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Eine chemische Reaktionsgleichung hält kompakt fest, welche Ausgangsstoffe reagieren, welche Produkte entstehen und in welchem stöchiometrischen Mengenverhältnis sie beteiligt sind. Das IUPAC Gold Book beschreibt Reaktanten auf der linken Seite, Produkte auf der rechten Seite und Reaktionszeichen wie den Pfeil im Eintrag zur .
Das Grundmuster sieht so aus.
Der Pfeil wird als „ergibt“ gelesen. Ein Pluszeichen trennt mehrere Stoffe auf derselben Seite.
Ausgangspunkt ist ein gewöhnlicher Satz: Methan reagiert mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser. Daraus werden zuerst die Stoffnamen und anschließend die Formeln auf beiden Seiten des Pfeils.
| Schritt | Reaktionsform |
|---|---|
| Reaktionssatz | Methan + Sauerstoff Kohlendioxid + Wasser |
| Startformeln | |
| Ausgeglichene Gleichung |
Die erste Gleichung ist noch nicht ausgeglichen: Links stehen Sauerstoffatome, rechts aber . Erst die passenden Koeffizienten bringen die Atomzahlen auf beiden Seiten zur Deckung.
| Element | Links | Rechts |
|---|---|---|
Die Koeffizienten bilden das Verhältnis . Da alle vier Stoffe in diesem Beispiel molekular sind, lässt sich das Verhältnis unmittelbar als Molekülzahl darstellen: Methanmolekül reagiert mit Sauerstoffmolekülen zu Kohlendioxidmolekül und Wassermolekülen. Im Labor geben dieselben Koeffizienten das Stoffmengenverhältnis in Mol an.
Reaktanten: . Produkte: . Die Anzahlen der -, - und -Atome sind auf beiden Seiten gleich.
Das Molekülbild gilt nicht unverändert für jeden Stoff. Bei einem ionischen Feststoff oder einem Netzwerkfeststoff beschreibt der Koeffizient eine stöchiometrische Menge oder ein Verhältnis von Formeleinheiten, nicht eine Molekülzahl. Für makroskopische Reaktionen geben Koeffizienten immer relative Stoffmengen an.
OpenStax Chemistry 2e erklärt beim Schreiben und Ausgleichen chemischer Gleichungen, dass sich die Atomzahl aus Koeffizient mal Index ergibt. Koeffizienten dürfen verändert werden, weil sie nur die relative Stoffmenge angeben.
Der Koeffizient vor bedeutet zwei Sauerstoffmoleküle. Der Index in ist Teil der Sauerstoffformel und darf daher nicht in geändert werden.
Ist der Aggregatzustand bekannt, steht sein Symbol direkt hinter der jeweiligen Formel. Bei der hohen Temperatur einer Methanflamme liegt das Wasserprodukt als Dampf vor. Die Gleichung kann daher so geschrieben werden:
Zustandssymbole verändern die Atomzahl nicht. Sie zeigen, in welchem Zustand ein Stoff unter den genannten Bedingungen vorliegt. Kühlt das Produktgemisch so weit ab, dass Wasser kondensiert, wird das Wasser stattdessen als geschrieben.
| Symbol | Lesen als | Beispiel |
|---|---|---|
| fest | ||
| flüssig | ||
| Gas | ||
| in Wasser gelöst |
Auch zwei klare Lösungen können beim Mischen einen Feststoff bilden. So reagiert Silbernitratlösung mit Natriumchloridlösung, wobei ein Niederschlag aus Silberchlorid entsteht.
Mit dem Koeffizientenverhältnis ist diese Gleichung bereits ausgeglichen. Das hinter kennzeichnet dieses Produkt als Feststoff.
Der folgenschwerste Fehler passiert meist im zweiten Schritt. Ist eine Stoffformel falsch, bleibt auch eine scheinbar ausgeglichene Gleichung chemisch falsch.
