HOGYAN RENDEZZÜNK REAKCIÓEGYENLETEKET?
A reakcióegyenletek rendezése alapvetõ fontosságú
mind a kémiai ismeretek megszerzése, mind azok alkalmazása
szempontjából. A különbözõ típusú
és bonyolultságú reakcióegyenletek rendezésének
régóta ismertek általános módszerei,
de a Journal of Chemical Education hasábjain ebben a témában
évrõl-évre megjelenõ cikkek is jelzik, hogy
azokat mindig lehet finomítani, alakítani. Az egyenletrendezési
eljárások kutatásának kettõs célja
van: egyrészt a már ismert módszerek finomításával,
egyszerûsítésével, elemzésével
segítséget nyújtani az egyenletrendezés különbözõ
szinten történõ tanításához, másrészt
a matematika és a számítástechnika eszközeinek
felhasználásával a kémiai kutatás számára
is hasznosítható eljárásokat fejleszteni ki.
Amikor egy anyagi rendszerben kémiai reakció megy végbe,
egy dologban biztosak lehetünk, hogy a különbözõ
típusú atomok száma a reakció során
nem változik meg. Az atomok megmaradásának törvényét
a különbözõ alkotó elemekre felírt
anyagmérleg-egyenletekkel fejezhetjük ki. Ezek megoldásaként
kapjuk a rendezett reakcióegyenletben szereplõ sztöchiometriai
együtthatókat. A reakcióegyenletek rendezésének
általános módszere tehát, az anyagmérleg
alapján történõ rendezés. A kémiai
átalakulás lényegének kiemelésére
szoktunk használni olyan reakcióegyenleteket is, amelyekben
nem (vagy nemcsak) semleges részecskék (molekulák,
esetleg atomok) szerepelnek, hanem töltéssel rendelkezõ
részecskék (anionok, kationok, elektronok) is. Az ilyen egyenletek
rendezésekor az anyagmérleg mellett figyelembe kell venni
a töltésmegmaradás elvét leíró
töltésmérleget is. A töltésmérleg
figyelembevétele nem feltétlenül szükséges,
de hasznos lehet a semleges részecskékbõl álló
reakcióegyenletek rendezésekor is. Ilyenkor a töltésmegmaradás
elvét az alkotó atomok névleges töltésére
(oxidációs számára) írhatjuk fel.
A bevezetõben már említettem, hogy a reakcióegyenletek
rendezése alapvetõ fontosságú a kémiával
foglalkozó diák és kutató számára,
de azt látnunk kell, hogy a különbözõ egyenletrendezési
módszerek (még ha olyan alapvetõ természeti
törvényeken alapulnak is mint a tömegmegmaradás
elve és a töltésmegmaradás elve) matematikai-logikai
eljárások, és nem érdemes ezeknek különösebb
kémiai jelentést tulajdonítani. Kémiai jelentése
csak a rendezett reakcióegyenletnek van, az egyenletrendezési
eljárásnak nincs.
A tanulmány elkészítését az OTKA (T-023144/1997.) is támogatta.
1. fejezet
Reakcióegyenletek rendezése alapfokon
1.1. Rendezés "ránézésre",
próbálgatással
1.2. Egy egyszerû algoritmus: a láncszabály
2. fejezet
Reakcióegyenletek rendezése középfokon
2.1. Rendezés az oxidációs szám
alapján
2.2. Rendezés többismeretlenes egyenletrendszerrel:
az algebrai módszer
3. fejezet
Reakcióegyenletek rendezése felsõfokon
3.1. Egy konvenció határain túl:
rendezés szokatlan oxidációs számokkal
3.2. Egyenletrendezés számítógéppel
Függelék
F.1. Néhány nem mindennapi reakcióegyenlet
F.2. Egy felmérés és tanulságai