Reaktionsgleichungen ausgleichen, auch Redox und Ionen

So gleicht man eine Reaktion aus

Bei einer chemischen Reaktion entstehen und verschwinden keine Atome, sie wechseln nur die Partner: Deshalb muss jedes Element links und rechts vom Pfeil gleich oft vorkommen. Ausgleichen heißt, die Koeffizienten vor den Formeln zu finden, ohne je die Indizes anzufassen, denn die würden den Stoff ändern.

Einfache Reaktionen gleicht man durch Probieren aus: Fe + O₂ → Fe₂O₃ hat im Produkt 2 Eisen- und 3 Sauerstoffatome, und das kleinste gemeinsame Vielfache der 2 Sauerstoffatome in O₂ und der 3 in Fe₂O₃ führt zu 4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃. Die Verbrennung von Propan, C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O, gleicht man mit Kohlenstoff zuerst aus, dann Wasserstoff und zuletzt Sauerstoff.

Bei Redoxreaktionen wie KMnO₄ + HCl wird Probieren mühsam: Der Rechner stellt für jedes Element eine Gleichung auf und löst sie exakt, mit dem Ergebnis 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 8 H₂O + 5 Cl₂. Bei Ionengleichungen muss auch die Gesamtladung auf beiden Seiten gleich sein, und die Tabelle prüft sie zusammen mit den Atomen.

Häufige Fehler

Indizes statt Koeffizienten ändern: H₂O₂ statt H₂O gleicht die Reaktion nicht aus, sondern macht eine andere daraus.
Nicht gekürzte Koeffizienten stehen lassen, wie 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O: Man verwendet immer die kleinsten ganzen Zahlen.
Bei Ionengleichungen die Ladung vergessen: Die Atome können stimmen, auch wenn die Elektronen es nicht tun.

Häufige Fragen

Warum darf man die Indizes nicht ändern?

Weil der Index Teil der Formel ist: H₂O ist Wasser, H₂O₂ Wasserstoffperoxid. Der Koeffizient sagt, wie viele Moleküle reagieren, der Index, welche.

Wie gebe ich Ionen ein?

Mit Zirkumflex und Ladung: Fe^3+, SO4^2-, H^+. Echte hochgestellte Zeichen wie Fe³⁺ lassen sich auch einfügen, ebenso Gruppen in Klammern und Hydrate mit Punkt, etwa CuSO4·5H2O.

Was heißt es, wenn eine Reaktion mehrere Ausgleiche hat?

Dass sie eigentlich die Summe zweier unabhängiger Reaktionen ist, jede für sich ausgeglichen, die sich in beliebigen Verhältnissen kombinieren lassen. Schreibe sie getrennt.

So funktioniert diese Berechnung

Jedes Element liefert eine Gleichung: Die Summe über die Edukte aus Koeffizient mal Atomzahl dieses Elements ist gleich derselben Summe über die Produkte. Bei Ionengleichungen kommt eine Ladungsgleichung hinzu. Das homogene System wird mit dem Gauß-Verfahren in exakten Brüchen gelöst: Hat der Lösungsraum die Dimension 1, nimmt man den Vektor mit lauter positiven Koeffizienten und kürzt ihn durch den ggT auf die kleinsten ganzen Zahlen.

Stöchiometrie und limitierender Reaktant

Limitierender Reaktant, theoretische und prozentuale Ausbeute und Überschüsse aus Gramm oder Mol.

Molare Masse

Molare Masse aus der chemischen Formel mit prozentualer Zusammensetzung.

Stoffmenge in Mol

Umrechnung zwischen Gramm, Mol, Teilchen und Gasvolumen.

Konzentrationen und Verdünnungen

Molarität, Molalität, Prozentangaben, ppm und Verdünnung c₁V₁ = c₂V₂.