Kimyasal Tepkime Denklemleri Nasıl Denkleştirilir?

Kimyasal tepkime denkleştirmenin amacı

Bir kimyasal tepkimede giren maddelerin atomları, ürünlerde farklı biçimde düzenlenebilir; ancak elementlerin atomları ortadan kalkmaz veya kendiliğinden yeni atomlara dönüşmez. Bu nedenle tepkime denkleminin sol tarafındaki her elementin toplam atom sayısı, sağ tarafındaki toplam atom sayısına eşit olmalıdır. Bu ilke, kütlenin korunumu ile uyumludur: Atom sayıları eşitse, aynı atomların toplam kütlesi de tepkimenin iki tarafında korunur.

Denkleştirme bu eşitliği sağlamak için yapılır. Örneğin H2 + O2 → H2O yazımında solda iki hidrojen ve iki oksijen atomu, sağda ise iki hidrojen ve bir oksijen atomu bulunur. Oksijen sayısını eşitlemek için suyun önüne 2 yazılır; ardından hidrojen sayısını eşitlemek için hidrojenin önüne 2 yazılır: 2H2 + O2 → 2H2O. Böylece iki tarafta da dört hidrojen ve iki oksijen atomu vardır.

Katsayı ile alt indis arasındaki fark

Katsayı, bir kimyasal formülün önüne yazılan ve o maddeden kaç birim bulunduğunu gösteren sayıdır. Alt indis ise formülün içinde, bir elementin tek bir molekülünde ya da formül biriminde kaç atom bulunduğunu belirtir. Denkleştirme sırasında değiştirilebilen sayı katsayıdır; alt indis değiştirilirse maddenin kimliği değişir.

Örneğin 2H2O ifadesinde 2 katsayıdır ve iki su molekülü anlamına gelir. Her su molekülünde iki hidrojen ve bir oksijen bulunduğu için toplam atom sayısı dört hidrojen ve iki oksijendir. Buna karşılık H2O2, hidrojen peroksiti gösteren farklı bir formüldür; burada alt indis 2, tek bir molekülde iki oksijen bulunduğunu belirtir. H2O ifadesini denkleştirmek için H2O2 yapmak, su moleküllerine yalnızca sayı eklemek değil, giren veya ürün maddesini değiştirmek olur.

Katsayı bütün formülü çarpar. Örneğin 3CO2, üç karbon dioksit molekülü demektir ve toplamda üç karbon ile altı oksijen atomu içerir. Alt indis ise yalnızca hemen önündeki element sembolünü veya parantezli grubun tamamını etkiler. Bu nedenle önce formülleri doğru yazmak, ardından yalnızca formüllerin önündeki katsayılarla çalışmak gerekir.

Atom bilançosu oluşturma ve karşılaştırma

Atom bilançosu, denklemdeki her elementin girenler ve ürünlerde kaç atom bulunduğunu gösteren karşılaştırmadır. Bunun için önce ok işaretinin sol ve sağ tarafındaki elementler belirlenir, sonra her formüldeki alt indisler okunarak atom sayıları katsayıyla çarpılır. Alt indis yazmıyorsa o elementten bir atom olduğu kabul edilir; bir formülün önünde katsayı yoksa katsayı 1'dir.

Örneğin Fe + O2 → Fe2O3 tepkimesini ele alalım. Başlangıçta demir için sol tarafta 1, sağ tarafta 2 atom; oksijen için sol tarafta 2, sağ tarafta 3 atom vardır. Bu sayılar eşit olmadığı için denklem henüz dengeli değildir. Atom bilançosu şöyle özetlenebilir: Fe: 1 → 2, O: 2 → 3.

Katsayılar eklendikçe bilanço yeniden hesaplanır. Ürünün önüne 2 yazılırsa sağ tarafta 4 demir ve 6 oksijen bulunur. Ardından demirin önüne 4, oksijenin önüne 3 yazıldığında 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 elde edilir. Son durumda sol tarafta 4 Fe ve 6 O, sağ tarafta da 4 Fe ve 6 O vardır. Bu tablo yaklaşımı, yalnızca formüle bakarak yapılan tahminlerin neden doğru veya yanlış olduğunu açıkça gösterir.

Katsayı belirleme adımları

Denkleştirmeye başlamadan önce tepkimedeki tüm formülleri doğru yazın ve ok işaretinin iki tarafındaki elementleri listeleyin. Daha sonra bir element için sol ve sağ taraftaki atom sayılarını karşılaştırın. Birden fazla bileşikte bulunan veya daha karmaşık formülde yer alan elementleri genellikle sonraki aşamaya bırakıp önce daha kolay izlenebilen elementlerden başlamak işlemi sadeleştirir.

İlk adımda denkleştirilecek bir bileşiğin önüne geçici olarak 1 yazılmış gibi düşünün ve eksik atom sayısını tamamlayacak katsayıyı seçin. Katsayı bütün formülü etkilediği için her değişiklikten sonra tüm elementlerin bilançosunu yeniden kontrol edin. Örneğin Al + O2 → Al2O3 denkleminde ürün tarafında iki alüminyum ve üç oksijen vardır. Ürünün önüne 2 yazıldığında ürün tarafı 4 Al ve 6 O olur. Buna uyması için Al'ın önüne 4, O2'nin önüne 3 yazılır: 4Al + 3O2 → 2Al2O3.

Bir başka örnekte CH4 + O2 → CO2 + H2O denklemi kullanılabilir. Önce karbon sayısı eşitlenir; CH4 ve CO2'nin katsayıları 1 kalır. Dört hidrojen bulunduğu için suyun önüne 2 yazılır. Ürünlerde toplam dört oksijen oluştuğundan O2'nin önüne 2 yazılır ve denklem CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O biçimine gelir.

İşlem sırasında birden fazla elementin aynı anda eşitlenmesi gerekebilir; bu durumda seçilen katsayıları küçük tam sayılarda tutmaya çalışın ve her adımın ardından atom bilançosunu güncelleyin. Parantez içinde bulunan çok atomlu bir iyon veya grup tepkimenin iki tarafında değişmeden kalıyorsa, bu grup bazı durumlarda tek bir birim gibi izlenebilir; burada yalnızca bu kullanımın mümkün olabileceğini bilmek yeterlidir. Denkleştirilmiş tepkimelerden mol ve kütle hesapları ise ayrı bir hesaplama konusudur. Yükseltgenme basamağı veya yarı tepkime yöntemiyle redoks denkleştirme ve iyonik ya da net iyonik denklemlerin denkleştirilmesi bu temel yöntemin kapsamı dışındadır.

Kesirli katsayıları tam sayıya çevirme

Bazı denkleştirmelerde bir formülün önüne 1/2 gibi kesirli bir katsayı yazmak ara adım olarak işe yarayabilir. Ancak sonuç çoğunlukla en küçük tam sayılı katsayılarla gösterilir. Bunun için denklemdeki tüm katsayılar, paydaların ortak katı olan uygun bir sayıyla çarpılır.

Örneğin H2 + 1/2O2 → H2O ifadesinde oksijen atomları eşit görünür; fakat katsayılar tam sayı değildir. Tüm katsayılar 2 ile çarpıldığında 2H2 + O2 → 2H2O elde edilir. Çarpma işlemi bütün katsayılara uygulanmalıdır; yalnızca kesirli olanı değiştirmek atom dengesini bozabilir.

Denkleştirilmiş denklemi kontrol etme

Bir denklemi denkleştirdiğinizi varsaymadan önce son bir atom bilançosu hazırlayın. Her element için önce formüllerdeki alt indisleri okuyun, sonra formülün önündeki katsayıyla çarpın ve sol ile sağ tarafı karşılaştırın. Katsayıların yalnızca atom sayısını değiştirdiğini, formüllerin içindeki alt indislerin ise aynen kaldığını da kontrol edin.

Örneğin 2Na + Cl2 → 2NaCl denkleminde sol tarafta 2 sodyum ve 2 klor atomu vardır. Sağ tarafta iki NaCl bulunduğu için yine 2 sodyum ve 2 klor atomu bulunur. Böylece hem Na hem de Cl bakımından eşitlik sağlanır.

Kontrol sırasında bir elementin sayısı bile farklıysa denklem tamamlanmış değildir. Örneğin 2H2 + O2 → H2O yazımında hidrojen sayısı sol ve sağda 4'e karşı 2'dir; oksijen ise 2'ye karşı 1'dir. Ürünün katsayısı 2 yapılınca 2H2 + O2 → 2H2O olur ve bilanço H: 4 → 4, O: 2 → 2 şeklinde eşitlenir.

Son kontrolü yaparken denklemde yeni bir formül oluşturulmadığından, gereksiz ortak katsayı bulunmadığından ve bütün elementlerin ayrı ayrı dengelendiğinden emin olun. Bu üç kontrol, doğru katsayılarla yazılmış bir denklemi hatalı bir formül değişikliğinden ayırır.