uzgadnianie wspolczynnikow, chemia kosmetyczna

Podstawą w chemii jest dobrze napisane równanie reakcji.
Oprócz dobrze napisanych wzorów związków biorących udział w reakcji należy też dobrze dobrać współczynniki w równaniach reakcji tak, aby zgadzały sie lewa-prawa.
Strzałkę, którą zapisujemy w reakcji należy traktować jak równa się - musi być tyle samo atomów po lewej stronie (przed strzałką), co po prawej stronie (po strzałce)

Zacznijmy od najprostszych przykładów:

Synteza i analiza

Lewa strona 1 atom żelaza (Fe), 1 atom siarki (S)
Prawa: 1 atom żelaza (Fe), 1 atom siarki (S)
Wszystko się zgadza - nie trzeba dopisywać żadnych współczynników
 

Lewa strona: 1 atom węgla (C), 2 atomy tlenu (O)
Prawa: 1 atom węgla (C), 1 atom tlenu (O)
Po lewej stronie jest więcej atomów tlenu niż po prawej, aby wyrównać musimy przed tlenkiem węgla (II) (CO) dopisać współczynnik 2, aby wyrównać atomy tlenu.

Teraz zwiększyła nam się ilość atomów węgla po prawej, czyli musimy dopisać po lewej znowu 2 przed atomem węgla (C), żeby wszystko się zgadzało

Lewa: 1 atom glinu (Al), 1 atom (S)
Prawa: 2 atomy glinu (Al), 3 atomy (S)
Po lewej stronie mamy dwa razy mniej atomów glinu (Al) i trzy razy mniej atomów siarki (S), czyli tylko po lewej stronie dopisujemy odpowiednie współczynniki przed atomami

Lewa: 6atomów węgla (C), 12atomów wodoru (H), 6atomów tlenu (O)
Prawa: 1atom węgla (C), 2atomy wodoru (H), 1atom tlenu (O)
Po lewej stronie mamy 6 razy więcej atomów węgla (C), atomów wodoru (H) oraz atomów tlenu (O), aby wyrównać równanie reakcji dopisujemy po prawej stronie przed atomem węgla (C) współczynnik 6 i przed wodą (H2O) współczynnik 6.

Lewa: 1 atom glinu (Al), 2atomy tlenu (O)
Prawa: 2 atomy glinu (Al), 3 atomy tlenu (O)
Najpierw przyjrzyjmy się atomom tlenu. Po lewej stronie mamy 2 atomu, po prawej zaś 3. W takich przypadkach gdy po jednej stronie mamy liczbę nieparzystą atomów, a po drugiej liczbę parzystą współczynniki w równaniu reakcji zapisujemy na odwrót do ilości atomów, np. po lewej stronie mamy 5 atomów dowolnego pierwiastka, po prawej 3. W równaniu reakcji po lewej stronie przed danym pierwiastkiem zapisujemy 3, a po prawej 5.
W naszym równaniu reakcji po lewej stronie mamy 2 atomy tlenu, a po prawej 3, czyli po lewej stronie przed tlenem (O2) zapisujemy współczynnik 3, a po prawej przed tlenkiem glinu (Al2O3) współczynnik 2.

Teraz pozostaje nam tylko do wyrównania liczba atomów glinu (Al) - po prawej stronie mamy teraz 4 atomu glinu, czyli po lewej stronie wpisujemy współczynnik 4 przed glinem (Al)

Lewa: 1atom uranu (U), 2 atomy fluoru (F)
Prawa: 1atom uranu (U), 6 atomów fluoru (F)
Po lewej stronie mamy 2 atomu fluoru (F), po prawej 6. Teraz nie musimy korzystać z zasady zamieniania współczynników tak jak dla powyższej reakcji, gdyż liczba 2 jest wielokrotnością liczby 6.
Dla wyrównania atomów po lewej stronie przed fluorem (F2) należy wstawić współczynnik 3 i całe równanie reakcji jest już uzgodnione.

Wymiana pojedyncza

Lewa: 1atom magnezu (Mg), 1atom węgla (C), 2atomy tlenu (O)
Prawa: 1atom magnezu (Mg), 1atom tlenu (O), 1atom węgla (C)
Liczba atomów tlenu (O) jest dwa razy większa po lewej niż po prawej, czyli po prawej dopisujmy współczynnik 2 przed tlenkiem magnezu (MgO).

Teraz z kolei zwiększyła nam się liczba atomów magnezu (Mg), więc po lewej przed magnezem (Mg) dopisujemy współczynnik 2 i równanie reakcji jest uzgodnione

Lewa: 1atom żelaza (Fe), 1 atom tlenu (O), 1 atom węgla (C)
Prawa: 1atom żelaza (Fe), 1atom węgla (C), 2atomy tlenu (O)
Po lewej stronie brakuje nam atomów tlenu (O), czyli dopisujemy przed tlenkiem żelaza (II) (FeO) współczynnik 2

Teraz po prawej stronie brakuje nam atomów żelaza (Fe), więc dopisujemy przed żelazem (Fe) współczynnik 2.

Lewa: 1 atom azotu (N), 2atomy tlenu (O), 2atomy wodoru (H)
Prawa: 2atomy azotu (N), 2atomy wodoru (H), 1atomy tlenu (O)
Zacznijmy od uzgodnienia azotu, po prawej stronie jest go dwa razy więcej niż po lewej, czyli przed tlenkiem azotu (IV) (NO2) wstawiamy współczynnik 2.

Teraz po lewej mamy 4 atomy tlenu (O), a po lewej tylko 1 atom, więc przed wodą (H2O) wstawiamy współczynnik 4.

Teraz po prawej stronie nie zgadza nam się liczba atomów wodoru oraz tlenu. Po lewej stronie mamy 4 atomu tlenu (O) i 8 atomów wodoru (H), więc po prawej stronie wstawiamy współczynnik 4 przed wodą (H2O)

Wymiana podwójna

W tych równaniach reakcji będziemy posługiwać się już pojęciami jonów, dlatego że reakcja zachodzą w roztworach wodnych i dla uzgodnienia współczynników w równaniu reakcji łatwiej jest liczyć poszczególne jony (aniony, kationy) niż poszczególne pierwiastki. Oczywiście jeśli ktoś woli zliczać poszczególne atomy to nie będzie to błędem, ja teraz omówię kolejne równania reakcji na przykładach jonów.

Lewa: 1 jon H(+), 1 jon Cl(-), 1 jon Ag(+), 1 jon NO3(-)
Prawa: 1 jon H(+), 1 jon Cl(-), 1 jon Ag(+), 1 jon NO3(-)
Po obu stronach liczba wszystkich jonów jest sobie równa, więc nie potrzeba wpisywać żadnych współczynników do równania reakcji.

Lewa: 1 jon H(+), 1 jon NO3(-), 1 jon Ba(2+), 1 jon OH(-)
Prawa: 1 jon Ba(2+), 2 jony NO3(-), 1 cząsteczka wody (H2O)
Po prawej stronie mamy dwa razy więcej jonów NO3(-) niż po lewej czyli najpierw uzgadniamy te jony - wstawiamy współczynnik 2 przed kwasem azotowym (V) HNO3

Teraz policzmy atomy wodoru po lewej stronie - mamy dwa jony wodorowe H(+), ale jeszcze przy wodorotlenku baru Ba(OH)2 występują dwa kolejne, czyli w sumie mamy po lewej stronie 4 atomy wodoru, zaś po prawej tylko 2. Wstawiamy, więc przed cząsteczką wody (H2O) współczynnik 2.

Lewa: 3 jony H(+), 1 jon PO4(3-), 1 jon Ca(2+), 2 jony Cl(-)
Prawa: 3 jony Ca(2+), 2 jony PO4(3-), 1 jon H(+), 1 jon Cl(-)
Zacznijmy od jonów PO4(3-) - po prawej stronie mamy 2 jony, a po lewej tylko 1 jon - wstawiamy współczynnik 2 przed kwasem ortofosforowym (V) H3PO4.

Teraz jony Ca(2+) - po prawej mamy 3 jony, a po lewej tylko 1 jon, więc wstawiamy po lewej stronie przed chlorkiem wapnia CaCl2 współczynnik 3.

Po lewej stronie mamy 6 jonów H(+) oraz 6 jonów Cl(-), a po prawej stronie tylko po 1 jonie, więc wstawiamy współczynnik 6 przed kwasem solnym (HCl).

Inne równania reakcji

Występuje jeszcze szereg innych reakcji, w których zmienia się stopień utlenienia poszczególnych atomów, jednak nie będziemy się w to zagłębiać, bo to jest osobny temat. Ten typ równań da się też uzgodnić bez znajomości stopni utlenienia. Zobaczmy na przykładach

Lewa: 1 atom berylu (Be), 1 atom tlenu (O), 2 atomu azotu (N), 1 atom węgla (C)
Prawa: 3 atomy berylu (Be), 2 atomy azotu (N), 1 atom węgla (C), 1 atom tlenu (O)
Po prawej stronie mamy 3 atomy berylu (Be), po lewej tylko 1, więc wstawiamy współczynnik 3 przed tlenkiem berylu (BeO).

Tym samym teraz mamy 3 atomy tlenu (O) po lewej, a po prawej tylko 1, więc wstawiamy współczynnik 3 przed tlenkiem węgla (II) (CO).

Teraz pozostaje nam tylko wyrównać liczbę atomów węgla (C) i azotu (N) po lewej stronie. Liczba atomów azotu po obu stronach jest taka sama, czyli nie musimy nic już uzgadniać, ale atom węgla jest 1 po lewej, więc wstawiamy współczynnik 3 przed węglem (C) i całe równanie reakcji jest uzgodnione.

Lewa: 1 atom krzemu (Si), 2 atomu tlenu (O), 1 atom węgla (C), 2 atomy azotu (N)
Prawa: 3 atomy krzemu (Si), 4 atomy azotu (N), 1 atom węgla (C), 2 atomy tlenu (O)
Zacznijmy od atomów krzemu (Si) - po prawej stronie mamy 3 atomy, po lewej jeden. Wstawiamy współczynnik 3 przed tlenkiem krzemu SiO2

Teraz mamy 6 atomów tlenu (O) po lewej, a po prawej tylko 3, więc wstawiamy współczynnik 3 przed tlenkiem węgla (IV) CO2

Teraz pozostaje nam już tylko do wyrównania liczby atomów węgla (C) i azotu (N) po lewej stronie. Po prawej są 3 atomy węgla i 4 atomy azotu (N) - wstawiamy współczynnik 3 przed węglem (C) i 2 przed azotem (N2) i równanie reakcji jest już całe uzgodnione.

Lewa: 3 atomy magnezu (Mg), 2 atomy azotu (N), 1 atom węgla (C), 2 atomy tlenu (O)
Prawa: 1 atom magnezu (Mg), 1 atom tlenu (O), 1 atom węgla (C), 2 atomy azotu (N)
Zacznijmy od magnezu (Mg) - po lewej stronie mamy 3 atom, po prawej 1, więc wstawiamy współczynnik 3 przed tlenkiem magnezu (MgO)

Teraz mamy po prawej stronie 3 atomy tlenu (O), a po lewej mamy 2 atomy tlenu (O). Mamy dwa różne współczynniki, więc zamieniamy je stronami - po lewej piszemy współczynnik 3 przed tlenkiem węgla (IV) (CO2), a po prawej wstawiamy współczynnik 6 przed tlenkiem magnezu (MgO), aby wyrównać liczbę atomów tlenu (O).

Teraz znowu musimy powrócić do atomów magnezu, gdyż przybyło nam ich po prawej stronie musimy wpisać współczynnik 2 przed Mg3N2

Teraz zostaje nam tylko do wyrównania liczba atomów azotu (N) i węgla (C) po prawej stronie. Po lewej mamy 4 atomy azotu (N) i 3 atomy węgla (C). Po prawej wpisujemy współczynnik 3 przed węglem (C) i 2 przed azotem (N2) i równanie reakcji jest uzgodnione.

Lewa: 1 atom magnezu (Mg), 2 atomy wodoru (H), 2 atomy azotu (N)
Prawa: 3 atomy magnezu (Mg), 3 atomy azotu (N), 3 atomy wodoru (H)
Zacznijmy od atomów magnezu (Mg) - po prawej stronie mamy 3 atomy magnezu (Mg), po lewej tylko 1, więc wstawiamy współczynnik 3 przed wodorkiem magnezu (MgH2)

Teraz mamy po lewej stronie 6 atomów wodoru (H), a po prawej tylko 3, więc wstawiamy współczynnik 2 przed amoniakiem (NH3)

Aby całe równanie reakcji było już uzgodnione należy wyrównać atomy azotu (N) - po prawej mamy 4, więc po lewej stronie wpisujemy współczynnik 2 przed (N2) i gotowe.

Każdy z tych przykładów można zrobić zaczynając od innego atomu, tylko wtedy czasem dopiero się współczynniki równania reakcji na około. Jednak to nie jest żadnym błędem wybranie innego pierwiastkiem - co do tego nie ma żadnej reguły. Gdy uzgadnia się bardzo dużo tego typu równań reakcji chemicznych to dobieranie współczynników idzie coraz łatwiej i wiadomo już od którego atomu zacząć by było najszybciej. Teraz należy tylko ćwiczyć by dojść do wprawy

Ćwiczenie

Wstaw odpowiednie współczynniki do równań reakcji:



















 

Odpowiedzi: