Co zapisuje równanie reakcji
Równanie chemiczne to zdanie napisane wzorami. Po lewej stronie stoją substraty — to, co wzięliśmy do reakcji. Po prawej produkty — to, co powstało. Strzałka znaczy „przechodzi w”.
Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂
Czytamy: cynk reaguje z kwasem chlorowodorowym, powstaje chlorek cynku i wodór.
Tylko że to równanie jeszcze nie jest gotowe — po lewej stronie jest jeden atom wodoru, a po prawej dwa. Trzeba je uzgodnić.
Dlaczego trzeba uzgadniać
Obowiązuje prawo zachowania masy: w reakcji chemicznej atomy nie znikają ani nie powstają z niczego — tylko przegrupowują się w inne połączenia.
Wynika z tego reguła, którą sprawdza każde zadanie:
Liczba atomów każdego pierwiastka musi być taka sama po lewej i po prawej stronie strzałki.
Myśl o tym jak o przebudowie z klocków: z tych samych klocków budujesz inną konstrukcję, ale żaden klocek nie ginie i żaden nie dochodzi.
Współczynnik a indeks — to trzeba rozróżniać
To jedyne miejsce, w którym naprawdę można zepsuć zadanie.
| Zapis | Co znaczy | Czy wolno zmieniać |
|---|---|---|
| H₂O — mała cyfra na dole (indeks) | część wzoru: dwa atomy wodoru w cząsteczce | nie wolno |
| 2 H₂O — duża cyfra z przodu (współczynnik) | dwie całe cząsteczki wody | tak, to właśnie dobieramy |
Dlaczego nie wolno ruszać indeksów? Bo zmieniają substancję. H₂O to woda, a H₂O₂ to woda utleniona — zupełnie inny związek. Uzgadniając równanie, wolno tylko mnożyć całe cząsteczki.
| Zapis | Atomy wodoru | Atomy tlenu |
|---|---|---|
| H₂O | 2 | 1 |
| 2 H₂O | 4 | 2 |
| 3 H₂O | 6 | 3 |
Jak uzgadniać — pięć kroków
Krok 1. Zapisz poprawne wzory wszystkich substancji. Od tej chwili wzorów już nie ruszasz.
Krok 2. Policz atomy każdego pierwiastka po obu stronach. Najlepiej w tabelce.
Krok 3. Dobieraj współczynniki w kolejności: metale → niemetale → wodór → tlen na końcu. Tlen zostawiamy na koniec, bo występuje w największej liczbie związków i zwykle ustawia się sam.
Krok 4. Grupy wieloatomowe — SO₄, NO₃, CO₃, PO₄ — traktuj jak jeden klocek, jeśli przechodzą na drugą stronę w całości. Nie rozbijaj ich na siarkę i tlen.
Krok 5. Przelicz wszystko jeszcze raz, pierwiastek po pierwiastku.
Przykłady rozwiązane krok po kroku
Przykład 1 — najprostszy
Mg + O₂ → MgO
Magnez: 1 po lewej, 1 po prawej — na razie się zgadza. Tlen: 2 po lewej, 1 po prawej — nie zgadza się.
Wstawiamy 2 przed MgO, żeby po prawej były dwa tleny. Ale wtedy magnezów po prawej jest dwa, więc dostawiamy 2 również przed Mg.
2 Mg + O₂ → 2 MgO
Sprawdzenie: Mg 2 = 2, O 2 = 2.
Przykład 2 — wodór z kwasu
Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂
Cynk: 1 = 1, w porządku. Chlor: 1 po lewej, 2 po prawej. Wstawiamy 2 przed HCl. Wodór sprawdzamy po tej zmianie: po lewej 2, po prawej 2. Zgadza się samo.
Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂
Przykład 3 — zobojętnianie
NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O
Sód: 1 po lewej, 2 po prawej. Wstawiamy 2 przed NaOH. Grupa SO₄: 1 = 1, zostawiamy w spokoju. Wodór: po lewej 2 (z 2 NaOH) + 2 (z kwasu) = 4; po prawej 2. Wstawiamy 2 przed H₂O. Tlen na koniec: po lewej 2 + 4 = 6; po prawej 4 + 2 = 6. Zgadza się.
2 NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 H₂O
Przykład 4 — nieparzysty tlen
Al + O₂ → Al₂O₃
Glin: 1 po lewej, 2 po prawej → wstawiamy 2 przed Al. Tlen: 2 po lewej, 3 po prawej. Problem — z dwójek nie zrobimy trójki.
Sposób: podwajamy prawą stronę, żeby tlenów było parzyście. Przed Al₂O₃ wstawiamy 2, co daje 6 tlenów. Po lewej potrzeba wtedy 3 cząsteczek O₂, a glinów 4.
4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃
Sprawdzenie: Al 4 = 4, O 6 = 6.
Zapamiętaj ten trik: gdy po jednej stronie wychodzi nieparzysta liczba atomów tlenu, pomnóż tę stronę przez 2.
Przykład 5 — grupa wieloatomowa
Ca(OH)₂ + HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O
Wapń: 1 = 1. Grupa NO₃ — traktujemy w całości: 1 po lewej, 2 po prawej. Wstawiamy 2 przed HNO₃. Wodór: po lewej 2 (z wodorotlenku) + 2 (z kwasu) = 4; po prawej 2. Wstawiamy 2 przed H₂O.
Ca(OH)₂ + 2 HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2 H₂O
Przykład 6 — najtrudniejszy
Al(OH)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂O
Glin: 1 po lewej, 2 po prawej → wstawiamy 2 przed Al(OH)₃. Grupa SO₄: 1 po lewej, 3 po prawej → wstawiamy 3 przed H₂SO₄. Wodór: po lewej 6 (z 2 Al(OH)₃) + 6 (z 3 H₂SO₄) = 12; po prawej 2 → wstawiamy 6 przed H₂O. Tlen: po lewej 6 + 12 = 18; po prawej 12 + 6 = 18. Zgadza się.
2 Al(OH)₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O
Tabelka bilansu — jak sobie pomóc
Przy trudniejszych równaniach warto rozpisać bilans. Dla przykładu 6 wygląda on tak:
| Pierwiastek | Lewa strona | Prawa strona |
|---|---|---|
| Al | 2 | 2 |
| S | 3 | 3 |
| H | 6 + 6 = 12 | 12 |
| O | 6 + 12 = 18 | 12 + 6 = 18 |
Jeśli wszystkie wiersze się zgadzają, równanie jest uzgodnione.
Trzy najczęstsze błędy
Zmienianie indeksów zamiast współczynników. Zapisanie H₂O₂ zamiast 2 H₂O „załatwia” bilans, ale zmienia substancję. To zawsze błąd.
Rozbijanie grup wieloatomowych. Jeśli SO₄ przechodzi na drugą stronę w całości, licz ją jako jeden element — będzie szybciej i bez pomyłek.
Kończenie bez sprawdzenia tlenu. Tlen uzgadnia się ostatni i najczęściej to on pokazuje, że gdzieś jest błąd. Zawsze przelicz go na końcu.
Sprawdź się
- Uzgodnij: Na + Cl₂ → NaCl
- Uzgodnij: H₂ + O₂ → H₂O
- Uzgodnij: Fe₂O₃ + HCl → FeCl₃ + H₂O
- Uzgodnij: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
Rozwiązania. (1) 2 Na + Cl₂ → 2 NaCl. (2) 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O — tlenów po prawej było nieparzyście, więc podwajamy prawą stronę. (3) Fe₂O₃ + 6 HCl → 2 FeCl₃ + 3 H₂O: żelazo 2 = 2, chlor 6 = 6, wodór 6 = 6, tlen 3 = 3. (4) CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O: węgiel 1 = 1, wodór 4 = 4, tlen 4 = 2 + 2.
Do zapamiętania
- Równanie musi mieć tyle samo atomów każdego pierwiastka po obu stronach — to prawo zachowania masy.
- Uzgadniamy wyłącznie współczynnikami przed wzorami; indeksów we wzorach nie wolno zmieniać.
- Kolejność uzgadniania: metale, niemetale, wodór, tlen na końcu.
- Grupy SO₄, NO₃, CO₃ i PO₄ traktujemy jak jedną całość, jeśli przechodzą w całości.
- Nieparzysta liczba atomów tlenu po jednej stronie — pomnóż tę stronę przez 2.