Bước 3: Nhân các bán phản ứng oxi hóa – khử với các hệ số để thăng bằng số electron.
Bước 4: Viết ra phương trình ion đầy đủ bằng cách kết hợp các bản phản ứng oxi hóa – khử.
Bước 5: Cân bằng phương trình hóa học dựa trên các hệ số trong phương trình ion đầy đủ.
Phương pháp ion – electron là một công cụ mạnh mẽ để cân bằng phương trình hóa học và hiểu sâu hơn về các phản ứng oxi hóa – khử trong hóa học.
Cân bằng phương trình hóa học là quá trình điều chỉnh hệ số của các chất tham gia và sản phẩm trong phản ứng hóa học để đảm bảo rằng số lượng nguyên tử của mỗi loại nguyên tố và tổng khối lượng các chất tham gia và sản phẩm là bằng nhau. Phương pháp cân bằng này thường sử dụng các quy tắc và nguyên tắc cụ thể để thực hiện việc điều chỉnh các hệ số một cách chính xác.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng cháy etan () trong không khí.
Phản ứng ban đầu:
Ở đây, chúng ta cần cân bằng phương trình để đảm bảo rằng số nguyên tử của carbon (C) và hydrogen (H) trong phản ứng tham gia và sản phẩm là bằng nhau.
Bước 1: Bắt đầu bằng việc đặt hệ số “1” cho các chất tham gia và sản phẩm:
Bước 2: Tiến hành cân bằng các nguyên tố một cách tuần tự. Bắt đầu với carbon (C):
Bước 3: Tiếp theo, cân bằng hydrogen (H):
Bước 4: Kiểm tra lại các nguyên tử của carbon và hydrogen. Bây giờ chúng ta đã cân bằng cả hai nguyên tố này.
Bước 5: Kiểm tra khối lượng. Điều này đòi hỏi tính toán tổng khối lượng của các chất tham gia và sản phẩm. Nếu khối lượng không cân bằng, bạn phải điều chỉnh hệ số thích hợp.
Đã cân bằng cả về số lượng nguyên tử và khối lượng, phản ứng cháy etan giữa etan và không khí đã được cân bằng hoàn chỉnh.
Phương pháp hệ số là một cách thường được sử dụng để cân bằng phương trình hóa học và đảm bảo tính chính xác của các phản ứng hóa học.
Cân bằng phương trình hóa học được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến nghiên cứu và giáo dục.
Khi phương trình hóa học được cân bằng, ta có thể sử dụng tỉ lệ số mol giữa các chất tham gia và sản phẩm để tính toán lượng chất cần thiết cho phản ứng hoặc lượng chất thu được sau phản ứng.
Ví dụ, nếu muốn điều chế 10 gam khí từ phản ứng giữa và HCl, ta cần tính toán lượng và HCl cần thiết dựa vào phương trình hóa học cân bằng:
Khi biết tỉ lệ số mol giữa các chất trong hỗn hợp, ta có thể sử dụng phương trình hóa học cân bằng để xác định tỷ lệ phần trăm khối lượng hoặc phần trăm thể tích của các chất trong hỗn hợp.
Ví dụ, nếu phân tích một hỗn hợp gồm khí và , ta có thể đốt cháy hỗn hợp này với để thu được và , sau đó dựa vào tỉ lệ số mol giữa và trong sản phẩm để xác định thành phần % thể tích của và trong hỗn hợp ban đầu.
Việc cân bằng phương trình hóa học giúp ta xác định được số mol electron trao đổi trong phản ứng, từ đó có thể giải thích cơ chế phản ứng xảy ra như thế nào.
Ví dụ, trong phản ứng giữa Fe và Fe khử thành Cu, đồng thời được tạo thành. Việc cân bằng phương trình hóa học cho ta biết rằng 1 mol Fe nhường 2 electron và 1 mol nhận 2 electron.
Việc cân bằng phương trình hóa học giúp ta xác định được tỉ lệ mol giữa các chất tham gia để tối ưu hóa quá trình sản xuất, nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí.
Ví dụ, trong sản xuất amoniac () từ khí nitơ () và khí hydro (), việc cân bằng phương trình hóa học cho ta biết rằng tỉ lệ mol : cần thiết là 1:3.
Việc cân bằng phương trình hóa học là một bước quan trọng trong nghiên cứu khoa học, giúp ta hiểu rõ hơn về cơ chế phản ứng, từ đó có thể phát triển các phương pháp mới để tổng hợp các chất hoặc nghiên cứu các quá trình hóa học xảy ra trong tự nhiên.