Põlemisreaktsiooni Kalkulaator - Tasakaalustage Keemilised Võrrandid Tasuta

Mis on põlemisreaktsiooni kalkulaator?

Põlemisreaktsiooni kalkulaator tasakaalustab ühendi hapnikus põletamise keemilise võrrandi. Sisestage keemiline valem, näiteks metaani valem CH4, ning tööriist arvutab tasakaalustatud võrrandi, näidates iga lähteaine ja saaduse õiget koefitsienti.

Põlemine on kütuse ja hapniku vaheline keemiline reaktsioon, mille käigus eraldub soojust ja valgust. Keemikud nimetavad sellist energiat eraldavat reaktsiooni eksotermiliseks. Kui süsinikust ja vesinikust koosnev kütus põleb täielikult, tekivad süsinikdioksiid ja vesi.

Kuidas arvutada põlemisreaktsiooni

1. Valige levinud kütuste loendist ühend või avage kohandatud vahekaart ja sisestage keemiline valem, näiteks propaani valem C3H8.
2. Kalkulaator loeb valemit ja loendab iga elemendi: süsiniku, vesiniku, hapniku ning mõne kütuse puhul ka lämmastiku, väävli või halogeeni (fluori, kloori, broomi või joodi).
3. See arvutab välja, kui palju hapnikku reaktsioon vajab ja kui palju igat saadust tekib.
4. Ekraanile ilmuvad tasakaalustatud võrrand, lähteainete ja saaduste loend ning lühike selgitus.

Valem peab algama suure tähega, näiteks C või H, ja selles võib kasutada ainult eespool nimetatud elemente. See peab sisaldama ka vähemalt üht süsinikuaatomit ja vähemalt üht vesinikuaatomit. Kui valem sisaldab elementi, mida kalkulaator ei tunne, näiteks kaltsiumi, kuvatakse vale vastuse asemel veateade.

Põlemisreaktsiooni valem

Süsivesiniku, ainult süsinikust ja vesinikust koosneva ühendi, üldvalem on järgmine:

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

Siin on x kütuse ühe molekuli süsinikuaatomite arv ja y vesinikuaatomite arv. Iga valemi ees olevaid arve nimetatakse koefitsientideks. Need näitavad, mitu iga aine molekuli reageerib või tekib, ning peavad tagama, et aatomite arv oleks võrrandi mõlemal poolel võrdne.

Kui kütus sisaldab juba hapnikku, näiteks alkohol või suhkur, lahutage vajaliku O2 kogusest pool selle hapnikuaatomite arvust (z):

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

Mõni kütus sisaldab ka teisi elemente. Kui ühendis on väävlit, lisab kalkulaator saaduste hulka vääveldioksiidi (SO2). Kui selles on lämmastikku, lisab ta lämmastikgaasi (N2). Halogeeni olemasolul lisab ta vesinikhalogeniidi, näiteks HCl-i. Vesinik seotakse kõigepealt kõige reaktiivsema halogeeniga järgmises järjekorras: F, Cl, Br, I. Kui vesinikku ei jätku kõigi halogeeniaatomitega ühendumiseks, eraldub ülejäänud halogeen kaheaatomilise gaasina, näiteks Cl2-na.

Näide: propaani põlemise tasakaalustamine

Propaan C3H8 on levinud kütte- ja toiduvalmistamiskütus. Selle põlemisreaktsiooni tasakaalustamiseks:

1. Alustage tasakaalustamata lähtevõrrandist: C3H8 + O2 → CO2 + H2O.
2. Tasakaalustage esmalt süsinik. Propaanis on 3 süsinikuaatomit, seega tekib 3 CO2.
3. Tasakaalustage järgmisena vesinik. Propaanis on 8 vesinikuaatomit ja iga veemolekul sisaldab 2 vesinikuaatomit, seega tekib 4 H2O.
4. Loendage nüüd saaduste poolel olevad hapnikuaatomid: 3 CO2 annavad 6 hapnikuaatomit ja 4 H2O annavad 4, kokku 10. Kuna iga O2 molekul sisaldab 2 hapnikuaatomit, on vaja 5 O2 molekuli.

Tasakaalustatud võrrand on järgmine:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

See vastab eespool toodud üldvalemile: x = 3 ja y = 8, seega x + y/4 = 3 + 2 = 5.

Levinud põlemisvõrrandid

Butaan näitab, miks tuleb kogu ühendi koefitsienti mõnikord kahekordistada. Ainult C4H10 tasakaalustamiseks oleks vaja 6,5 O2, mis on murdarv, seega kahekordistatakse võrrandi kõiki koefitsiente, et need kõik oleksid täisarvud.

Täielik ja mittetäielik põlemine

Täielik põlemine toimub siis, kui hapnikku on piisavalt, et muuta kogu süsinik süsinikdioksiidiks ja kogu vesinik veeks, nagu eespool toodud võrrandites. Mittetäielik põlemine toimub hapnikupuuduse korral. Selle käigus tekib süsinikdioksiidi asemel või kõrval vingugaas (CO) või tahm (tahke süsinik). Mittetäielisel põlemisel eraldub vähem energiat ning tekkida võib mürgine vingugaas.

Korduma kippuvad küsimused

Milline on süsivesiniku täieliku põlemise valem? CxHy + (x + y/4) O2 → x CO2 + (y/2) H2O, kus x on kütuses olevate süsinikuaatomite arv ja y vesinikuaatomite arv.

Miks peab keemiline võrrand olema tasakaalustatud? Massi jäävuse seaduse kohaselt ei teki keemilises reaktsioonis aatomeid juurde ega kao neid ära. Tasakaalustatud võrrandi mõlemal poolel on iga tüüpi aatomite arv sama, mistõttu järgib see seda seadust.

Millised saadused tekivad väävlit või lämmastikku sisaldava ühendi põlemisel? Väävel muutub vääveldioksiidiks (SO2) ja lämmastik lämmastikgaasiks (N2), lisaks tavapärastele süsinikdioksiidile ja veele.

Kui palju hapnikku vajab propaan täielikuks põlemiseks? Üks propaani molekul (C3H8) vajab täielikuks põlemiseks 5 hapnikumolekuli (O2), mille tulemusena tekib 3 CO2 ja 4 H2O.

Mis vahe on täielikul ja mittetäielikul põlemisel? Täielikuks põlemiseks on vaja piisavalt hapnikku ning tekivad ainult süsinikdioksiid ja vesi. Mittetäielik põlemine toimub liiga vähese hapniku korral ning lisaks tekib vingugaas või tahm.

Kas kalkulaator suudab tasakaalustada alkohole ja suhkruid sisaldavaid valemeid? Jah. Valem sobib, kui see koosneb süsinikust, vesinikust, hapnikust, lämmastikust, väävlist või halogeenist ning sisaldab vähemalt üht süsinikuaatomit ja üht vesinikuaatomit. Toetatud on alkoholid, näiteks etanool, ja suhkrud, näiteks glükoos.

Miks lükkab kalkulaator tagasi mõned süsinikku ja vesinikku sisaldavad valemid? Kütus võib juba sisaldada rohkem hapnikku, kui täielikuks põlemiseks vaja läheb. CH2O4 on üks selline valem: x + y/4 - z/2 = 1 + 0,5 - 2 = -1,5, mis tähendab negatiivset hapnikukogust. Kalkulaator teatab, et ühend on hapnikuga üle küllastatud, selle asemel et kuvada negatiivset koefitsienti.