Warum darf man die Indizes in der Formel nicht ändern, um die Gleichung auszugleichen?

Der Index ändert den Stoff: H₂O ist Wasser, H₂O₂ Wasserstoffperoxid. Der Koeffizient ändert die Zahl der Formeleinheiten, nicht die Zusammensetzung des Moleküls.

Läuft die Reaktion sicher ab, wenn die Gleichung ausgeglichen ist?

Nein. Die Massenerhaltung ist erfüllt, über Energie und Geschwindigkeit sagt das Schema nichts. Es braucht Bedingungen, einen Katalysator — oder die Reaktion läuft gar nicht.

Womit beginnt man beim Ausgleichen einer schwierigen Reaktion?

Mit dem Element, das nur in einem Stoff links und nur in einem rechts vorkommt. Reine Elemente wie O₂ und H₂ lässt man bequem bis zum Schluss. Am Ende zählt man die Atome aller Elemente nach.

Wozu braucht man das bei Laborrechnungen?

Aus den Koeffizienten folgen die Stoffmengen von Edukten und Produkten — Ausbeute, Überschuss, Molverhältnisse. Ohne ausgeglichene Gleichung ist die Stöchiometrie nicht bestimmt.

Ausgleichen chemischer Gleichungen

Setzen der stöchiometrischen Koeffizienten: die Atomzahl jedes Elements links und rechts muss übereinstimmen.

H2+O2→H2O

Noch nicht ausgeglichen. O: Δ = +1 (links − rechts)

Edukte (Atome)

H: 2
O: 2

Produkte (Atome)

H: 2
O: 1

Zum Modell

Das Ausgleichen chemischer Gleichungen verlangt, dass die Zahl der Atome jedes Elements links (Edukte) und rechts (Produkte) übereinstimmt: das ist der Massenerhaltungssatz. Geändert werden nur die Koeffizienten vor den Formeln, nicht die Indizes: H₂O und H₂O₂ sind verschiedene Stoffe. Typische schulische Schemata (Wasser, Ammoniak, Verbrennung von Methan, Oxidation von Eisen) werden mit dem kleinsten Satz ganzer Koeffizienten verglichen. Klammern in Formeln, wie in Ca(OH)₂, gehen in die Atomzählung ein. Aggregatzustände, Wärmeeffekt und Mechanismus gehören nicht zum Modell: eine ausgeglichene Gleichung heißt noch nicht, dass die Reaktion bei Zimmertemperatur abläuft.

Für wen: Gymnasium Klasse 8–9 und allgemeine Chemie: Stöchiometrie und Massenerhaltungssatz.

Wichtige Begriffe

Massenerhaltungssatz
chemische Gleichung
Stöchiometrie
Edukt
Reaktionsprodukt
stöchiometrischer Koeffizient
Ausgleichen der Gleichung

So funktioniert es

Man sucht ganze stöchiometrische Koeffizienten, sodass die Atomzahl jedes Elements links und rechts übereinstimmt. Der Satz wird mit der kleinsten ganzzahligen Lösung verglichen. Klammern in Formeln (Ca(OH)₂) gehen in die Zählung ein; die Beispiele sind typische schulische Reaktionen.

Wichtige Gleichungen

Σ (νᵢ · Atome in der i-ten Formel) gleich bei Edukten und Produkten für jedes Element

Häufige Fragen

Warum darf man die Indizes in der Formel nicht ändern, um die Gleichung auszugleichen?: Der Index ändert den Stoff: H₂O ist Wasser, H₂O₂ Wasserstoffperoxid. Der Koeffizient ändert die Zahl der Formeleinheiten, nicht die Zusammensetzung des Moleküls.
Läuft die Reaktion sicher ab, wenn die Gleichung ausgeglichen ist?: Nein. Die Massenerhaltung ist erfüllt, über Energie und Geschwindigkeit sagt das Schema nichts. Es braucht Bedingungen, einen Katalysator — oder die Reaktion läuft gar nicht.
Womit beginnt man beim Ausgleichen einer schwierigen Reaktion?: Mit dem Element, das nur in einem Stoff links und nur in einem rechts vorkommt. Reine Elemente wie O₂ und H₂ lässt man bequem bis zum Schluss. Am Ende zählt man die Atome aller Elemente nach.
Wozu braucht man das bei Laborrechnungen?: Aus den Koeffizienten folgen die Stoffmengen von Edukten und Produkten — Ausbeute, Überschuss, Molverhältnisse. Ohne ausgeglichene Gleichung ist die Stöchiometrie nicht bestimmt.

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