической реакцииCreative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 (Unported)
 

Комментарии