Reactievergelijking opstellen

Voor het opstellen van een reactievergelijking heb je de volgende gegevens nodig:

welke stoffen reageren
welke stoffen ontstaan
wat zijn de formules van deze stoffen

Het enorme aantal bestaande stoffen betekent dat er ook een enorm aantal verschillende reacties mogelijk is. Al deze reacties hebben hun eigen reactievergelijking. Al de reactievergelijkingen uit je hoofd leren is niet mogelijk: je hebt een manier nodig om elke reactievergelijking op basis van bovenstaande gegevens op te kunnen stellen.

Opstellen Reactievergelijking

Bij het opstellen van een reactievergelijking gelden de volgende regels:

Voor alle atoomsoorten geldt dat het aantal atomen dat de reactie "in" gaat, er ook "uit" komt. De aantallen voor en na de reactiepijl zijn gelijk.
Als aantallen voor de moleculen worden alleen hele getallen gebruikt.
Als getallen worden altijd zo klein mogelijke getallen gebruikt.
De "1" wordt niet geschreven (maar wel gedacht).

Regel

Voorbeeld 1, synthese fosforzuur

Als eerste voorbeeld de vorming van fosforzuur uit difosforpentoxide en water. Op de plaatsen van de vraagtekens moeten dus zo klein mogelijke, hele getallen komen te staan. Vooral dat laatste is lastig. Omdat de hele getallen zo lastig zijn, bewaren we dat probleem tot het laatst. Eerst maken we de vergelijking "wiskundig" kloppend. Daarna zorgen we voor de hele getallen.

{\ce {?\ P2O5\ +\ ?\ H2O\ ->\ ?\ H3PO4}}

Verg. 1

Manier

Om de vergelijking wiskundig kloppend te maken nemen we voor één van de stoffen aan dat daar 1 als getal bij hoort. Later kan dat dus nog veranderen.

Het werkt makkelijk als je voor die stof de verbinding neemt waar de meeste verschillende soorten atomen in zitten of gewoon de meeste atomen. In bovenstaand voorbeeld is dat

{\ce {H3PO4}}

. De vergelijking wordt dan:

{\ce {?\ P2O5\ +\ ?\ H2O\ ->\ 1\ H3PO4}}

Verg. 2

Stap 1

Om te zorgen dat elke atoomsoort voor en na de reactie evenveel voorkomt kijk je per element. De volgorde maakt niet zoveel uit, maar probeer het zo te doen dat je per element steeds zo min mogelijk, het liefst maar één, stof nog niet weet. Begin je bij fosfor, dan zie je dat na de reactie er maar één fosforatoom is, voor de reactie zijn er twee. Je hebt dus maar een half molecuul

{\ce {P2O5}}

nodig. De hele getallen komen pas aan het eind, dus hier nu even een half noteren mag:

{\ce {{\tfrac {1}{2}}\ P2O5\ +\ ?\ H2O\ ->\ 1\ H3PO4}}

Verg. 3

Stap 2

Het volgende element is waterstof. Voor de 3 waterstofatomen in het ontstane fosforzuur staan maar 2 waterstofatomen bij de uitgangsstoffen. Je hebt dus anderhalf watermolecuul nodig:

{\ce {{\tfrac {1}{2}}\ P2O5\ +\ 1{\tfrac {1}{2}}\ H2O\ ->\ 1\ H3PO4}}

Verg. 4

Stap 3

Stap 3 kun je ook met zuurstof maken. Maar zuurstof komt in drie stoffen voor, dat maakt het lastiger. Het resultaat is hetzelfde: Na reactie zijn er vier zuurstof-atomen. Voor de reactie is er ½ * 5 = 2½ zuurstofatoom aanwezig in het difosforpentoxide. Er moet dus nog (4 - 2½) = 1½ uit het water komen. Er zit maar één zuurstof-atoom in water, dus daar heb je anderhalf molecuul van nodig, en dat heb je in de vorige stap net gevonden.

Strikt genomen is de stap met zuurstof dus niet nodig. Maar het is wel een simpele controle. Als deze stap ook klopt, is de reactievergelijking nu wiskundig goed. Chemisch moet er nog wat aan gedaan worden.

Stap 4
Controle

Als laatste moet nu gezorgd worden dat er geen delen van moleculen nodig zijn: de breuken wegwerken. De breuken raak je in vergelijking 4 kwijt door deze met twee te vermenigvuldigen. Alle coëfficiënten, de getallen voor de formules van de stoffen, worden met twee vermenigvuldigd. De "1" voor

{\ce {P2O5}}

wordt niet geschreven. De uiteindelijke reactievergelijking wordt:

{\ce {P2O5\ +\ 3\ H2O\ ->\ 2\ H3PO4}}

Verg. 5

Stap 5
Coëfficiënt

Voorbeeld 2, verbranding butaan

Als tweede voorbeeld de verbranding van butaan (butagas, ${\ce {C4H10}}$ ). Verbranden wil altijd zeggen: reactie met zuurstof uit de lucht, koolstof wordt daarbij omgezet in koolldioxide ( ${\ce {CO2}}$ ) en waterstof in water, ${\ce {H2O}}$ . Zuurstof in de lucht is altijd O₂.
Hier heb je een voorbeeld van een reactie met een element. Het is vaak handig dit tot het laatst te "bewaren".

Zonder de coëfficiënten wordt de reactievergelijking dus:

{\ce {?\ C4H10\ +\ ?\ O2\ ->\ ?\ CO2\ +\ ?\ H2O}}

Verg. 6

Verbranden

De stof met de meeste atomen in zijn molecuul is butaan, dus daar schrijf je vast een "1" bij:

{\ce {1\ C4H10\ +\ ?\ O2\ ->\ ?\ CO2\ +\ ?\ H2O}}

Verg. 7

Het aantal koolstofatomen gelijk maken betekent dat er 4 moleculen koolldioxide nodig zijn:

{\ce {1\ C4H10\ +\ ?\ O2\ ->\ 4\ CO2\ +\ ?\ H2O}}

Verg. 8

Het aantal atomen waterstof gelijk maken betekent dat er 5 moleculen water (10 atomen waterstof in butaan, twee in water) nodig zijn:

{\ce {1\ C4H10\ +\ ?\ O2\ ->\ 4\ CO2\ +\ 5\ H2O}}

Verg. 9

In de producten van de reactie zijn 4 * 2 + 5 * 1 = 13 zuurstofatomen nodig. Zuurstof komt met 2 atomen tegelijk, dus heb je 6½ molecuul O₂ nodig:

{\ce {1\ C4H10\ +\ 6{\tfrac {1}{2}}\ O2\ ->\ 4\ CO2\ +\ 5\ H2O}}

Verg. 10

Als laatste even de breuk wegwerken (alle coëfficiënten met 2 vermenigvuldigen).:

{\ce {2\ C4H10\ +\ 13\ O2\ ->\ 8\ CO2\ +\ 10\ H2O}}

Verg. 11

Voorbeeld 3, verbranding azijnzuur

Als derde voorbeeld de verbranding azijnzuur (

{\ce {C2H4O2}}

). Het lastige hier is dat zuurstof in alle reactanten en producten voorkomt. Het makkelijke is dat zuurstof ook als "los" element aanwezig is. Zuurstof bewaar je dus voor de laatste stap. Het molecuul met de meeste atomen is azijnzuur. Dat wordt dus de stof die de 1 krijgt:

{\ce {1\ C2H4O2\ +\ ?\ O2\ ->\ ?\ CO2\ +\ ?\ H2O}}

Verg. 12

Manier

Koolstof gelijk maken: bij CO₂ komt de coëfficiënt 2.

{\ce {1\ C2H4O2\ +\ ?\ O2\ ->\ 2\ CO2\ +\ ?\ H2O}}

Verg. 13

Waterstof gelijk maken: bij water komt de coëfficiënt 2.

{\ce {1\ C2H4O2\ +\ ?\ O2\ ->\ 2\ CO2\ +\ 2\ H2O}}

Verg. 14

Zuurstof gelijk maken. In de producten zit zuurstof in CO₂ en H₂O. Dat wil zeggen 2 * 2 + 2 * 1 = 6 atomen zuurstof. In het azijnzuur zitten al 2 atomen zuurstof. Er hoeven nog maar 4 atomen zuurstof uit de lucht (letterlijk) te komen. Dat wil zeggen 2 moleculen zuurstof.

{\ce {1\ C2H4O2\ +\ 2\ O2\ ->\ 2\ CO2\ +\ 2\ H2O}}

Verg. 15

Er hoeft geen correctie uitgevoerd te worden voor breuken. Wel mag de 1 bij azijnzuur nog weggelaten worden.

{\ce {C2H4O2\ +\ 2\ O2\ ->\ 2\ CO2\ +\ 2\ H2O}}

Verg. 16

Basiskennis chemie 2/Reactievergelijking opstellen

Reactievergelijking opstellen

Voorbeeld 1, synthese fosforzuur

Voorbeeld 2, verbranding butaan

Voorbeeld 3, verbranding azijnzuur