Równania chemiczne: Bilansowanie równań chemicznych

Podczas spalania grafitu w powietrzu zachodzi reakcja atomów węgla z tlenem. Jeśli jest dużo tlenu, powstaje dwutlenek węgla, a jeśli tlenu jest mniej, tworzy się trujący gaz: tlenek węgla. Opis reakcji, w wyniku której powstaje dwutlenek węgla, wygląda tak: za pomocą opisu słownego... za pomocą opisu modelowego... ...i wzór zapisany symbolami chemicznymi. Wystarczy jeden atom węgla i jedna cząsteczka tlenu, żeby powstała jedna cząsteczka dwutlenku węgla.

Ta druga reakcja, w wyniku której tworzy się tlenek węgla, nie jest już tak prosta. Wzór zapisany słownie wygląda prawie identycznie. Różni się tylko nazwą związku, który powstał. Jak wygląda reakcja, gdy przedstawimy atomy modelowo? W cząsteczkach tlenu atomy tlenu występują parami, ale produkt reakcji, czyli tlenek węgla, ma tylko jeden atom tlenu.

Gdzie podział się ten drugi? Nie mógł tak po prostu zniknąć. Spójrzmy na to w ten sposób: ponieważ na początku mamy dwa atomy tlenu, mogą powstać dwie cząsteczki tlenku węgla. Dorysujmy jeszcze jedną cząsteczkę! Teraz liczba atomów tlenu jest poprawna: dwa po każdej stronie równania.

Za to nie zgadza się liczba atomów węgla. Po reakcji mamy dwa atomy węgla, po jednym w każdej cząsteczce tlenku węgla. Przecież drugi atom węgla nie pojawił się znikąd! Przed reakcją też musiały być dwa atomy węgla. Narysujmy w takim razie jeszcze jeden atom węgla!

Teraz jest tyle samo atomów węgla po lewej stronie, co po prawej: dwa. Jest też tyle samo atomów tlenu przed reakcją i po reakcji. Dwa. Po obydwu stronach wszytko się zgadza. Równanie jest zbilansowane.

Teraz zostało nam tylko jedno: trzeba zapisać zbilansowane równanie chemiczne za pomocą symboli chemicznych. Możemy skorzystać z naszego rysunku. Atomy węgla nie łączą się ze sobą w żadnej określonej ilości, więc zapiszemy je jako dwa niezależne atomy węgla: dwa C. Ta cyfra mówi nam, ile mamy atomów węgla i nazywamy ją współczynnikiem dla tej substancji. Atomy tlenu występują w parach, więc zapisujemy je jako O-dwa, przy czym dwójka jest w indeksie dolnym.

Potrzebujemy tylko jednej cząsteczki tlenu, dlatego przed symbolem nie ma współczynnika. Cząsteczkę tlenku węgla zapisuje się jako CO: jeden atom węgla i jeden atom tlenu. Powstały dwie takie cząsteczki, więc przed cząsteczką tlenku węgla wstawiamy współczynnik „dwa”. Dodając te współczynniki, zbilansowaliśmy równanie chemiczne. Równanie musi być zbilansowane, jeśli chcemy obliczyć, ile potrzeba poszczególnych substancji.

W tym przypadku widać, że przy spalaniu musimy mieć dwa razy więcej atomów węgla, niż cząsteczek tlenu. Jeśli na początku mamy 20 atomów węgla, będzie nam potrzebnych dziesięć cząsteczek tlenu. Jeśli na początku jest tysiąc cząsteczek tlenu, powstaną dwa tysiące cząsteczek tlenku węgla, i tak dalej. Współczynniki w równaniu chemicznym pokazują proporcje substancji. Zwykle łatwiej jest policzyć atomy każdego rodzaju, jeśli narysujemy cząsteczki, które biorą udział w danej reakcji.

To może bardzo pomóc w bardziej skomplikowanych przypadkach.