المعادلات الكيميائية: موازنة المعادلات الكيميائية

عندما يحترق الجرافيت، تتفاعل ذرات الكربون مع أكسجين الهواء. إذا كان هناك الكثير من الأكسجين، يتكون ثاني أكسيد الكربون... ...وإذا لم يكن هناك ما يكفي في الأكسجين، يتكون غاز أول أكسيد الكربون السام. عندما نقوم بوصف التفاعل الذي تكون فيه ثاني أكسيد الكربون، فإنه يبدو هكذا: بصيغة كلماتية... ... أو بصور الذرات... ... أو بالرموز الكيميائية. يكفي توفر ذرة كربون واحدة وجزيء أكسجين واحد لتكوين جزيء ثاني أكسيد الكربون. في التفاعل الثاني، حيث يتكون أول أكسيد الكربون، فالأمر ليس بتلك البساطة. تبدو المعادلة الكلماتية نفسها تقريبا. الفرق الوحيد هو اسم المركب الذي يتكون. كيف سيبدو التفاعل إذا قمنا برسم الذرات؟ ذرات الأكسجين مرتبطة معا في أزواج داخل جزيئات الأكسجين. لكن الناتج المتكون - أول أكسيد الكربون - به ذرة أكسجين واحدة فقط. أين ذهبت الذرة الأخرى؟ لا يمكنها الاختفاء فحسب. يمكننا التفكير في الأمر كالتالي: بما أننا بدأنا بذرتي أكسجين، يتكون جزيئان من أول أكسيد الكربون. لنقوم برسم جزيء آخر! عدد ذرات الأكسجين الآن متطابق، فيوجد اثنان على كل جانب من المعادلة. لكن عدد ذرات الكربون الآن غير متطابق. لدينا ذرتي كربون الآن بعد التفاعل، واحدة في كل جزيءِ أولِ أكسيدِ الكربون. لا يمكن أن تكون ذرة الكربون الثانية ظهرت من العدم! لا بد أنه كان هناك ذرتا كربون قبل التفاعل كذلك. إذا، لنقوم برسم ذرة كربون أخرى! هناك الآن نفس العدد من ذرات الكربون على كل من الجانبين الأيمن والأيسر: إثنتان، ونفس العدد من ذرات الأكسجين قبل وبعد التفاعل. إثنتان. الجانبان متطابقان. بقي الآن شيء واحد: كتابة المعادلة الكيميائية المتوازنة، بالرموز الكيميائية. يمكننا استخدام الصورة التي رسمناها. لا ترتبط ذرات الكربون معا بعدد معين، لذا نكتب هاتين كذرتي كربون مستقلتين: إثنان C. هذا الرقم الذي يخبرنا كم ذرة كربون لدينا، يسمى بمعامل تلك المادة. تأتي ذرات الأكسجين في أزواج، لذا نكتبها كـ O إثنان، برقم إثنين صغير متدن. لا يتطلب الأمر سوى جزيء أكسجين واحد. لذا لا نكتب معاملا أمامه. نكتب جزيء أول أكسيد الكربون كـ C - O، ذرة كربون وذرة أكسجين. تَكوَّن اثنان من هذا، لذا نكتب معامل 'اثنان' قبل جزيء أول أكسيد الكربون. وذلك باضافة هذه الأرقام في - المعاملات ـ نكون قد وزننا المعادلة الكيميائية. يجب أن تكون المعادلة متوازنة إن أردنا حساب الكمية المطلوبة من كل مادة. في هذه الحالة، نرى أن الاحتراق يحتاج ضعف عدد ذرات الكربون مثل جزيئات الاكسجين إذا بدأنا بـ 20 ذرة كربون، فسنحتاج إلى عشر جزيئات أكسجين. إذا بدأنا بألف جزيء أكسجين، فسيتكون ألفا جزيء أول أكسيد الكربون، وهكذا. المعاملات في المعادلة الكيميائية توضح نسب المواد. من الأسهل عادة عد عدد الذرات من كل نوع، في حالة قمنا برسم الجزيئات الداخلة في التفاعل. يمكن أن يكون هذا مفيدا جدا عندما تتعقد الأمثلة قليلا.