Почему перед формулами ставят числа и откуда берется 25 в уравнении горения бензина? Подбирай коэффициенты, пока атомы каждого элемента слева и справа не сойдутся.
Когда горит газ, молекулы метана и кислорода разваливаются на атомы, и из тех же атомов собираются углекислый газ и вода. Ни один атом не пропадает и ни один новый не возникает. Поэтому слева и справа от стрелки атомов каждого элемента должно быть поровну.
Уравнять реакцию значит подобрать числа перед формулами, коэффициенты, так, чтобы это равенство выполнялось. Сами формулы менять нельзя: H₂O это вода, а H₂O₂ уже совсем другое вещество, перекись водорода.
ⓘ Коэффициент можно менять кнопками − и + под каждой молекулой или в панели справа. Если молекул больше 12, рисуются первые 12, остальные указаны числом.
Уравнивание держится на трех простых правилах. Числа под формулами берутся из опыта и пересчитываются, когда меняешь коэффициенты.
Сколько атомов дает вещество?
Число атомов элемента равно коэффициенту, умноженному на индекс. В записи 3H₂O атомов водорода 3 · 2 = 6, а кислорода 3 · 1 = 3: если индекса нет, он равен единице.
Когда элемент уравнен?
Для каждого элемента складывают атомы во всех реагентах и во всех продуктах. Суммы должны совпасть. Знак Σ читается «сумма».
Закон сохранения массы
Раз атомы те же, то и масса та же. Коэффициенты можно читать в молях: 1 моль метана (16 г) сгорает в 2 молях кислорода (64 г). Этот закон открыли Ломоносов и Лавуазье.
1. Сначала элементы, которые встречаются в одном веществе слева и одном справа. Обычно это металлы и углерод. В горении пропана C₃H₈ углерод только в C₃H₈ и CO₂, поэтому ставим 3CO₂.
2. Затем водород. В C₃H₈ восемь атомов H, в воде по два, значит 4H₂O.
3. Кислород последним. Он часто входит сразу в несколько продуктов, и его удобно считать, когда остальное готово. Справа 3 · 2 + 4 · 1 = 10 атомов O, значит 5O₂.
4. Если получается дробь, умножь все на 2. Для этана выходит 3,5O₂, а коэффициенты должны быть целыми, поэтому 2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O.
5. Проверь и сократи. Пересчитай каждый элемент. Если все коэффициенты делятся на одно число, раздели: 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O это то же, что 2H₂ + O₂ → 2H₂O.
По уравнению горения считают, что на 1 кг дизельного топлива нужно около 14,5 кг воздуха. Если воздуха меньше, топливо догорает не до конца: черный дым, сажа, падение мощности. Поэтому важен чистый воздушный фильтр.
Из уравнения следует, что каждый атом углерода топлива становится молекулой CO₂. Литр дизеля дает около 2,7 кг углекислого газа: тяжелее самого топлива, потому что к углероду присоединяется кислород из воздуха.
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃. По уравнению видно, что ржавчина весит больше железа и занимает больший объем. Поэтому она раздувает и отрывает краску, а ржавые болты заклинивает.
Железо получают из руды Fe₂O₃, отнимая кислород углеродом кокса. Уравнение говорит, сколько кокса нужно на тонну руды и сколько железа выйдет.
В свинцовом аккумуляторе при разряде серная кислота расходуется и превращается в воду. Поэтому по плотности электролита ареометром проверяют, насколько аккумулятор заряжен.
Состав взрывчатой смеси подбирают по уравнению так, чтобы кислорода хватило ровно на все горючее. Это дает наибольшую энергию и меньше ядовитых газов после взрыва.
Уравнение показывает, какие вещества и в каком соотношении реагируют, но не говорит, пойдет ли реакция и как быстро. Это темы разделов «Энергия реакций» и «Скорость реакции». Молекулы на рисунке схематичны: показан состав, а не настоящая форма и расположение атомов. Бензин и дизель это смеси многих углеводородов, в опыте их заменяют типичные молекулы октана C₈H₁₈ и цетана C₁₆H₃₄. Массы считаются по средним атомным массам из периодической таблицы.