Kemialliset yhtälöt: Raudan uuttaminen rautaoksidista

Maapallon kuori sisältää paljon rautaa, noin viisi prosenttia sen massasta. Mutta luonnossa esiintyvä rauta ei ole koskaan muodoltaan puhdasta. Rauta on aina sitoutunut yhteen muiden alkuaineiden kanssa kemiallisina yhdisteinä. Yksi yleinen rautayhdiste koostuu raudasta ja hapesta - rautaoksidi. Puhtaan raudan voi erottaa kuumentamalla rautaoksidia yhdessä kivihiilen kanssa.

Rautaoksidista tulee puhdasta rautaa. Mihin happi menee? Se reagoi kivihiilen hiilen kanssa ja muodostaa hiilidioksidia. Eli, rautaoksidi plus hiili... muuttuvat...

raudaksi plus hiilidioksidiksi. Rautaoksideja on monenlaisia. Yleisimmällä on kaksi rautaa jokaista happea kohden. Rauta kirjoitetaan "Fe", joten tämäntyyppisen raudan kemiallinen kaava on Fe2O3. Rautaoksidi ei koostu molekyyleistä, jotka sisältävät vain kaksi rautaa ja kolme happea.

Mutta Fe2O3 on pienin yksikkö, mitä voimme käyttää aineen kemiallisen kaavan esittämiseksi. Yksi Fe2O3 on nimeltään rautaoksidin kaavayksikkö. Kirjoittaessamme kemiallisen kaavan kaikille neljälle aineelle, syntyy reaktioyhtälö: Fe2O3+C muuttuu Fe+CO2:ksi. Jos rautaoksidia on tietty määrä, voit selvittää metallisen raudan erottamiseen tarvittavan hiilen määrän, sekä sen paljonko puhdasta rautaa saadaan. Näiden laskemiseksi yhtälö täytyy tasapainottaa.

Kun tasapainotamme reaktioyhtälön, laskemme kunkin erityyppisen atomin ja varmistamme että niiden määrät ovat samat ennen ja jälkeen reaktion. Yksi asia, ennen kuin aloitetaan: rautaoksidissa rauta ja happi ovat oikeasti ionisessa muodossa. Mutta niitä sanotaan "atomeiksi" vain yhtälön tasapainottamisen vuoksi. Jokaista rautaoksidin kaavayksikköä kohden, joilla aloitimme, saamme kaksi rauta-atomia. Kerroin 2 kirjoitetaan rauta-atomien eteen yhtälön oikealle puolelle.

Entä sitten happiatomit? Niitä on aluksi kolme... Yksi hiilidioksidimolekyyli ei riitä vastaanottamaan kolmea happiatomia. Kokeillaan sen sijaan kahta hiilidioksidimolekyyliä. Ei, sitten oikealla on liikaa happiatomeja.

Meidän täytyy saada rautaoksidin kolme happiatomia sopimaan aineeseen, jolla on kaksi happiatomia kussakin molekyylissä. Kuinka ratkaisemme sen? Pysäytä video ja katso, pystytkö selvittämään sen itse! Voimme aloittaa kahdella kaavayksiköllä Fe2O3:a. Sitten meillä on yhteensä kuusi happiatomia ennen reaktiota.

Kuusi happiatomia sopii hyvin kolmeen hiilidioksidimolekyyliin. Mutta muista! Nyt, kun olemme muuttaneet aluksi olleen rautaoksidin määrää... ...meidän täytyy myös muuttaa syntyvien rauta-atomien määrä neljäksi. Lopuksi hiiliatomit täytyy tasapainottaa. Tarvitsemme kolme hiiliatomia kolmen hiilidioksidimolekyylin muodostamiseksi.

Tarkistetaan luvut. Neljä rauta-atomia reaktionuolen molemmilla puolilla. Kuusi happiatomia ennen reaktiota ja kuusi sen jälkeen. Kolme hiiliatomia kummallakin puolella. Yhtälö on tasapainossa!

Kaksi rautaoksidia plus kolme hiiltä muodostavat neljä rautaa plus kolme hiilidioksidia. Seurasitko, mitä teimme happiatomeille? Ongelma oli saada lähtöaineiden kolme happiatomia... ...sopimaan molekyyliin, jossa on kaksi happiatomia. Ratkaisimme ongelman tuplaamalla rautaoksidin määrän. Tarvitaan kaksi kaavayksikköä rautaoksidia muodostamaan kolme hiilidioksidimolekyyliä.

Oikeastaan saman ongelman ratkaisemiseksi on toinenkin tapa, mutta se on vähän monimutkaisempi, joten säästetään se myöhemmäksi.