Hogyan lehet egyszerűen kiegyenlíteni a kémiai egyenleteket?

Ennek a problémának a kulcsa részben a tárgyi tudás (azaz meg kell tanulni hogy melyik molekula hogy néz ki), de részben segítséget nyújthat ehhez a periódusos rendszer.

Remélhetőleg tanultátok (ha nem akkor most mondom) hogy a periódusos rendszerben a főcsoport száma elárulja a vegyérték-elektronok számát. Például a nátrium az I. főcsoport eleme így 1 vegyérték-elektronja van. A Cl a VII. főcsoportban van, azaz 7 vegyérték-elektronja van. Hát ez zsír, de hogy segít ez rajtunk? Hát úgy, hogy minden reakció lényege a nemesgázszerkezet elérése, azaz a nyolcelektronos állapot kialakítása. Ha megnézed a nemesgázokat, láthatod hogy ők a VIII. csoport elemei, azaz 8 vegyérték-elektronjuk van, vagyis nekik nincs szükségük reakcióra, ezért nem is nagyon reagálnak semmivel mert nekik már megvan a nyolcelektronos állapotuk. A többiek ezt kovalens kötésekkel érik el.

Nézzük például a vizet. Abban vagy 1 oxigén és 2 hidrogén. Az oxigén a VI. főcsoport eleme, az 6 vegyérték-elektront jelent, vagyis még 2 kell neki. A hidrogén at I. csoportban van, 1 elektronja van, ha azt az egyet leadja, akkor 0 lesz neki ami felfogható úgy mintha nemesgázszerkezetű lenne (de ha pl a nátriumot tekintjük akkor ő is 1 elektron leadásával éri el a nyolcelektronos rendszert). Tehát a két H "odaadja" az elektronjait az oxigénnek, így mindenki jól jár, ezért lesz a vízmolekula H2O. De nézzük meg a NaCl példáját is. A klórnak 7, a nátriumnak 1 vegyérték-elektronja van. Hogy járhatnak jól mindketten? Hát akkor ha a nátrium odaadja azt az egyet a klórnak, mert akkor neki marad 0 ami jó, a klórnak meg 8 lesz, az is jó ezért lesz NaCl.

Ca és Cl esetében már más a helyzet. A Ca-nak 2 vegyérték-elektronja van, ezért neki 2 klórral kell társulnia, mert a klór csak 1-et tud felvenni hogy nyolcelektronos legyen. Tehát a helyes képlet a CaCl2, mert a Ca-nak le kell adnia kettőt, de a klór c sak egyet vehet fel ezért 2db kell belőle. Ezért nem lehet olyan amiket fent írtál mint pl HO vagy a H2Cl2. Első ránézésre ez még helyes is lenne, mert a H lead egyet-egyet, a kórok meg felveszik, de ezt a 4 atomot nem tudjuk molekulába rendezni mert kéne egy Cl-Cl kötés hozzá, amit ha berajzolunk akkor már nem stimmelnek az elektronok számai. Na ehhez kell egy pici tárgyi tudás/érzék hogy ezt meglásd, tehát nem árt megtanulni bizonyos molekulák lehetséges alakját kívülről, de azért a periódusos rendszer sokat segít. Általában azt mondjuk hogy ha lehet akkor a legegyszerűbb molekulák a helyesek, pl a HCl esetében is azért nem jó a H2Cl2 mert az bonyolultabb, gyakorlatilag 2 HCl összekapcsolódva, de hát hogy kapcsolod össze őket mikor már a HCl eleve egy kedvező molekula? Magyarul nem tudsz közé kötést rajzolni anélkül hogy megbolygatnád a tökéletes nyolcelektronos rendszerét, ezért nem lehet olyan hogy H2Cl2. Na hát kicsit hosszú lett, bocs. De ennél rövidebben nem lett volna célszerű elmagyarázni, mert így teljes a kép. Ha bármi nem világos kérdezz issza bátran!

Ez megintcsak tárgyi tudás kérdése. De ezt nagyon egyszerű megjegyezni. A fémek (pl. Na, Ca, Fe, Mn, Co, K, Mg, Li stb.) sosem képeznek elemmolekulákat, azaz nincs olyan hogy Na2 vagy Ca3. Tehát ha fémekből többet akarsz beleírni az egyenletbe akkor szorzót kell elé írni. A nemfémes elemek közül nagyon gyakori hogy kétatomos molekulákat képeznek. Ilyen pl. a H2, N2, O2, az összes halogén pl Cl2. Csak néhány kivétel van, a legfontosabbak a P4 és az S8. Ennyit szerintem elég tudni.

Példa: hogy reagál egymással az alumínium és az oxigén?

Mit kell tudni: az alumínium az fém, tehát Al és nem pedig Al2, az oxigén pedig kétatomos tehát ő O2.

Al + O2 ---> ?

Mi keletkezik belőle? Hát mivel oxigénnel reagál a fém, ezért fémoxid keletkezik. Hogyan jöhetünk rá hogy AlO vagy Al2O vagy AlO3? Hát ehhez segít a periódusos rendszer. Az alumínium az 3. főcsoport, tehát 3 elektrontól akar megszabadulni. Az oxigén 6 elektronos, neki 2-t kell fölvenni. Hogy jön ez össze? Hát a legegyszerűbb közös többszörös a 6, tehát az alumíniumból 2 atom kell hogy összesen 6 elektront adhassanak le, az oxigén meg kettőt vesz fel tehát abból kell 3. A termék helyes képlete tehát Al2O3. Az egyenlet:

Al + O2 ---> Al2O3

Már csak rendezni kell, azaz kipótolni szorzókkal. Mivel alumíniumból szemmel láthatóan kettő kell, így az elé kettest írok, oxigénből meg 3 kell, tehát az O2 elé másfelet írhatok. De mivel a kémiában nem nagyon szokták szeretni a tört szorzót, mindegyket kétszeresére növeljük, tehát az alumíniumé 4, az oxigéné 3, a terméké meg 2 lesz:

4 Al + 3 O2 ---> 2 Al2O3

Így érthető-e?