Vyčíslování chemických rovnic Rovnice beze změny oxidačního čísla (neredoxní rovnice) Neredoxní rovnice jsou rovnice chemických reakcí, při kterých nedochází ke změně oxidačního čísla žádného z atomů. Na zjišťování stechiometrických koeficientů v rovnicích neredoxních reakcí neexistuje žádný jednoduchý a zároveň univerzální algoritmus. • Na začátku najdeme v chemické rovnici látku (reaktant nebo produkt), jejíž vzorec má největší stechiometrické indexy (resp. obsahuje největší počet atomů). Stechiometrický koeficient této látky budeme považovat za jednotkový. • • Potom přidáme koeficienty před látky, které obsahují stejné atomy jako látka s přiděleným jednotkovým koeficientem (podle bilance počtu atomů, případně podle bilance nábojových čísel). • • Postupně přidáváme koeficienty před látky, které ještě nemají přirazené koeficienty na základe počtu atomů v látkách, které už koeficienty mají (opět pomocí bilance počtu atomů, případně podle bilance nábojových čísel). • • Jako předposlední zjišťujeme počty atomů vodíku a podle potřeby doplníme stechiometrické koeficienty. • • Jako poslední zjistíme počty atomů kyslíku na obou stranách rovnice. Tento krok obvykle slouží ke kontrole již získaných koeficientů. a) Na levé straně rovnice se Cl a H vyskytují dvakrát. Podle zákona zachování počtu atomů se musí stejný počet atomů nacházet i na pravé straně, proto napíšeme před HCl číslo 2. Výsledná rovnice: Určete stechiometrické koeficienty rovnic: b) Na pravé straně rovnice se Cl nachází dvakrát, ale na levé straně jen jedenkrát. Proto napíšeme před HCl číslo 2. Počet ostatních prvků je stejný na obou stranách. Příklad Určete stechiometrické koeficienty rovnice: Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní. Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů (tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě je to P4O10. Na pravé straně rovnice jsou 4 atomy P, proto před H3PO4 bude koeficient 4: P4O10 + H2O → 4H3PO4 Jedinou látkou, která nemá určený stechiometrický koeficient, je voda. Pokud je na pravé straně 12 atomů H a na levé straně se H nachází jen v H2O, před molekulou H2O bude koeficient 6, čím získáme na obou stranách rovnice stejný počet atomů H: P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 Správnost stechiometrických koeficientů ověříme spočítáním atomů O na obou stranách rovnice (16 = 16). P4O10 + H2O → H3PO4 Příklad Zjistěte stechiometrické koeficienty v této rovnici: Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní. Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů (tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě je to KCr(SO4)2 • 12 H2O. Předpokládejme, že jeho stechiometrický koeficient má hodnotu 1. Na pravé straně rovnice tak bude jeden atom K. Na její levé straně jsou však v reaktantu K2SO4 vázané 2 atomy K. Podobná situace je i u atomů Cr. Proto musíme svůj předpoklad změnit – předpokládejme nyní, že stechiometrický koeficient produktu bude 2. Potom na levé straně rovnice budou 2 atomy K a 2 atomy Cr, takže K2SO4 a Cr2O3 budou mít koeficient 1 . Na pravé straně jsou 4 atomy S (resp. 4 anionty SO42–), na levé straně obsahují S dva reaktanty: K2SO4 a H2SO4. Jelikož je již před K2SO4 koeficient 1 a tato látka obsahuje jeden atom S, před H2SO4 dáme koeficient 3: K2SO4 + Cr2O3 + H2SO4 + H2O → 2 KCr(SO4)2 • 12 H2O K2SO4 + Cr2O3 + 3 H2SO4 + H2O → 2 KCr(SO4)2 • 12 H2O K2SO4 + Cr2O3 + H2SO4 + H2O → KCr(SO4)2 • 12 H2O Příklad Správnost stechiometrických koeficientů ověříme spočítáním atomů O na obou stranách rovnice (40 = 40). Jelikož získané stechiometrické koeficienty (1, 1, 3, 21 = 2) už kromě čísla 1 nemají žádného společného dělitele, vyčíslování rovnice je ukončeno. K2SO4 + Cr2O3 + 3 H2SO4 + 21 H2O → 2 KCr(SO4)2 • 12 H2O Zůstal jediný reaktant – H2O. Na pravé straně je 2 • 12 • 2 = 48 atomů H. Na levé straně obsahují H dva reaktanty – H2SO4 a H2O. Jelikož H2SO4 už má již koeficient přidělený, z rozdílu mezi požadovaným počtem atomů H a počtem atomů H vázaných v 3 H2SO4 (6) lze zjistit, kolik atomů H musí přinášet H2O: 48 – 6 = 42. Tolik atomů H obsahuje 21 molekul H2O, proto před H2O dáme koeficient 21. Určete stechiometrické koeficienty rovnice: V2O5 + HF + KOH + H2O2 + → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + H2O Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní. Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů (tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě je to K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O. Předpokládejme, že její stechiometrický koeficient je 1. Vzhledem k této skutečnosti přiřadíme stechiometrické koeficienty i reaktantům. V produktu jsou 2 atomy V, proto před V2O5 nebude žádný koeficient (t. j. bude tam koeficient 1). Zároveň máme na pravé straně 3 atomy K a 4 atomy F, proto bude před KOH koeficient 3 a před HF koeficient 4: Na pravé straně jsou 3 peroxidoligandy (t. j. (O2)3), proto bude před H2O2 koeficient 3. V2O5 + 4 HF + 3 KOH + H2O2 → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + H2O Stechiometrický koeficient pro H2O získáme spočtením atomů H v reaktantech (4 + 3 + 6 = 13) a od získaného součtu odečteme počet atomů H v prvním produktu (5). Výsledek (13 – 5 = 8) představuje počet atomů H vázaných v H2O . Před H2O tedy bude koeficient 4. V2O5 + 4 HF + 3 KOH + 3 H2O2 → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + H2O V2O5 + 4 HF + 3 KOH + 3 H2O2 → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + 4 H2O Správnost stechiometrických koeficientů ověříme spočítáním atomů O na obou stranách rovnice (14 = 14). Jelikož získané stechiometrické koeficienty (1, 4, 3, 3 = 1, 4) už nemají kromě čísla 1 žádného společného dělitele, vyčíslovaní rovnice je ukončeno. Určete stechiometrické koeficienty v rovnici: Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní. Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů (tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě to je Ca3(PO4)2 (jeden z produktů). Předpokládejme, že její stechiometrický koeficient má hodnotu 1 a vzhledem k této skutečnosti přiřadíme stechiometrické koeficienty i reaktantům. Na pravé straně rovnice máme 3 atomy Ca a 2 atomy P, proto před CaCO3 dáme koeficient 3 a před H3PO4 koeficient 2: Zbývajícím produktům dáme stechiometrické koeficienty na základě počtu atomů C (pro CO2) a vodíku (pro H2O). Na levé straně jsou 3 atomy C, proto na pravé straně bude před CO2 koeficient 3. Na levé straně rovnice je 6 atomů H, proto před H2O dáme koeficient 3. Správnost koeficientů ověříme spočtením atomů O na obou stranách rovnice (17 = 17). Jelikož získané stechiometrické koeficienty (2, 3 = 1, 3, 3) nemají kromě čísla 1 žádného společného dělitele, vyčíslování chemické rovnice je ukončeno. 2 H3PO4 + 3 CaCO3 → Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O 2 H3PO4 + 3 CaCO3 → Ca3(PO4)2 + 3 CO2 + 3 H2O Příklad H3PO4 + CaCO3 → Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O •i) 1,1,1,1 •h) 1,3,1,3 Příklady •a) 1,1,1,1 •b) 1,3,2 •c) 2,3,1,6 •d) 1,6,2,3 •e) 2,1,1,1 •f) 1,2,1,2,2 •g) 1,1,1,1 •h) 1,1,1,1 •a) 4,1,4,2 •b) 1,3,2 •c) 1,6,2,3 •d) 1,1,1,1 •e) 1,4,1,2 •f) 2,1,1,1,1 •g) 1,2,2,1 •h) 2,1,1,1 Příklady •a) 1,3,3,2 •b) 1,6,2,3 •c) 2,2,5,1,2,14 •d) 1,1,1,1,1,1 •e) 3,2,1,6 •f) 1,6,2,3 •g) 2,1,1,2