1.4 Reaktionsskemaer og afstemning

En opskrift på pandekager fortæller, hvad der skal i skålen, og hvor meget der skal bruges af hver ting. Et reaktionsskema er kemikerens opskrift, som viser, hvilke stoffer der reagerer, hvilke der bliver dannet, og hvor mange der skal til af hver.

Reaktionsskemaet

I afsnit 1.1 så du, at hydrogen og oxygen kan reagere og blive til vand. Reaktionen skrives som et reaktionsskema.

Figur 1: Reaktionsskemaet for dannelsen af vand.

Stofferne før pilen kaldes reaktanter og er de stoffer, der reagerer med hinanden. Stofferne efter pilen kaldes produkter og er de stoffer, der bliver dannet.

Pilen kaldes reaktionspilen og læses bliver til, mens plustegnet læses og. Hele skemaet læses derfor: To hydrogenmolekyler og ét oxygenmolekyle bliver til to vandmolekyler.

VigtigtEn pil og ikke et lighedstegn

Reaktanterne og produkterne er ikke de samme stoffer. Derfor står der en pil mellem dem og ikke et lighedstegn.

Atomerne forsvinder ikke

I en kemisk reaktion bliver atomerne sat sammen på en ny måde, men der opstår ingen nye atomer, og ingen forsvinder. Der skal derfor være lige mange atomer af hver slags før og efter reaktionspilen, og et reaktionsskema, hvor det passer, kaldes afstemt.

Da atomerne er de samme før og efter reaktionen, er den samlede masse også den samme. Vejer reaktanterne tilsammen 10 g, vejer produkterne også 10 g.

Koefficienter og små tal

For at kunne tælle atomerne skal du kende forskel på de to slags tal i et reaktionsskema.

Figur 2: Koefficienten står foran formlen, og det lille tal står nede i formlen.
  • Det store tal foran en formel kaldes en koefficient og viser, hvor mange molekyler der er. Står der ikke noget tal, er koefficienten 1.
  • Det lille tal i formlen viser, hvor mange atomer af den slags der er i hvert molekyle.

Antallet af atomer findes ved at gange koefficienten med det lille tal.

I skemaet står Det betyder Atomer i alt
2 H2O 2 vandmolekyler 2 · 2 H = 4 H og 2 · 1 O = 2 O
3 CO2 3 molekyler carbondioxid 3 · 1 C = 3 C og 3 · 2 O = 6 O
2 NH3 2 ammoniakmolekyler 2 · 1 N = 2 N og 2 · 3 H = 6 H
O2 1 oxygenmolekyle 1 · 2 O = 2 O

Sådan afstemmer du et reaktionsskema

Et reaktionsskema afstemmes ved at sætte koefficienter foran formlerne, indtil der er lige mange atomer af hver slags på begge sider af pilen.

  1. Skriv reaktanterne og produkterne op med de rigtige formler.
  2. Tæl atomerne af hver slags før og efter pilen.
  3. Sæt en koefficient foran et stof, så ét grundstof kommer til at passe.
  4. Tæl igen, og fortsæt, til alle grundstoffer passer.

Eksemplet viser, hvordan reaktionsskemaet for dannelsen af vand bliver afstemt.

Følg de tre trin med knapperne.

Trin 1: Skriv og tæl

Trin 1. Skemaet H2 + O2 bliver til H2O med et hydrogenmolekyle, et oxygenmolekyle og et vandmolekyle. Regnskabet viser 2 H før og 2 efter, men 2 O før og kun 1 efter.

Regnskabet til højre viser, hvor mange atomer der er før og efter pilen. Det røde kryds viser, at oxygen ikke passer endnu.

Trin 2: Ret oxygen

Trin 2. Der står nu 2 foran H2O, og der er tegnet to vandmolekyler. Regnskabet viser 2 O før og 2 efter, men 2 H før og 4 efter.

Det orange 2-tal er den nye koefficient, som gælder hele vandmolekylet. Derfor kommer der også 2 hydrogenatomer mere efter pilen, og nu er det hydrogen, der ikke passer.

Trin 3: Ret hydrogen

Trin 3. Der står nu også 2 foran H2, og der er tegnet to hydrogenmolekyler. Regnskabet viser 4 H før og 4 efter og 2 O før og 2 efter.

Nu har begge rækker i regnskabet et grønt flueben, for der er 4 hydrogenatomer og 2 oxygenatomer på begge sider af pilen.

Det afstemte reaktionsskema er altså:

2 H2 + O2 → 2 H2O

Et eksempel mere: ammoniak

Ammoniak, NH3, bruges til at fremstille kunstgødning og laves af nitrogen og hydrogen.

Trin Det gør du Reaktionsskema
1 Skriv stofferne op, og tæl. Der er 2 N og 2 H før pilen og 1 N og 3 H efter. N2 + H2 → NH3
2 Nitrogen: 2 N før pilen kræver 2 NH3 efter pilen. N2 + H2 → 2 NH3
3 Hydrogen: Nu er der 6 H i de 2 NH3 efter pilen. Det kræver 3 H2 før pilen. N2 + 3 H2 → 2 NH3

Tjek: Der er 2 N og 6 H på begge sider.

Figur 3: Det afstemte reaktionsskema for dannelsen af ammoniak, vist med molekyler.

Det er lettest at begynde med et grundstof, der kun står i ét stof på hver side af pilen. Gem stoffer som O2 og H2, der kun består af ét grundstof, til sidst, for deres koefficient kan rettes, uden at de andre grundstoffer bliver ændret.

Det lille tal må ikke ændres

Det kan være fristende at afstemme skemaet for dannelsen af vand ved at rette i formlen for vand:

H2 + O2 → H2O2

Nu er der 2 hydrogenatomer og 2 oxygenatomer på begge sider, men skemaet er forkert, for H2O2 er ikke vand. Det er hydrogenperoxid, som er et helt andet stof.

Figur 4: Et ekstra oxygenatom giver et andet stof.
VigtigtRet kun i koefficienterne

Formlen fortæller, hvilket stof der er tale om, så ændrer du et lille tal, har du skrevet et andet stof. Når du afstemmer, må du derfor kun ændre de store tal foran formlerne.

De mindste hele tal

Skemaet 4 H2 + 2 O2 → 4 H2O har også lige mange atomer på begge sider, men alle tre koefficienter kan deles med 2. Da et afstemt reaktionsskema altid skrives med de mindste hele tal, deler man igennem med 2 og får 2 H2 + O2 → 2 H2O.

Nogle gange kommer man undervejs til at mangle et halvt molekyle, og så ganger man alle koefficienterne med 2. Det er der et eksempel på i afsnit 6.3, som handler om forbrænding.

Tilstandssymboler

Et reaktionsskema kan også vise, hvilken tilstandsform hvert stof har. Det skrives med et tilstandssymbol i en parentes lige efter formlen.

Figur 5: De fire tilstandssymboler.
Symbol Betydning Eksempel
(s) fast stof Fe(s) er fast jern
(l) væske H2O(l) er flydende vand
(g) gas O2(g) er oxygen som gas
(aq) opløst i vand NaCl(aq) er salt opløst i vand

Bogstaverne kommer af de engelske ord solid, liquid, gas og aqueous, hvor aqueous betyder vandig.

Med tilstandssymboler ser reaktionsskemaet for dannelsen af vand sådan ud:

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)

Tilstandssymbolerne ændrer ikke på afstemningen, men er en ekstra oplysning om stofferne.

Nu kan du læse og afstemme et reaktionsskema. I kapitel 2 og 3 ser du, hvordan atomerne bliver bundet sammen til de stoffer, der står i skemaerne.

NoteKort sagt
  • Et reaktionsskema viser reaktanterne før pilen og produkterne efter pilen.
  • I en reaktion forsvinder ingen atomer, og der opstår ingen nye.
  • Et reaktionsskema er afstemt, når der er lige mange atomer af hver slags på begge sider af pilen.
  • Man afstemmer ved at ændre koefficienterne foran formlerne, mens de små tal i formlerne ikke må ændres.
  • Et afstemt reaktionsskema skrives med de mindste hele tal.
  • Tilstandssymbolerne (s), (l), (g) og (aq) viser, om et stof er fast, flydende, en gas eller opløst i vand.

Prøv selv: Afstem reaktioner: afstem skemaer, og lad molekylerne reagere.

Se alle opgaver til emnet “Reaktionsskemaer og afstemning” (1.4)

I laboratoriet: Øvelse 1.4: Sker der en kemisk reaktion?