Kalkulačka spalovací reakce - Vyvažování chemických rovnic zdarma

Co je kalkulačka spalovacích reakcí?

Kalkulačka spalovacích reakcí vyčíslí chemickou rovnici hoření sloučeniny v kyslíku. Zadejte chemický vzorec, například CH4 pro metan, a nástroj vypočítá vyčíslenou rovnici, v níž zobrazí všechny reaktanty a produkty se správnými stechiometrickými koeficienty.

Spalování je chemická reakce mezi palivem a kyslíkem, při níž se uvolňuje teplo a světlo. Chemici tento druh reakcí uvolňujících energii označují jako exotermické. Při dokonalém spalování paliva složeného z uhlíku a vodíku vzniká oxid uhličitý a voda.

Jak vypočítat spalovací reakci

1. Vyberte sloučeninu ze seznamu běžných paliv nebo přepněte na kartu pro vlastní zadání a napište chemický vzorec, například C3H8 pro propan.
2. Kalkulačka přečte vzorec a spočítá každý prvek: uhlík, vodík, kyslík a u některých paliv také dusík, síru nebo halogen (fluor, chlor, brom či jod).
3. Vypočítá, kolik kyslíku reakce potřebuje a kolik jednotlivých produktů vznikne.
4. Na obrazovce se zobrazí vyčíslená rovnice, seznam reaktantů a produktů a krátké vysvětlení.

Vzorec musí začínat velkým písmenem, například C nebo H, a smí obsahovat pouze výše uvedené prvky. Vzorec s prvkem, který kalkulačka nezná, například s vápníkem, vrátí chybu místo nesprávného výsledku.

Vzorec spalovací reakce

U uhlovodíku, tedy sloučeniny tvořené pouze uhlíkem a vodíkem, je obecný vzorec:

CₓHᵧ + (x + y/4) O₂ → x CO₂ + (y/2) H₂O

Zde x označuje počet atomů uhlíku a y počet atomů vodíku v jedné molekule paliva. Čísla před jednotlivými vzorci se nazývají stechiometrické koeficienty. Udávají, kolik molekul jednotlivých látek reaguje nebo vzniká, a musí zajistit stejný počet atomů na obou stranách rovnice.

Pokud palivo již obsahuje kyslík, například alkohol nebo cukr, odečte se od množství potřebného O2 polovina počtu jeho atomů kyslíku (z):

CₓHᵧOᵤ + (x + y/4 − z/2) O₂ → x CO₂ + (y/2) H₂O

Některá paliva obsahují další prvky. Pokud sloučenina obsahuje síru, kalkulačka přidá mezi produkty oxid siřičitý (SO2). Pokud obsahuje dusík, přidá plynný dusík (N2). Pokud obsahuje halogen, přidá halogenovodík, například HCl, a není-li dost vodíku, aby se spároval s každým atomem halogenu, část halogenu se uvolní jako dvouatomový plyn, například Cl2.

Příklad: Vyčíslení spalování propanu

Propan, C3H8, je běžné palivo pro vytápění a vaření. Jeho spalování vyčíslíme takto:

1. Začněte nevyčísleným schématem: C3H8 + O2 → CO2 + H2O.
2. Nejprve vyčíslete uhlík. Propan obsahuje 3 atomy uhlíku, takže vznikají 3 CO2.
3. Poté vyčíslete vodík. Propan obsahuje 8 atomů vodíku a každá molekula vody obsahuje 2, takže vznikají 4 H2O.
4. Nyní spočítejte atomy kyslíku na straně produktů: 3 CO2 obsahují celkem 6 atomů kyslíku a 4 H2O obsahují 4 atomy, tedy celkem 10. Protože každá molekula O2 obsahuje 2 atomy kyslíku, je potřeba 5 O2.

Vyčíslená rovnice je:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

To odpovídá výše uvedenému obecnému vzorci: x = 3 a y = 8, takže x + y/4 = 3 + 2 = 5.

Běžné spalovací rovnice

Butan ukazuje, proč je někdy nutné zdvojnásobit celou sloučeninu. Samotné vyčíslení C4H10 by vyžadovalo 6,5 O2, což je zlomek, proto se všechny koeficienty v rovnici zdvojnásobí, aby byly celé.

Dokonalé a nedokonalé spalování

K dokonalému spalování dochází, když je dost kyslíku na to, aby se všechen uhlík přeměnil na oxid uhličitý a všechen vodík na vodu, jak ukazují rovnice výše. K nedokonalému spalování dochází při omezeném přísunu kyslíku. Místo oxidu uhličitého, nebo spolu s ním, vzniká oxid uhelnatý (CO) či saze (pevný uhlík). Nedokonalé spalování uvolňuje méně energie a může vytvářet jedovatý oxid uhelnatý.

Často kladené otázky

Jaký je vzorec dokonalého spalování uhlovodíku? CₓHᵧ + (x + y/4) O2 → x CO2 + (y/2) H2O, kde x je počet atomů uhlíku a y je počet atomů vodíku v palivu.

Proč musí být chemická rovnice vyčíslena? Zákon zachování hmotnosti říká, že atomy při chemické reakci nevznikají ani nezanikají. Vyčíslená rovnice má na obou stranách stejný počet atomů každého druhu, a proto tento zákon splňuje.

Jaké produkty vznikají při spalování sloučeniny obsahující síru nebo dusík? Síra se přemění na oxid siřičitý (SO2) a dusík na plynný dusík (N2), vedle obvyklého oxidu uhličitého a vody.

Kolik kyslíku potřebuje propan k dokonalému spálení? Jedna molekula propanu (C3H8) potřebuje k dokonalému spálení 5 molekul kyslíku (O2), přičemž vznikají 3 CO2 a 4 H2O.

Jaký je rozdíl mezi dokonalým a nedokonalým spalováním? Dokonalé spalování vyžaduje dostatek kyslíku a vzniká při něm pouze oxid uhličitý a voda. K nedokonalému spalování dochází při nedostatku kyslíku a vzniká při něm také oxid uhelnatý nebo saze.

Dokáže kalkulačka vyčíslit vzorce alkoholů a cukrů? Ano. Funguje jakýkoli vzorec složený z uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku, síry nebo halogenu, včetně alkoholů, například ethanolu, a cukrů, například glukózy.

Reference

1. Agentura Spojených států pro ochranu životního prostředí. Carbon Monoxide's Impact on Indoor Air Quality. stránka EPA o oxidu uhelnatém — oxid uhelnatý je jedovatý plyn; mezi jeho zdroje patří neúplná oxidace při spalování.
2. OpenStax, Rice University. Chemistry 2e, 4.1 Writing and Balancing Chemical Equations. OpenStax Chemistry 2e, oddíl 4.1 — vyčíslená rovnice má na obou stranách stejný počet atomů každého druhu, jak vyžaduje zákon zachování hmoty; CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.