Verbrennungsreaktions-Rechner - Chemische Gleichungen Kostenlos Ausgleichen

Was ist ein Rechner für Verbrennungsreaktionen?

Ein Rechner für Verbrennungsreaktionen gleicht die chemische Gleichung für die Verbrennung einer Verbindung mit Sauerstoff aus. Geben Sie eine chemische Formel ein, etwa CH4 für Methan, und das Tool ermittelt die ausgeglichene Gleichung mit jedem Reaktionspartner und Produkt sowie dem richtigen Koeffizienten.

Eine Verbrennung ist eine chemische Reaktion zwischen einem Brennstoff und Sauerstoff, bei der Wärme und Licht freigesetzt werden. Chemiker bezeichnen diese Art von energieabgebender Reaktion als exotherm. Wenn ein aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehender Brennstoff vollständig verbrennt, entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser.

So berechnet man eine Verbrennungsreaktion

1. Wählen Sie eine Verbindung aus der Liste gängiger Brennstoffe aus oder wechseln Sie zum benutzerdefinierten Tab und geben Sie eine chemische Formel ein, etwa C3H8 für Propan.
2. Der Rechner liest die Formel ein und zählt jedes Element: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und bei einigen Brennstoffen Stickstoff, Schwefel oder ein Halogen (Fluor, Chlor, Brom oder Iod).
3. Er ermittelt, wie viel Sauerstoff die Reaktion benötigt und wie viel von jedem Produkt entsteht.
4. Die ausgeglichene Gleichung, die Liste der Reaktionspartner und Produkte sowie eine kurze Erklärung werden auf dem Bildschirm angezeigt.

Die Formel muss mit einem Großbuchstaben beginnen, etwa C oder H, und darf nur die oben genannten Elemente enthalten. Sie muss außerdem mindestens ein Kohlenstoffatom und mindestens ein Wasserstoffatom enthalten. Eine Formel mit einem Element, das der Rechner nicht erkennt, etwa Calcium, führt statt eines falschen Ergebnisses zu einer Fehlermeldung.

Die Formel der Verbrennungsreaktion

Für einen Kohlenwasserstoff, eine Verbindung, die ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht, lautet die allgemeine Formel:

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

Dabei ist x die Anzahl der Kohlenstoffatome und y die Anzahl der Wasserstoffatome in einem Brennstoffmolekül. Die Zahlen vor den einzelnen Formeln heißen Koeffizienten. Sie geben an, wie viele Moleküle der jeweiligen Substanz reagieren oder entstehen, und müssen die Anzahl der Atome auf beiden Seiten der Gleichung ausgleichen.

Wenn der Brennstoff bereits Sauerstoff enthält, etwa ein Alkohol oder ein Zucker, wird die Hälfte seiner Sauerstoffatomzahl (z) von der benötigten Menge an O2 abgezogen:

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

Einige Brennstoffe enthalten weitere Elemente. Enthält die Verbindung Schwefel, fügt der Rechner Schwefeldioxid (SO2) zu den Produkten hinzu. Enthält sie Stickstoff, fügt er Stickstoffgas (N2) hinzu. Enthält sie ein Halogen, fügt er ein Wasserstoffhalogenid wie HCl hinzu. Der Wasserstoff verbindet sich zuerst mit dem reaktivsten Halogen, und zwar in der Reihenfolge F, Cl, Br, I. Wenn nicht genügend Wasserstoff vorhanden ist, um jedes Halogenatom zu binden, liegt der übrige Anteil des Halogens als zweiatomiges Gas wie Cl2 vor.

Beispiel: Ausgleichen der Verbrennung von Propan

Propan, C3H8, ist ein gängiger Brennstoff zum Heizen und Kochen. Zum Ausgleichen seiner Verbrennung:

1. Beginnen Sie mit dem unausgeglichenen Reaktionsschema: C3H8 + O2 → CO2 + H2O.
2. Gleichen Sie zuerst den Kohlenstoff aus. Propan enthält 3 Kohlenstoffatome, daher entstehen 3 CO2.
3. Gleichen Sie als Nächstes den Wasserstoff aus. Propan enthält 8 Wasserstoffatome, und jedes Wassermolekül enthält 2 davon, daher entstehen 4 H2O.
4. Zählen Sie nun die Sauerstoffatome auf der Produktseite: 3 CO2 liefern 6 Sauerstoffatome, und 4 H2O liefern 4, insgesamt also 10. Da jedes O2-Molekül 2 Sauerstoffatome enthält, werden 5 O2 benötigt.

Die ausgeglichene Gleichung lautet:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

Dies stimmt mit der obigen allgemeinen Formel überein: x = 3 und y = 8, also x + y/4 = 3 + 2 = 5.

Häufige Verbrennungsgleichungen

Butan zeigt, warum eine ganze Verbindung manchmal verdoppelt werden muss. Das Ausgleichen von C4H10 allein würde 6,5 O2 erfordern, also einen Bruchteil. Daher werden alle Koeffizienten der Gleichung verdoppelt, damit sie ganze Zahlen sind.

Vollständige und unvollständige Verbrennung

Eine vollständige Verbrennung findet statt, wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, um den gesamten Kohlenstoff in Kohlenstoffdioxid und den gesamten Wasserstoff in Wasser umzuwandeln, wie in den obigen Gleichungen. Eine unvollständige Verbrennung tritt bei Sauerstoffmangel auf. Dabei entsteht anstelle von oder zusätzlich zu Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Ruß (fester Kohlenstoff). Eine unvollständige Verbrennung setzt weniger Energie frei und kann giftiges Kohlenstoffmonoxidgas erzeugen.

Häufig gestellte Fragen

Wie lautet die Formel für die vollständige Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs? CxHy + (x + y/4) O2 → x CO2 + (y/2) H2O, wobei x die Anzahl der Kohlenstoffatome und y die Anzahl der Wasserstoffatome im Brennstoff ist.

Warum muss eine chemische Gleichung ausgeglichen sein? Das Gesetz von der Erhaltung der Masse besagt, dass Atome bei einer chemischen Reaktion weder erzeugt noch zerstört werden. Eine ausgeglichene Gleichung enthält auf beiden Seiten gleich viele Atome jeder Art und entspricht daher diesem Gesetz.

Welche Produkte entstehen bei der Verbrennung einer schwefel- oder stickstoffhaltigen Verbindung? Schwefel wird zu Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoff zu Stickstoffgas (N2), zusätzlich zum üblichen Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Wie viel Sauerstoff benötigt Propan für eine vollständige Verbrennung? Ein Molekül Propan (C3H8) benötigt 5 Sauerstoffmoleküle (O2) für eine vollständige Verbrennung. Dabei entstehen 3 CO2 und 4 H2O.

Was ist der Unterschied zwischen vollständiger und unvollständiger Verbrennung? Eine vollständige Verbrennung benötigt genügend Sauerstoff und erzeugt ausschließlich Kohlenstoffdioxid und Wasser. Eine unvollständige Verbrennung findet bei zu wenig Sauerstoff statt und erzeugt zusätzlich Kohlenstoffmonoxid oder Ruß.

Kann der Rechner Formeln mit Alkoholen und Zuckern ausgleichen? Ja. Eine Formel funktioniert, wenn sie aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder einem Halogen besteht und mindestens ein Kohlenstoffatom sowie ein Wasserstoffatom enthält. Alkohole wie Ethanol und Zucker wie Glucose werden unterstützt.

Warum lehnt der Rechner manche Formeln ab, die Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten? Ein Brennstoff kann bereits mehr Sauerstoff enthalten, als für eine vollständige Verbrennung benötigt wird. CH2O4 ist eine solche Formel: x + y/4 - z/2 = 1 + 0,5 - 2 = -1,5, also eine negative Sauerstoffmenge. Der Rechner meldet, dass die Verbindung zu viel Sauerstoff enthält, anstatt einen negativen Koeffizienten auszugeben.