Chemische Gleichungen ausgleichen-Simulation

Über dieses Experiment

Bei einer chemischen Reaktion werden Atome weder erzeugt noch zerstört, sondern nur neu angeordnet. Wähle eine Reaktion aus, ändere die Koeffizienten vor den einzelnen Formeln und beobachte, wie die Molekülmodelle und die Atomzählung aktualisiert werden. Die Gleichung ist ausgeglichen, wenn jedes Element auf beiden Seiten gleich viele Atome hat. Zehn Reaktionen reichen von der Bildung von Wasser bis zur Verbrennung von Propan, sodass die Klasse mit einfachen Beispielen beginnen und sich nach und nach steigern kann.

Lernziele

Erkläre, warum eine chemische Gleichung auf beiden Seiten gleich viele Atome jeder Art enthalten muss
Unterscheide zwischen einem Koeffizienten und einem Index in einer chemischen Formel
Gleiche Gleichungen durch Anpassen der Koeffizienten aus und kürze sie auf die kleinsten ganzen Zahlen
Setze eine ausgeglichene Gleichung mit der Massenerhaltung in Verbindung

Anleitung

1Beginne mit Reaktion 1. Zähle die Wasserstoff- und Sauerstoffatome auf beiden Seiten in der Atomzählung.
2Ändere mit den Plus- und Minustasten jeweils einen Koeffizienten und beobachte, welche Zeilen grün werden.
3Wenn alle Zeilen grün sind, prüfe, ob sich alle Koeffizienten durch dieselbe Zahl teilen lassen.
4Vergleiche die Massen der Edukte und Produkte und fahre dann mit der nächsten Reaktion fort.

Das Modell

2 H_{2} + O_{2} ⟶ 2 H_{2} O

Koeffizienten geben die Anzahl der Moleküle an. Die Indizes sind durch die Formel festgelegt.

reactants \sum n_{atoms} = products \sum n_{atoms}

Für jedes Element ist die Anzahl der Atome auf beiden Seiten gleich.

m_{reactants} = m_{products}

Die Gesamtmasse bleibt also erhalten.

Annahmen

Jeder Koeffizient ist eine ganze Zahl zwischen 1 und 9. Ein Koeffizient von 1 wird in der Gleichung nicht geschrieben.
Die Molekülmodelle zeigen, welche Atome in jeder Formel enthalten sind. Ionische Verbindungen und Metalle werden als einzelne Formeleinheiten dargestellt, nicht in ihren tatsächlichen Gitterstrukturen.
Die Massen werden so berechnet, als entspräche jeder Koeffizient dieser Anzahl an Mol, wobei standardmäßige relative Atommassen verwendet werden.

Im Unterricht ausprobieren

Q1Warum kannst du H₂ + O₂ → H₂O nicht ausgleichen, indem du es zu H₂ + O₂ → H₂O₂ änderst?
Q2Welches Element lässt sich bei der Verbrennung von Methan am einfachsten zuletzt ausgleichen, und warum?
Q3Bei der Reaktion von Eisen mit Sauerstoff benötigt man die Koeffizienten 4, 3 und 2. Warum hilft es, zuerst 2, 1,5 und 1 auszuprobieren?
Q4Setze die Koeffizienten für die Reaktion von Wasser auf 4, 2 und 4. Ist sie ausgeglichen? Warum bevorzugen Chemiker trotzdem 2, 1 und 2?

Häufig gestellte Fragen

Kann ich die kleinen Zahlen in einer Formel ändern?

Nein. Die tiefgestellten Zahlen geben an, um welchen Stoff es sich handelt. H₂O ist Wasser, aber H₂O₂ ist Wasserstoffperoxid. Nur die Koeffizienten davor können geändert werden.

Gibt es eine schnelle Methode zum Ausgleichen?

Gleiche zuerst die Elemente aus, die auf jeder Seite nur in einem Stoff vorkommen. Lass Wasserstoff und Sauerstoff bis kurz vor Schluss und gleiche jedes Element, das allein vorkommt, wie O₂, zuletzt aus.

Warum stimmen die Massen nur überein, wenn die Gleichung ausgeglichen ist?

Die Masse stammt von den Atomen. Wenn jedes Atom auf der linken Seite auch auf der rechten Seite vorkommt, muss die Gesamtmasse gleich sein. Das ist das Gesetz der Massenerhaltung.