概念と仕組み
通常の化学反応においては、原子核の種類は維持され、原子間の結合が再編成されます。したがって、反応物と生成物において、各元素の原子の数は常に等しく保たれます。
2H₂ + O₂ → 2H₂O において、係数は分子の数またはモル数の比: 2:1:2 を示します。水の酸素の添え数を変更して方程式を平衡にする場合、酸素または水の同一性が変化します。
関係式と成立条件
各元素について、化学式中の原子番号の合計を、それぞれの係数で乗じて計算し、両辺を比較します。合計が一致することを確認した後、係数の最大公約数で割ることで、最も小さい整数比で結果を表現します。
イオン式は、全電荷と原子の数を保存する必要があります。化学量論的なモル比と質量比は、物質の異なるモル質量のため、数値的に一致しません。
仮想実験で読み取る変化
式の下付き文字は変えず、係数だけを調節します。原子数を保存した後、係数を最大公約数で割ると最小整数比になります。
決まった五反応の原子数を数える模型です。粒子図は分子または化学単位の束を意味し、鉄・酸化鉄が独立分子として存在するという意味ではありません。結合構造・反応条件・反応速度・収率は計算しません。棒と表の個数単位は原子数です。
重要な関係式と記号
各元素の反応前原子数＝反応後原子数
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| ν | 化学量論係数 | 単位なし |
| ν × 原子数 | その物質が寄与する原子数 | 個数比またはモル比 |
例で確かめる
2H₂+O₂→2H₂Oと4H₂+2O₂→4H₂Oのうち最小整数比は？
どちらの式も元素別の原子数は同じですが、4：2：4は公約数2に分けられます。正の整数係数の最大公約数が 1 の比を使います。
よくある誤解
- 反応において、許容される調整は係数であり、これは単に、化学反応式の係数を任意に変更することではありません。