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バランスの化学方程式 - オンラインバランサー


バランスの取れた方程式:
20004.000000187 Si140810Al16899Mg418S134Ca399Mn5064P112K4273Na604V37Cu48Ti421O316952 + 5001 O2 = 2816763240.0264 SiO2 + 169023798.00158 Al2O3 + 8361672.0000783 MgO + 2680536.0000251 SO3 + 7981596.0000747 CaO + 101300256.00095 MnO + 1120224.0000105 P2O5 + 42738546.0004 K2O + 6041208.0000566 Na2O + 370074.00000347 V2O5 + 960192.00000899 CuO + 8421684.0000789 TiO2
反応化学量論制限試薬
化合物係数モル質量モル重量
Si140810Al16899Mg418S134Ca399Mn5064P112K4273Na604V37Cu48Ti421O316952200049999884.65
O2500132.00
SiO2281676324060.08
Al2O3169023798101.96
MgO836167240.30
SO3268053680.06
CaO798159656.08
MnO10130025670.94
P2O51120224141.94
K2O4273854694.20
Na2O604120861.98
V2O5370074181.88
CuO96019279.55
TiO2842168479.87
単位: モル質量 - g/mol、重量 - g。

代数的手法を使用した段階的なバランス調整
代数的手法を使用して、この方程式のバランスをとってみましょう。
まず、すべての係数を変数 a、b、c、d、... に設定します。
a Si140810Al16899Mg418S134Ca399Mn5064P112K4273Na604V37Cu48Ti421O316952 + b O2 = c SiO2 + d Al2O3 + e MgO + f SO3 + g CaO + h MnO + i P2O5 + j K2O + k Na2O + l V2O5 + m CuO + n TiO2

次に、各原子のバランスを計算する代数方程式を書き留めます。
Si: a * 140810 = c * 1
Al: a * 16899 = d * 2
Mg: a * 418 = e * 1
S: a * 134 = f * 1
Ca: a * 399 = g * 1
Mn: a * 5064 = h * 1
P: a * 112 = i * 2
K: a * 4273 = j * 2
Na: a * 604 = k * 2
V: a * 37 = l * 2
Cu: a * 48 = m * 1
Ti: a * 421 = n * 1
O: a * 316952 + b * 2 = c * 2 + d * 3 + e * 1 + f * 3 + g * 1 + h * 1 + i * 5 + j * 1 + k * 1 + l * 5 + m * 1 + n * 2

ここで、a=1 を割り当て、線形代数方程式系を解きます。
a40810 = c
a6899 = d * 2
a * 418 = e
a34 = f
a * 399 = g
a * 5064 = h
a12 = i * 2
a * 4273 = j * 2
a * 604 = k * 2
a * 37 = l * 2
a * 48 = m
a * 421 = n
a * 316952 + b * 2 = c * 2 + d * 3 + e + f * 3 + g + h + i * 5 + j + k + l * 5 + m + n * 2
a = 1

この線形代数系を解くと、次のようになります。
a = 1
b = 0.25
c = 140810
d = 8449.5
e = 418
f = 134
g = 399
h = 5064
i = 56
j = 2136.5
k = 302
l = 18.5
m = 48
n = 421

整数の係数を取得するには、すべての変数に 20004 を掛けます。
a = 20004
b = 5001
c = 2816763240
d = 169023798
e = 8361672
f = 2680536
g = 7981596
h = 101300256
i = 1120224
j = 42738546
k = 6041208
l = 370074
m = 960192
n = 8421684

ここで、元の方程式の変数を線形代数システムを解くことで得られた値に置き換えて、完全にバランスの取れた方程式を導き出します。
20004 Si140810Al16899Mg418S134Ca399Mn5064P112K4273Na604V37Cu48Ti421O316952 + 5001 O2 = 2816763240 SiO2 + 169023798 Al2O3 + 8361672 MgO + 2680536 SO3 + 7981596 CaO + 101300256 MnO + 1120224 P2O5 + 42738546 K2O + 6041208 Na2O + 370074 V2O5 + 960192 CuO + 8421684 TiO2

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バランスの化学方程式の使い方：

  • 化学反応の式を入力し、「実行」をクリックします。答えは下に表示されます。要素名の最初の文字には常に大文字を、2番目の文字には小文字を使用します。例: Fe, Au, Co, Br, C, O, N, F
  • 化学式に電子を入れるには、次のようにします。
    • イオンを入力する場合は、化合物の後に{＋3}、{3＋}、{3}というように、中括弧で電荷を指定します。 例: Fe{3＋} ＋ I{-} = Fe{2＋}＋I2
  • 化合物中の不変基を置換し、曖昧さを回避します。例えば、
    C6H5C2H5 O2 = C6H5OH CO2 H2O
    という式は釣り合いませんが、
    PhC2H5 O2 = PhOH CO2 H2O
    という式は釣り合いが取れます。化合物の状態（(s)(aq)や(g)など）は必要ありません。
  • 製品がわからない場合は、試薬のみを入力し、「実行」をクリックします。 多くの場合、完全な方程式が提案されます。
  • 反応化学量論は釣合い式で計算でき、化合物の1つのモル数または重量のいずれかを入力し、残りを計算します。
  • 限界試薬は、すべての試薬のモル数または重量を入力することにより、平衡式に対して計算することができます。限界試薬の行は、ピンクで強調表示されています。

    バランスをとるための、完全な化学反応式の例：

    化学反応式試薬の例（完全な方程式が提案されます）：

    化学方程式を理解する

    化学方程式は化学反応を表します。反応物（反応を開始する物質）と生成物（反応によって生成される物質）を示します。たとえば、水素 (H₂) と酸素 (O₂) が反応して水 (H₂O) が生成される場合、化学方程式は次のようになります。

    H2 + O2 = H2O

    ただし、各元素の原子の数が方程式の両側で同じではないため、この方程式はバランスが取れていません。バランスの取れた方程式は、化学反応では物質は生成も破壊もされないという質量保存の法則に従います。

    検査や試行錯誤によるバランス調整

    これが最も簡単な方法です。これには、方程式を調べて係数を調整して、方程式の両側の各タイプの原子の数が同じになるようにすることが含まれます。

    以下に最適: 少数の原子を含む単純な方程式。

    プロセス: 最も複雑な分子または最も多くの元素を含む分子から始めて、方程式のバランスが取れるまで反応物と生成物の係数を調整します。

    例：H2 + O2 = H2O
    1. 両側の H 原子と O 原子の数を数えます。左側に 2 個の H 原子、右側に 2 個の H 原子があります。左側に 2 つの O 原子、右側に 1 つの O 原子があります。
    2. H 2 O の前に係数 2 を置いて酸素原子のバランスをとります。
      H2 + O2 = 2H2O
    3. ここで、右側には 4 つの H 原子があるため、左側もそれに合わせて調整します。
      2H2 + O2 = 2H2O
    4. 残高を確認してください。さて、両側には 4 つの H 原子と 2 つの O 原子があります。方程式はバランスがとれています。

    代数的手法によるバランス調整

    この方法では、代数方程式を使用して正しい係数を見つけます。各分子の係数は変数 (x、y、z など) で表され、各種類の原子の数に基づいて一連の方程式が設定されます。

    以下に最適: より複雑で、検査によってバランスをとるのが難しい方程式。

    プロセス: 各係数に変数を割り当て、各要素の方程式を記述し、連立方程式を解いて変数の値を見つけます。

    例： C2H6 + O2 = CO2 + H2O
    1. 変数を係数に代入する：
      a C2H6 + b O2 = c CO2 + d H2O
    2. 原子保存に基づいて方程式を書き留めます。
      • 2 a = c
      • 6 a = 2 d
      • 2 b = 2c + d
    3. 係数の 1 つを 1 に割り当て、システムを解きます。
      • a = 1
      • c = 2 a = 2
      • d = 6 a / 2 = 4
      • b = (2 c + d) / 2 = (2 * 2 + 3) / 2 = 3.5
    4. すべてが整数になるように係数を調整します。 b = 3.5 であるため、整数係数を使用したバランスの取れた方程式を得るには、すべての係数に 2 を掛ける必要があります。
      2 C2H6 + 7 O 2 = 4 CO2 + 6 H2O

    酸化数法による平衡化

    酸化還元反応に役立つこの方法には、酸化数の変化に基づいて方程式のバランスをとることが含まれます。

    こんな方に最適: 電子移動が起こる酸化還元反応。

    プロセス: 酸化数を特定し、酸化状態の変化を決定し、酸化状態を変化させる原子のバランスをとり、次に残りの原子と電荷のバランスをとります。

    例： Ca + P = Ca3P2
    1. 酸化数を割り当てる：
      • カルシウム (Ca) は、元素の状態では酸化数が 0 です。
      • リン (P) も、元素の形では酸化数が 0 です。
      • Ca 3 P 2では、カルシウムの酸化数は +2 であり、リンの酸化数は -3 です。
    2. 酸化数の変化を特定します。
      • カルシウムは 0 から +2 になり、電子を 2 つ失います (酸化)。
      • リンは 0 から -3 になり、電子を 3 つ獲得します (還元)。
    3. 電子を使用して変化のバランスをとります。 Multiply the number of calcium atoms by 3 and the number of phosphorus atoms by 2.
    4. バランスの取れた方程式を書きます。
      3 Ca + 2 P = Ca3P2

    イオン電子半反応法によるバランス調整

    この方法では、反応を 2 つの半反応 (酸化と還元) に分離します。各半反応は個別にバランスがとられ、その後結合されます。

    最適な用途: 複雑な酸化還元反応、特に酸性または塩基性溶液中での反応。

    プロセス: 反応を 2 つの半反応に分割し、各半反応の原子と電荷のバランスをとり、電子のバランスが取れるように半反応を結合します。

    例： Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
    1. 半分の反応を書き留めてバランスをとります。
      Cu = Cu{2+} + 2{e}
      H{+} + HNO3 + {e} = NO2 + H2O
    2. 半反応を組み合わせて電子のバランスをとります。これを達成するには、後半の反応を 2 で乗算し、最初の反応に追加します。
      Cu + 2H{+} + 2HNO3 + 2{e} = Cu{2+} + 2NO2 + 2H2O + 2{e}
    3. 両側の電子を打ち消し、NO 3 {-} イオンを追加します。 H{+} と NO 3 {-} は HNO 3を作り、Cu{2+} と NO 3 {-} は Cu(NO 3 ) 3を作ります。
      Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

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