Vyčíslovanie chemických rovníc
Chemická rovnica je stručný zápis chemickej reakcie. Správna je až vtedy, keď je na oboch jej stranách rovnaký počet atómov každého prvku — hovoríme, že rovnica je vyčíslená. Tu nájdeš postup krok za krokom, riešené príklady a rovnice, na ktorých si vyčíslovanie hneď vyskúšaš.
Chemická reakcia a chemická rovnica
Pri chemickej reakcii sa východiskové látky — reaktanty — menia na nové látky — produkty. Väzby medzi atómami v reaktantoch zanikajú a vznikajú nové väzby. Samotné atómy sa pri tom nestrácajú ani nepribúdajú, iba sa inak pospájajú.
Chemická rovnica zapisuje reakciu značkami prvkov a vzorcami látok. Reaktanty píšeme vľavo, produkty vpravo a medzi ne šípku, ktorú čítame „reaguje za vzniku“. Ak je na jednej strane viac látok, spájame ich znakom +.
- atóm vodíka (H)
- atóm kyslíka (O)
Index a stechiometrický koeficient
V chemickej rovnici sú dva druhy čísel a každé znamená niečo iné:
- Index je malé číslo vpravo dole za značkou prvku. Udáva počet atómov tohto prvku v jednej molekule (vo vzorci látky): v H2O sú 2 atómy vodíka a 1 atóm kyslíka. Index 1 sa nepíše. Index za zátvorkou platí pre celú zátvorku: Ca(OH)2 obsahuje 1 Ca, 2 O a 2 H.
- Stechiometrický koeficient je veľké číslo pred vzorcom. Udáva počet molekúl (častíc) látky a násobí všetky atómy vo vzorci: 2 H2O sú 2 molekuly vody, teda 2 · 2 = 4 atómy vodíka a 2 · 1 = 2 atómy kyslíka. Koeficient 1 sa nepíše.
Zákon zachovania hmotnosti
Pri chemickej reakcii atómy nezanikajú ani nevznikajú. Preto platí zákon zachovania hmotnosti: súčet hmotností reaktantov sa rovná súčtu hmotností produktov. Napríklad zo 4 g vodíka a 32 g kyslíka vznikne 36 g vody (hodnoty sú zaokrúhlené na celé gramy).
Pre chemickú rovnicu z toho vyplýva jednoduché pravidlo:
Zápis, v ktorom počty atómov ešte nesedia, je len schéma reakcie. Keď doplníme koeficienty tak, aby pravidlo platilo pre každý prvok, dostaneme vyčíslenú chemickú rovnicu.
Prečo sa menia len koeficienty, nikdy indexy
Indexy určujú zloženie látky. Keby sme zmenili index, zapísali by sme inú látku: H2O je voda, ale H2O2 je peroxid vodíka — látka s celkom inými vlastnosťami. Schému H2 + O2 → H2O preto nesmieme „opraviť“ na H2 + O2 → H2O2; opisovala by inú reakciu. Koeficient zloženie látky nemení — hovorí iba, koľko jej častíc reaguje.
Postup vyčíslovania — bilancia atómov
- Zapíš schému reakcie so správnymi vzorcami reaktantov a produktov. Vzorce už potom nemeň.
- Spočítaj atómy každého prvku na ľavej a na pravej strane.
- Začni prvkom, ktorý je na každej strane len v jednej látke. Doplň koeficienty tak, aby sa jeho počty vyrovnali. Kyslík a vodík nechaj na koniec — bývajú vo viacerých látkach naraz. Látku zloženú z jediného prvku (napríklad O2, H2 alebo Fe) uprav ako poslednú: jej koeficient už nepokazí ostatné prvky.
- Pokračuj ďalšími prvkami. Po každej zmene koeficientu prepočítaj atómy znova.
- Zlomkový koeficient odstráň. Ak ti vyjde napríklad 3/2 (teda 1,5), vynásob všetky koeficienty menovateľom zlomku — tu dvoma.
- Skontroluj počet atómov každého prvku na oboch stranách.
- Uprav na najmenšie celé čísla. Ak sa dajú všetky koeficienty vydeliť tým istým číslom, vykráť ich (4, 2, 4 → 2, 1, 2).
Čo hovoria koeficienty o látkových množstvách
Koeficienty udávajú, v akom pomere počtu častíc látky reagujú — a teda aj pomer ich látkových množstiev. Rovnica 2 H2 + O2 → 2 H2O hovorí, že 2 móly vodíka reagujú s 1 mólom kyslíka a vzniknú 2 móly vody: n(H2) : n(O2) : n(H2O) = 2 : 1 : 2. Viac o móle nájdeš v téme Látkové množstvo.
Riešené príklady
- Spočítaj atómy v schéme: vľavo je 1 Fe a 2 O, vpravo 2 Fe a 3 O. Nesedí ani jeden prvok.
- Kyslík: vľavo sú jeho atómy po dvoch (O2), vpravo po troch (Fe2O3). Najmenší spoločný násobok čísel 2 a 3 je 6, preto treba 3 O2 a 2 Fe2O3 — na každej strane 6 atómov kyslíka.
Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3
- Železo: vpravo sú teraz 2 · 2 = 4 atómy Fe, preto vľavo napíšeme 4 Fe.
4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3
- Kontrola: Fe 4 = 4, O 6 = 6. Koeficienty 4, 3, 2 nemajú spoločného deliteľa — rovnica je vyčíslená.
| Prvok | Schéma | Vyčíslená rovnica | ||
|---|---|---|---|---|
| vľavo | vpravo | vľavo | vpravo | |
| Fe | 1 | 2 | 4 | 4 |
| O | 2 | 3 | 6 | 6 |
- Spočítaj atómy v schéme: vľavo 3 C, 8 H a 2 O, vpravo 1 C, 2 H a 3 O.
- Uhlík je na každej strane len v jednej látke. Vľavo sú 3 atómy C, preto vpravo napíšeme 3 CO2.
- Vodík je tiež na každej strane len v jednej látke. Vľavo je 8 atómov H, v jednej molekule vody sú dva, preto 4 H2O.
C3H8 + O2 → 3 CO2 + 4 H2O
- Kyslík na koniec. Vpravo je v dvoch látkach: 3 · 2 + 4 · 1 = 10 atómov O. Vľavo sú po dvoch, preto 5 O2.
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
- Kontrola: C 3 = 3, H 8 = 8, O 10 = 10. Koeficienty sú 1, 5, 3, 4.
| Prvok | Schéma | Vyčíslená rovnica | ||
|---|---|---|---|---|
| vľavo | vpravo | vľavo | vpravo | |
| C | 3 | 1 | 3 | 3 |
| H | 8 | 2 | 8 | 8 |
| O | 2 | 3 | 10 | 10 |
- Spočítaj atómy v schéme: vľavo 1 Al, 1 H a 1 Cl, vpravo 1 Al, 2 H a 3 Cl.
- Hliník zatiaľ sedí. Chlór: vpravo sú 3 atómy Cl, preto vľavo napíšeme 3 HCl.
Al + 3 HCl → AlCl3 + H2
- Vodík: vľavo sú teraz 3 atómy H, vpravo sú po dvoch. Pred H2 by musel byť koeficient 3/2 (teda 1,5).
Al + 3 HCl → AlCl3 + 3/2 H2
- Zlomok odstránime: všetky koeficienty vynásobíme dvoma.
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
- Kontrola: Al 2 = 2, H 6 = 6, Cl 6 = 6. Koeficienty sú 2, 6, 2, 3.
| Prvok | Schéma | Vyčíslená rovnica | ||
|---|---|---|---|---|
| vľavo | vpravo | vľavo | vpravo | |
| Al | 1 | 1 | 2 | 2 |
| H | 1 | 2 | 6 | 6 |
| Cl | 1 | 3 | 6 | 6 |
Časté chyby
- Zmena indexu namiesto koeficientu. H2O sa nesmie prepísať na H2O2 ani O2 na O — zmenila by sa látka. Upravujú sa iba čísla pred vzorcami.
- Zabudnutý prvok vo viacerých látkach. V rovnici horenia propánu je kyslík vpravo v CO2 aj v H2O. Treba sčítať atómy z oboch látok (3 · 2 + 4 · 1 = 10).
- Koeficient nevynásobený celým vzorcom. 2 Fe2O3 znamená 4 atómy Fe a 6 atómov O. Pri zátvorke sa násobí aj jej index: 3 Ca(OH)2 obsahuje 3 Ca, 6 O a 6 H.
- Nevykrátené koeficienty. V zápise 4 H2 + 2 O2 → 4 H2O počty atómov sedia, ale správne sú najmenšie celé čísla: 2 H2 + O2 → 2 H2O.
🧠 Zapamätaj si
- Rovnica má tvar reaktanty → produkty.
- Index je súčasť vzorca (počet atómov v molekule) a nemení sa. Koeficient je počet molekúl — pri vyčíslovaní meníme iba koeficienty.
- Vyčíslená rovnica má rovnaký počet atómov každého prvku vľavo aj vpravo (zákon zachovania hmotnosti).
- Začni prvkom, ktorý je na každej strane len v jednej látke; kyslík a vodík nechaj na koniec. Zlomok odstráň vynásobením a na záver všetko skontroluj.
- Koeficienty sú najmenšie celé čísla, jednotka sa nepíše. Udávajú pomer látkových množstiev reagujúcich látok.
Vyskúšaj si to — vyčísli sám
Vyber si rovnicu a tlačidlami − a + (alebo zápisom čísla) nastav koeficienty. Tabuľka hneď ukazuje, koľko atómov každého prvku je vľavo a vpravo.
Reaktanty (ľavá strana)
Produkty (pravá strana)
| Prvok | Atómov vľavo | Atómov vpravo | Sedí? |
|---|
Vyčísli zadanú rovnicu
Napíš ľubovoľnú schému reakcie a hneď uvidíš koeficienty aj kontrolnú tabuľku atómov.
Značky prvkov píš s veľkým začiatočným písmenom, indexy ako obyčajné čísla (H2O), šípku ako -> alebo =. Zátvorky sú povolené, napríklad Ca(OH)2.
Príklady na vyskúšanie
Pozri aj: Chemické látky a Látkové množstvo. Podrobnejší nástroj v angličtine: Chemical Equation Balancer.