Themen:
- Allgemeines
- Reaktionsgleichung C und O2
- Reaktionsgleichung H2 und O2
Gesamt:
Auf dieser Seite wird erklärt, wie man Reaktionsgleichungen richtig macht. Eine Reaktionsgleichung ist eine Formel, in der die Stoffe vor und nach der Verbrennung eingetragen werden (zum Beispiel C und O2). Nach der Verbrennung haben sich diese Stoffe zu CO2 gebildet.
Mithilfe der Reaktionsgleichung wird dann ermittelt, wie viele Kilogramm Luft nötig sind, um 1 Kilogramm des betreffenden Stoffes zu verbrennen.
Reaktionsgleichung C und O2:
Die Reaktionsgleichung von C und O2 ist unten dargestellt. Im Folgenden erklären wir, wie man diese Gleichung vervollständigt.
Wir beginnen in der obersten Zeile. In der Gleichung befindet sich das Kohlenstoffatom (C) zusammen mit den Sauerstoffatomen (O2) auf der linken Seite des Pfeils. Diese Stoffe müssen verbrannt werden. Der Pfeil zeigt den Zusammenhang zwischen den Stoffen nach der Verbrennung. Die Gleichung zeigt nun, dass ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatome zusammen Kohlendioxid (CO2) bilden.
Für den nächsten Schritt ist es wichtig, die Atommassen von C und O2 zu bestimmen. Jedes Isotop eines chemischen Elements hat eine andere Atommasse, die in Gramm pro Mol ausgedrückt wird. Die Atommassen von Kohlenstoff und Sauerstoff sind angegeben:
C = 12 g/mol
O = 16g/mol
Zunächst wird die Reaktionsgleichung für die Verbrennung von C und O2 angegeben:
Anschließend werden die Atommassen notiert. 12 wird unter C und unter O2 (16×2) platziert, da O2 aus zwei Sauerstoffatomen besteht, von denen jedes 16 Gramm pro Mol wiegt.
Auf der rechten Seite des Pfeils wird das C-Atom zu den Sauerstoffatomen hinzugefügt. Das ergibt 44. Im nächsten Schritt wird berechnet, wie viele Kilogramm Sauerstoff nötig sind, um ein Kilogramm Kohlenstoff zu verbrennen. Dies erreichen wir, indem wir die gesamte Gleichung durch 12 dividieren.
Nach der Division durch 12 bleiben folgende Zahlen übrig:
Jetzt heißt es tatsächlich:
Wir wollen es in Kilogramm und nicht in Gramm pro Mol. Im Prinzip kann man g/mol einfach durch kg ersetzen, da man es als Verhältnisse sehen kann.
Ein Beispiel:
Sie müssen 10 Liter Reinigungsmittel auf 1 Liter Wasser hinzufügen. (Ein Zehntel Reinigungsmittel pro Liter Wasser.) Das bedeutet, dass pro 10 Hektoliter Wasser auch 1 Hektoliter dieses Mittels zugegeben werden muss. Oder 10 Zentiliter Wasser und 1 Zentiliter Reinigungsmittel, aber dann müssen Sie dies 100 Mal hintereinander mischen, um wieder auf 10 Liter Wasser pro 1 Liter Reinigungsmittel zu kommen. Die Proportionen bleiben gleich.
Die Schlussfolgerung ist, dass Gramm pro Mol und kg vertauscht werden können, solange keine anderen Größen in der Formel vorkommen!
Die Gleichung zeigt nun, dass 2,67 kg O2 benötigt werden, um 1 kg C zu verbrennen. Dabei entstehen 3,67 kg CO2. Ob ein Rechenfehler vorliegt, können Sie ganz einfach überprüfen, indem Sie die Zahlen links und rechts vom Pfeil vergleichen. Wenn man die Zahlen links vom Pfeil addiert, erhält man 3,67, ebenso wie die Zahl rechts vom Pfeil, das ist also gut gemacht. Insbesondere bei langen Reaktionsgleichungen ist es sinnvoll, sich auf diese Weise zu überprüfen.
Reaktionsgleichung H2 und O2:
Wir stellen die Reaktionsgleichung für H2 und O2 auf, wie wir es oben für CO und O2 gemacht haben. Das Korrigieren der Reaktionsgleichung ist jetzt etwas anders.
Wir fangen noch einmal von vorne an; Nach der Verbrennung bilden sich H2 und O2 zu H2O, doch hier entsteht das erste Problem:
Wenn man H2 und O2 zusammenfügt, erhält man H2O2. Dabei handelt es sich nicht um Wasser, sondern um Wasserstoffperoxid. Das ist natürlich nicht die Absicht. An diesem Punkt muss die Reaktionsgleichung korrigiert werden, da schließlich H2O gebildet werden muss. Jetzt muss die Zahl der Wasserstoffatome verdoppelt werden. Wir machen das wie folgt. Wenn Sie nun eine 2 vor H2 setzen, haben Sie (2xH2) = 4 Wasserstoffatome.
Das Gleiche gilt auch für die rechte Seite des Pfeils, allerdings wird nun auch das O mit 2 multipliziert. Denn es gilt:
2H2O = 2(H2O) = 2xH2 und 2xO2.
Jetzt haben Sie also wieder die beiden Sauerstoffatome, nur noch 4 Wasserstoffatome. Sie sehen also, dass man die Atome nicht einfach addieren kann, denn dann entsteht statt Wasser eine chemische Verbindung aus Wasserstoffperoxid.
Der nächste Schritt besteht darin, die Atommassen zu berechnen. Für den nächsten Schritt ist es wichtig, die Atommassen von H und O2 zu bestimmen. Die Atommassen von Kohlenstoff und Sauerstoff sind angegeben:
H = 1g/mol
O = 16g/mol
Zur Verbrennung von 32 kg H2 werden nun 4 kg O2 benötigt. Nach der Verbrennung entstehen 36 kg H2O. Indem man nun die gesamte Gleichung durch 4 dividiert, kann man ermitteln, wie viele kg O2 nötig sind, um 1 kg H2 zu verbrennen:
Letztendlich wird es:
Um 1 kg Wasserstoff zu verbrennen, werden also 8 kg Sauerstoff benötigt.
