Viðfangsefni:
- General
- Hvarfjafna C og O2
- Hvarfjafna H2 og O2
Almennt:
Þessi síða útskýrir hvernig á að gera hvarfjöfnur réttar. Viðbragðsjafna er formúla þar sem efnin eru færð inn fyrir og eftir bruna (til dæmis C og O2). Eftir bruna munu þessi efni hafa myndast í CO2.
Viðbragðsjöfnan er síðan notuð til að ákvarða hversu mörg kíló af lofti þarf til að brenna 1 kíló af viðkomandi efni.
Viðbragðsjafna C og O2:
Hvarfjafna C og O2 er sýnd hér að neðan. Hér að neðan útskýrum við hvernig á að klára þessa jöfnu.
Við byrjum á efstu línunni. Í jöfnunni er kolefnisatómið (C) ásamt súrefnisatómunum (O2) vinstra megin við örina. Þessi efni verða að brenna. Örin sýnir tengsl efnanna eftir bruna. Jafnan sýnir nú að eitt kolefnisatóm og tvö súrefnisatóm mynda saman koltvísýring (CO2).
Fyrir næsta skref er mikilvægt að ákvarða atómmassa C og O2. Hver samsæta frumefnis hefur mismunandi atómmassa, sem er gefinn upp í grömmum á mól. Atómmassi kolefnis og súrefnis er gefinn upp:
C = 12g/mól
O = 16g/mól
Í fyrsta lagi er hvarfjafnan fyrir brennslu C og O2 gefin:
Atómmassi er síðan skráður. 12 er sett undir C og undir O2 (16×2), vegna þess að O2 samanstendur af tveimur súrefnisatómum sem hvert um sig vegur 16 grömm á mól.
Hægra megin við örina er C atóminu bætt við súrefnisatómin. Þetta gerir allt að 44. Í næsta skrefi er reiknað út hversu mörg kíló af súrefni þarf til að brenna einu kílói af kolefni. Þetta gerum við með því að deila allri jöfnunni með 12.
Eftir að hafa deilt með 12 eru eftirfarandi tölur eftir:
Nú segir reyndar:
Við viljum það í kílóum en ekki í grömmum á mól. Í grundvallaratriðum geturðu bara skipt út g/mól fyrir kg, því þú getur séð það sem hlutföll.
Dæmi:
Þú verður að bæta 10 lítra af hreinsiefni í 1 lítra af vatni. (Einn tíundi af hreinsiefni á hvern lítra af vatni.) Þetta þýðir að einnig þarf að bæta 10 hektólítra af því efni fyrir hverja 1 hektólítra af vatni. Eða 10 sentilitra af vatni og 1 sentilitra af hreinsiefni, en þá þarf að blanda þessu 100 sinnum í röð til að komast aftur í 10 lítra af vatni á 1 lítra af hreinsiefni. Hlutföllin eru þau sömu.
Niðurstaðan er sú að hægt er að skipta um grömmum á mól og kg, svo framarlega sem ekkert annað magn kemur fram í formúlunni!
Jafnan sýnir núna að 2,67 kg af O2 þarf til að brenna 1 kg af C. Þetta framleiðir 3,67 kg af CO2. Þú getur auðveldlega athugað hvort reiknivilla hafi átt sér stað með því að bera saman tölurnar til vinstri og hægri við örina. Með því að bæta við tölunum vinstra megin við örina fást 3,67, sem og talan hægra megin við örina, þannig að þetta er vel gert. Það er gagnlegt að athuga sjálfan sig með þessum hætti, sérstaklega með löngum viðbragðsjöfnum.
Hvarfjafna H2 og O2:
Við setjum upp hvarfjöfnuna fyrir H2 og O2 eins og við gerðum hér að ofan með CO og O2. Að gera hvarfjöfnuna rétta er nú aðeins öðruvísi.
Við byrjum aftur á byrjuninni; Eftir brennslu myndast H2 og O2 í H2O, en það er þar sem fyrsta vandamálið kemur upp:
Ef þú bætir H2 og O2 saman, færðu H2O2. Þetta er ekki vatn, heldur vetnisperoxíð. Það er auðvitað ekki ætlunin. Þetta er punkturinn þar sem viðbragðsjöfnuna verður að leiðrétta, því H2O verður að lokum að myndast. Það sem þarf að gera núna er að tvöfalda fjölda vetnisatóma. Við gerum þetta sem hér segir. Með því að setja núna 2 fyrir framan H2 hefurðu (2xH2) = 4 vetnisatóm.
Sama á við um hægri hlið örarinnar, en nú er O líka margfaldað með 2. Vegna þess að eftirfarandi á við:
2H2O = 2(H2O) = 2xH2 og 2xO2.
Þannig að nú hefurðu tvö súrefnisatóm aftur, aðeins með 4 vetnisatómum. Þannig að þú sérð að þú getur ekki einfaldlega bætt atómunum saman, því þá myndast efnasamband af vetnisperoxíði í stað vatns.
Næsta skref er að reikna út atómmassann. Fyrir næsta skref er mikilvægt að ákvarða atómmassa H og O2. Atómmassi kolefnis og súrefnis er gefinn upp:
H = 1 g/mól
O = 16g/mól
Það þarf nú 32 kg af O2 til að brenna 4 kg af H2. Eftir bruna myndast 36 kg af H2O. Með því að deila nú allri jöfnunni með 4 er hægt að ákvarða hversu mörg kg af O2 þarf til að brenna 1 kg af H2:
Að lokum verður það:
Þannig að til að brenna 1 kg af vetni þarf 8 kg af súrefni.
