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 Kohlendioxid 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. Eine Formel mit einem Element, das der Rechner nicht erkennt, etwa Calcium, führt zu einer Fehlermeldung statt zu einem falschen Ergebnis.

Die Formel der Verbrennungsreaktion

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

CₓHᵧ + (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:

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

Manche Brennstoffe enthalten weitere Elemente. Enthält die Verbindung Schwefel, fügt der Rechner den Produkten Schwefeldioxid (SO2) hinzu. Enthält sie Stickstoff, fügt er Stickstoffgas (N2) hinzu. Enthält sie ein Halogen, fügt er einen Halogenwasserstoff hinzu, etwa HCl; reicht der Wasserstoff nicht aus, um jedes Halogenatom zu binden, verlässt ein Teil des Halogens die Reaktion als zweiatomiges Gas wie Cl2.

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

Vollständige Verbrennung findet statt, wenn genug Sauerstoff vorhanden ist, um den gesamten Kohlenstoff in Kohlendioxid und den gesamten Wasserstoff in Wasser umzuwandeln, wie in den obigen Gleichungen. Unvollständige Verbrennung findet bei begrenztem Sauerstoff statt. Sie erzeugt Kohlenmonoxid (CO) oder Ruß (festen Kohlenstoff) anstelle von oder zusätzlich zu Kohlendioxid. Unvollständige Verbrennung setzt weniger Energie frei und kann giftiges Kohlenmonoxid erzeugen.

Häufig gestellte Fragen

Wie lautet die Formel für die vollständige Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs? CₓHᵧ + (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 vernichtet werden. Eine ausgeglichene Gleichung hat auf beiden Seiten die gleiche Anzahl jeder Atomsorte und befolgt damit dieses 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 Kohlendioxid 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 Kohlendioxid und Wasser. Eine unvollständige Verbrennung findet bei zu wenig Sauerstoff statt und erzeugt zusätzlich Kohlenmonoxid oder Ruß.

Kann der Rechner Formeln mit Alkoholen und Zuckern ausgleichen? Ja. Jede Formel, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder einem Halogen aufgebaut ist, funktioniert, einschließlich Alkoholen wie Ethanol und Zuckern wie Glucose.

Referenzen

1. U.S. Environmental Protection Agency. Carbon Monoxide's Impact on Indoor Air Quality. EPA-Seite zu Kohlenmonoxid — Kohlenmonoxid ist ein giftiges Gas; zu den Quellen zählt die unvollständige Oxidation bei der Verbrennung.
2. OpenStax, Rice University. Chemistry 2e, 4.1 Writing and Balancing Chemical Equations. OpenStax Chemistry 2e, Abschnitt 4.1 — eine ausgeglichene Gleichung hat auf beiden Seiten gleich viele Atome jeder Sorte, wie es das Gesetz von der Erhaltung der Materie verlangt; CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.