Phương trình hóa học là một trong những kiến thức nền tảng và cốt lõi nhất trong bộ môn Hóa Học và sẽ giúp người học có thể hiểu được bản chất của các chất tham gia phản ứng và cũng như có thể biết được quá trình tham gia phản ứng hóa học sau khi lập được phương trình. Vậy cách lập phương trình như thế nào và ứng dụng ra sao thì hãy cùng tìm hiểu ở bài viết hôm nay nhé.
Khái niệm phương trình hóa học (PTHH)
Phương trình hóa học là một phương trình cơ bản được sử dụng để giải các bài toán trong bộ môn Hóa Học. Gồm hai vế và được nối với nhau bởi dấu mũi tên chỉ chiều phản ứng, vế bên trái được hiểu là các chất tham gia phản ứng và vế phải được hiểu là các chất sản phẩm được tạo ra sau phản ứng.
Phương trình hóa học là sự biểu diễn ngắn gọn giúp người học có thể hiểu được một phản ứng hóa học với các chất tham gia dưới sự tác động của điều kiện (nhiệt, chất xúc tác,…) và các chất mới được tạo thành sau phản ứng. Ngoài ra, PTHH sẽ cung cấp các thông tin như tỉ lệ số nguyên tử, phân tử ở mỗi chất trong phản ứng và từ đó sẽ có thể tính toán được số mol hay khối lượng các chất trong phản ứng.
Phương trình hóa học được biểu diễn lần đầu tiên trong ấn bản năm 1615 của nhà giả kim Jean Beguin. Trong ấn bản này, Beguin đã đưa ra sơ đồ phản ứng để mô tả phản ứng giữa chất thăng hoa ăn mòn (HgCl2) và sulfua antimon (Sb2S3) và kiểm định sản phẩm sau phản ứng. Và cũng từ đó cho đến nay, PTHH đã dần phổ biến trên toàn thế giới và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành nghề hóa học hiện nay.
Cách cân bằng PTHH bằng 3 bước đơn giản
Không chỉ trong ngành giáo dục mà các ngành nghề hóa học liên quan khác cũng bắt buộc người học có một nền tảng kiến thức một cách vững chắc. Chính vì thế việc lập PTHH là một kiến thức cực kỳ tối thiểu mà người học cần phải nắm rõ. Để có thể lập được PTHH một cách nhanh chóng nhất thì người học cần thực hiện đúng ba bước như sau:
Các bước lập phương trình hoá học
Bước 1: Viết được phương trình phản ứng hóa học mà đề đã cho dưới dạng công thức hóa học. Bên trái thể hiện cho những chất tham gia phản ứng và bên phải là những chất mới sau khi phản ứng. Hai bên được ngăn cách bởi dấu (->, thường được gọi là “tạo thành”).
Bước 2: Thực hiện việc cân bằng hệ số nguyên tử ở từng nguyên tố trong một phương trình cụ thể. Đồng thời, hoàn thiện việc đặt hệ số nhằm đảm bảo cho số nguyên từ ở từng nguyên tốt, của mỗi chất tham gia phản ứng sẽ bằng với chất mới sau phản ứng. Ở giai đoạn này người học sẽ sử dụng các phương pháp để cân bằng phương trình. Có thể sử dụng “Bội chung nhỏ nhất” để có thể dễ dàng cân bằng hệ số:
- Chọn ra nguyên tố có số nguyên tử ở hai bên tham gia phản ứng và bên sản phẩm chưa bằng nhau sao cho số nguyên tử là nhiều nhất (có vài trường hợp đặc biệt không phải vậy).
- Cần phải tìm được bội chung nhỏ nhất của các chỉ số của nguyên tử của mỗi nguyên tố vừa chọn ở hai vế tham gia và sản phẩm. Cuối cùng đem bội chung nhỏ nhất vừa tìm được chia cho các chỉ số thì ta sẽ có được hệ số cần tìm.
Bước 3: Hoàn thành phương trình phản ứng hóa học dựa vào cơ sở các bước tiếp theo cần thực hiện. Từ đó sẽ là tạo thành phương trình tiêu chuẩn.
Ví dụ tiêu biểu: cân bằng PTHH khi đốt sắt trong không khí
Bước đầu tiên: Viết sơ đồ phản ứng giữa sắt và không khí: Fe + O2 -> Fe3O4
Bước thứ hai : Cân bằng đúng hệ số nguyên tử ở hai vế của mỗi nguyên tố
Ta có thể thấy số nguyên tử của sắt (Fe) và số nguyên tử (O) đều khác nhau. Chính vì thế để cân bằng số nguyên tử O thì ta cần phải thêm hệ số 2 trước O2 và hệ số 3 trước Fe sao cho chỉ số bên vế trái bằng chỉ số bên vế phải.
Bước 3: Viết lại phương trình hóa học sau khi cân bằng xong hệ số ở mỗi nguyên tử: 3Fe + 2O2 -> Fe3O4
Ý nghĩa của việc lập được phương trình hóa học
Một PTHH sẽ cung cấp cho chúng ta thông tin về tỷ lệ về số phân tử và tỷ lệ về số nguyên tử giữa các chất tham gia cũng như giữa các cặp chất sau phản ứng. Các tỉ lệ này cũng chính bằng tỉ lệ ở mỗi hệ số của mỗi chất trong phương trình hóa học.
Như ví dụ tiêu biểu trên: 3Fe + 2O2 -> Fe3O4
Số nguyên tử Fe : Số phân tử O2 : Số phân tử Fe3O4 sẽ cho ra tỉ lệ bằng 3:2:1
Có thể hiểu rằng cứ ba nguyên tử sắt (Fe) tác dụng với hai phân tử O2 sẽ tạo ra một phân tử Fe3O4.
Cân bằng PTHH bằng các phương pháp tiêu biểu
Ngoài phương pháp “Bội chung nhỏ nhất” được đề cập như trên thì còn có nhiều phương pháp PTHH khác cũng được nhiều người sử dụng hiện nay. Điển hình như có thể kể đến phương pháp cân bằng nguyên tử – nguyên tố hay phương pháp chẵn lẻ và nhiều phương pháp tiêu biểu khác.
Cân bằng PTHH qua số nguyên tử và nguyên tố mỗi bên
Áp dụng phương pháp nguyên tử- nguyên tố thì khi cân bằng PTHH sẽ viết các đơn chất dưới dạng các nguyên tử độc lập và riêng biệt tiếp đến hãy tiến hành lập luận và phân tích qua những bước đơn giản. Ví dụ như cân bằng phản ứng: P + O2 -> P2O5
Ta có thể viết: P + O -> P2O5
Để tạo thành một phân tử P2O5 cần phải có hai nguyên tử P và năm nguyên tử O
Ta có thể viết tiếp: 2P + 50 -> P2O5
Nhưng nếu phân tử Oxi đã bao gồm hai nguyên tử nếu lấy thêm năm phân tử oxi nữa tức có nghĩa là số nguyên tử oxi sẽ tăng lên gấp đôi. Đồng thời, ở số nguyên tử thuộc nguyên tốt P, cũng như số pahan tử ở chất P2O5 lúc này sẽ gia tăng lên thêm 2 lần nữa. Điều này tức là sẽ có 4 nguyên tử P, cùng với đó là 2 phân tử P2O5.
Chính vì thế phương trình hoàn chỉnh là: 4P + 5O2 -> 2P2O5
Cân bằng phương trình hóa học bằng chọn chỉ số chẵn – lẻ
Người học chỉ cần thêm hệ số vào trước mỗi chất có chỉ số là số lẻ với mục đích để làm chẵn số nguyên tử nguyên tố đó. Phương pháp này khá đơn giản nên việc cân bằng bằng phương pháp này cũng tương đối nhanh chóng và thành công.
Ví dụ đề bài cho cân bằng PTHH của: P + O2 -> P2O5
Trong phản ứng hóa học trên, nguyên tử oxi ở bên chất tham gia là 2 còn nguyên tử oxi ở bên chất sản phẩm là 5. Để cân bằng hệ số của cả hai vế thì ta chỉ việc thêm 2 trước chất P2O5 và khi đó số nguyên tử của oxi ở chất mới sẽ chẵn và cuối cùng sẽ thêm 5 vào trước O2 như vậy Oxi ở hai vế bằng nhau. Làm tương tự với nguyên tử P ta sẽ có được phương trình cân bằng hóa học cuối cùng là: 4P + 5O2 -> 2P2O5
Ngoài 3 phương pháp cân bằng phương trình hóa học nêu trên thì còn có những phương pháp như phương pháp hóa trị tác dụng, phương pháp hệ số phân số, phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất và nhiều phương pháp đang được sử dụng khá phổ biến khác nữa.
Có thể bạn quan tâm:
- Kinh nghiệm dạy học hữu ích giáo viên nên áp dụng
- Quang hợp là gì ? Vai trò, ý nghĩa quang hợp ở thực vật
Kết luận
Phương trình hóa học sẽ là một phương trình sẽ đi theo các em trong suốt chặng đường trong việc học bộ môn Hóa Học. Hy vọng rằng với những thông tin trên thì các em đã biết được cách vận dụng cũng như hiểu được bản chất để có thể dễ dàng áp dụng và giải bài tập một cách suôn sẻ và thành công trong việc giải bài tập nhé !
