Reactievergelijkingen in orde brengen zonder trial and error
Dalton sprak: het aantal atomen van een bepaalde soort moeten voor en na de reactie gelijk zijn. Ken je dat ook, je wil de coëfficiënten van een reactievergelijking in orde brengen maar je blijft maar puzzelen. Op een bepaald moment geef je het op. Als je het wiskundig aanpakt, gaat het echter vanzelf.
Trial and error
Een eenvoudige reactie
Stel je voegt een blokje natriummetaal toe aan water waaraan je wat fenolftaleïne hebt toegevoegd. Je ziet het blokje wegreageren, de oplossing wordt paars en er ontsnapt een gas. Het paars kleuren wijst op de vorming van een base, hier NaOH en het gas geeft een knal wanneer je er een lucifer boven houdt wat wijst op H
2 -gas.
Je kent nu de begin- en eindproducten.
Na + H
2O → NaOH + H
2
Met de wet van Dalton weet je dat er voor en na de reactie evenveel atomen van eenzelfde soort moeten aanwezig zijn. Atomen kunnen niet in het niets verdwijnen en kunnen ook niet uit het niets verschijnen.
De coëfficiënten van bovenstaande reactie zijn dus niet in orde. Je hebt 2 atomen H voor maar 3 atomen H na. Door voor H
2O en voor NaOH een 2 te noteren, heb je evenveel waterstofatomen voor als na. Ook het aantal zuurstofatomen voor en na is op deze manier in orde. We hebben echter maar 1 atoom natrium voor en 2 atomen natrium na. Dit is eenvoudig op te lossen door voor Na een 2 te noteren.
De juiste reactievergelijking is dus:
2 Na + 2 H
2O → 2 NaOH + H
2
Een moeilijkere reactie
Maar wat als je volgende reactie uitvoert. Je brengt een brandende lucifer in ammoniakdamp en houdt hier een erlenmeyer met brede hals boven. Je ziet bruine dampen verschijnen en aan de binnenkant van de erlenmeyer verschijnen druppeltjes. Omdat je vertrekt van NH
3, weet je als scheikundige onmiddellijk dat die bruine dampen NO
2 zijn. De druppeltjes kunnen worden geïdentificeerd met watervrij kopersulfaat. Dit wit kopersulfaat zal blauw kleuren wat aangeeft dat er tijdens de reactie ook water werd gevormd.
Weer ken je de begin- en eindproducten.
NH
3 + O
2 → H
2O + NO
2
Ook hier kan je beginnen puzzelen om de juiste coëfficiënten te vinden maar je zal een tijdje bezig zijn en het op den duur misschien zelfs opgeven.
Methode zonder trial and error: wiskundige methode
De gemakkelijke reactie
Neem opnieuw de eerste reactie maar schrijf letters voor de coëfficiënten.
a Na + b H
2O → c NaOH + d H
2
Met de wet van Dalton weten we:
- Voor Na: a = c
- Voor H: 2b = c + 2d
- Voor O: b = c
Stel a = 1, dan kunnen we berekenen dat:
We zouden dus kunnen schrijven:
Na + H
2O → NaOH + 0.5 H
2
De vergelijking klopt maar daar de coëfficiënten het beste gehele getallen zijn, doen we alle coëfficiënten maal twee en verkrijgen we de reactievergelijking die we eerder al hadden uitgewerkt.
De moeilijkere reactie
We doen nu dezelfde oefening voor de tweede reactievergelijking.
a NH
3 + b O
2 → c H
2O + d NO
2
- Voor N: a = d
- Voor H: 3a = 2c
- Voor O: 2b = c + 2d
Stel opnieuw a = 1, dan kunnen we berekenen dat:
We zouden dus kunnen schrijven:
NH
3 + 1.75 O
2 → 1.5 H
2O + NO
2
Om van de coëfficiënten gehele getallen te maken, moeten we al deze coëfficiënten maal 4 doen. De juiste reactievergelijking wordt dan:
4 NH
3 + 7 O
2 → 6 H
2O + 4 NO
2