Afstemning af kemiske ligninger

Antallet af atomer eller molekyler af hvert stof er vist med koefficienterne i ligningen. Fordi atomer ikke kan dannes eller ødelægges i en kemisk reaktion, skal en kemisk ligning afstemmes, således at der er nøjagtigt det samme antal af atomer af hvert grundstof på begge sider af ligningen.

Eksempel 1:

Forklar følgende kemiske ligning:

2 Fe  +  3 H2O  →  Fe2O3  +  H2

Denne kemiske ligning viser at jern reagere med vand og danner jernoxid og hydrogen. Denne kemiske ligning viser også at for hver to atomer jern der reagerer, skal der bruges 3 molekyler vand til at danne et molekyle jernoxid og tre molekyler hydrogen gas. Dette er en afstemt kemisk ligning. Der er to jernatomer, seks hydrogenatomer og 3 oxygenatomer på hver side af reaktionspilen.

Tilstandsformer

Den tilstandsform som de enkelte stoffer befinder sig i, kan anføres i en parentes efter de forskellige stoffer. Man bruger følgende forkortelser:

s solid fast stof
l liquid væske
g gas luftart
aq aqua opløst i vand
Eksempel 2:

2 Fe(s)  +  3 H2O(l)  →  Fe2O3(s)  +  H2(g)

Afstemning af kemiske reaktioner

Antallet af atomer eller molekyler af hvert stof er vist med koefficienterne i ligningen. Fordi atomer ikke kan dannes eller ødelægges i en kemisk reaktion, skal en kemisk ligning afstemmes, således at der er nøjagtigt det samme antal af atomer af hvert grundstof på begge sider af ligningen.

Der er ikke nogle faste regler for afstemning af kemiske ligninger. At lære hvordan det gøres, er udelukkende et spørgsmål om øvelse. Afstemning af de fleste kemiske ligninger kan opnås ved at følge de retningslinjer der er forklaret herunder:

  1. Når den korrekte kemiske formel for en forbindelse er skrevet i en ligning, så ret det aldrig.
  2. Vælg den forbindelse med de største antal atomer. Begynd så med at afstemme det grundstof i den forbindelse der har flest atomer. Antallet af atomer af et grundstof, skal være det samme på begge sider af reaktionspilen. Som en tommelfingerregel, bør dette første grundstof ikke være hydrogen, oxygen, eller en polyatomar ion.
  3. Afstem atomerne for hvert grundstof i forbindelserne ved at placere den korrekte koefficient foran det kemiske symbol eller formel.
  4. Afstem dernæst de polyatomare ioner. I nogle tilfælde, må koefficienten tildelt i punkt 3 tilrettes for at afstemme den polyatomare ion.
  5. Afstem hydrogenatomerne som det næste og herefter oxygenatomerne. Hvis disse grundstoffer er den polyatomare ion, skulle det ikke være nødvendigt at afstemme dem igen.
  6. Alle koefficienter skal være hele tal. Koefficienterne reduceres til det lavest mulige forhold.
  7. Så simpelt som det lyder, så gennemcheck hvert grundstofs antal igen, da dette vil forhindre at grundstofferne medtages dobbelt, eller atomer udelades.
Eksempel 3:

FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Startende med Fe2O3 (se punkt b på forrige side), skriv: 2 FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2, som afstemmer Fe på hver side af reaktionspilen.

Nu er der 4 S atomer på den venstre side, så S atomerne afstemmes ved at skrive: 2 FeS2 + O2 →  Fe2O3 + 4 SO2

Nu er alting afstemt, med undtagelse af O. Der er nu 2 O atomer på venstre side og 11 O atomer på højre side af reaktionspilen. For at få 11 O atomer til venstre, skriv: 2 FeS + 5,5 O2 → Fe2O3 + 4 SO2

Dette afbalancerer begge sider af reaktionspilen, bortset fra at koefficienterne skal være hele tal (se punkt f ). For at opfylde punkt f, multiplicer da alle koefficienter på højre og venstre side af reaktionspilen med 2. Dette vil bringe antallet af O2 molekyler op på et helt tal og løsningen på reaktionsskemaet bliver derfor:

4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2

Eksempel 4:

NH3  +  CuO  →  H2O  +  N2  +  Cu

Start med NH3, da der er to N atomer på den højre side af reaktionspilen. For at afstemme N atomerne skrives: 2 NH3  +  CuO  →  H2O  +  N2  +  Cu, (punkt b).

Da H kun fremgår af NH3 og H2O og da NH3 er blevet afstemt, afstemmes H2O som det næste. Skriv: 2 NH3  +  CuO  →  3 H2O  +  N2  +  Cu, (punkt e).

Oxygen fremgår kun i CuO og H2O og da H2O allerede er blevet afstemt skrives: 2 NH3  +  3 CuO  →  3 H2O  +  N2  +  Cu,  (punkt e).

Dette efterlader kun Cu tilbage til at blive afstemt. Derfor er løsningen: 2 NH3  +  3 CuO  →  3 H2O  +  N2  +  3 Cu

Eksempel 5:

Na2CO3  +  Ca(OH)2  →  NaOH  +  CaCO3

Der er to Na atomer på venstre side af reaktionspilen, så start med at afstemme Na: Na2CO3  +  Ca(OH)2  →  2 NaOH  +  CaCO3,  (punkt b).

Ved at afstemme Na atomerne alene, er hele den kemiske ligning nu afstemt. Denne kemiske ligning illustrerer, at ikke alle kemiske ligninger er svære at afstemme.

De fleste kemiske ligninger indikerer ikke vigtige fakta omkring de kemiske reaktioner de repræsenterer. Kemiske ligninger beskriver ikke nødvendigvis hele vejen med hvilken de reagerende stoffer bliver omdannet til produkterne.

2 H2  +  O2  →  2 H2O

Ligningen ser ud til at betyde at to molekyler hydrogen kolliderer med et molekyle oxygen og 2 molekyler vand dermed produceres. Den virkelige mekanisme hvorved denne reaktion finder sted, er meget mere kompliceret og består af flere forskellige serier processer. Kemiske ligninger indikerer heller ikke med hvilken hastighed reaktionen foregår og ej heller om reaktionen vil ske i en begrænset tidsperiode. I mange tilfælde, vil reaktioner kun foregå under helt særlige omstændigheder og kun under en bestemt hastighed. Kemiske ligninger viser heller ikke, om reaktionen vil forløbe til ende, eller hvis den er ukomplet, hvor langt reaktionen så løber. I de fleste tilfælde vil stoffer der reagerer, aldrig forsvinde helt; deres koncentration vil dog være uendelig lille. Reaktioner der ikke løber helt til ende, bliver repræsenteret i kemiske ligninger ved at bruge en horisontal dobbeltpil . Generelt, kan det siges, at kemiske reaktioner kun vil løbe til enden, hvis et eller flere af produkterne fjernes fra reaktionsfeltet. Dette opnås ofte hvis et af produkterne er en gas eller er uopløseligt i reaktionsblandingen.

I drøftelsen af kemiske ligninger, lægges der normalt vægt på antallet af atomer eller molekyler der indgår i reaktionen. Kemiske ligninger er dog meget effektive til at illustrere kemiske reaktioner på en makroskopisk skala. I praktiske kemiske beregninger indgår der meget store antal af atomer eller molekyler.

I ligninger, er vægten i gram af en forbindelse eller et grundstof defineret som den molekylære vægt gange antallet af molekyler af stoffet, som vist med koefficienterne i den kemiske ligning for reaktionen. Summen af vægten i ligningen på begge sider af en kemisk ligning skal derfor være den samme. Kemiske beregninger er baseret på det fakta at en hver del eller multipla af vægten i ligningen af de stoffer der reagerer, giver en tilsvarende del eller multipla af ligningens vægte af de produkter der dannes i reaktionen.

Eksempel 6:

Hvor mange gram jernoxid vil der blive dannet hvis 27,9 gram jern reagerer med vand jævnfør denne ligning:

2 Fe(s)  +  3 H2O(l)  →  Fe2O3(s)  +  3 H2O(g)

Ligningsvægten af jern er lig med den molekylære vægt af jern gange antallet af atomer der reagerer i ligningen, som er 2:

Ligningsvægten af Fe = 2 • 55,8 gram = 111,6 g

Fordi 27,9 gram jern vil reagere, er delen af reaktionsvægten der vil reagere:

Derfor vil der dannes ¼ af reaktionsvægten af jernoxid.

Reaktionsvægten i gram af jernoxid er lig med molekylærvægten af jernoxid gange antallet af molekyler der dannes i ligningen, hvilket er en:

Ligningsvægten af Fe2O3 = (2 • 55,8 g) + (3 • 16,0 g) = 111,6 g + 48,0 g = 159,6 g

Derfor vil den mængde jernoxid der dannes være:

Back to Top