Stoichiometrie: verschil tussen versies

Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Capaccio (overleg | bijdragen)
Redactie, uitbreiding, verbeteringen en aanpassingen
Capaccio (overleg | bijdragen)
Regel 15:
Voor de vormingsreactie van [[natriumcyanide]] uit [[natriumcarbonaat]], [[koolstof]] en [[Distikstof|stikstofgas]] geldt algemeen:
 
:<math>\mathrm{a\ a Na_2CO_3\ +\ b\ C\ +\ c\ N_2\ \longrightarrow\ d\ NaCN\ +\ e\ CO_2}</math>
 
Voor elk [[chemisch element]] apart moet het aantal atomen voor de pijl moet gelijk zijn aan het aantal atomen na de pijl (van hetzelfde element). Voor natrium moeten de {{Math|2a}} natriumatomen voor de pijl gelijk zijn aan de {{Math|d}} natiumatomen na de pijl. Wiskundig uitgedrukt moet {{Math|2a}} gelijk zijn aan {{Math|d}}. Wanneer dit voor elke element uit de reactievergelijking gedaan wordt, levert dit het volgende stelsel {{Math|S}} van lineaire vergelijkingen op:
 
:<math>S\ \leftrightarrow\ \left\{
\begin{matrixcases}
\mathrmmbox{Na\} & \longrightarrow\ & 2a = d} \\
\mathrmmbox{C\} & \longrightarrow\ & a + b = d + e} \\
\mathrmmbox{O\} & \longrightarrow\ & 3a = 2e} \\
\mathrmmbox{N\} & \longrightarrow\ & 2c = d} \\
\end{matrixcases}\right.
</math>
 
Dit stelsel valt op te lossen door middel van [[Substitutie (wiskunde)|substitutie]] (er zijn immers evenveel vergelijkingen als onbekenden). Bijvoorbeeld met {{Math|a {{=}} 2}} valt vanaf daar de rest uit te rekenen: {{Math|d {{=}} 4}}, {{Math|e {{=}} 3}}, {{Math|c {{=}} 2}} en {{Math|e {{=}} 5}}.
 
Het stelsel is ook door middel van een [[Matrix (wiskunde)|matrix]] oplosbaar:
Regel 41 ⟶ 48:
Daaruit wordt de oplossingsverzameling {{Math|O}} bekomen:
 
:<math>O\ \leftrightarrow\
:<math>O\ \leftrightarrow\ \left\{\begin{matrix} \mathrm{a = \frac{2e}{3}} \\ \mathrm{b = \frac{5e}{3}} \\ \mathrm{c = \frac{2e}{3}} \\ \mathrm{d = \frac{4e}{3}} \\ \mathrm{e = vrij te kiezen} \end{matrix}\right.</math>
\begin{cases}
a & = & \frac{2e}{3} \\
b & = & \frac{5e}{3} \\
c & = & \frac{2e}{3} \\
d & = & \frac{4e}{3} \\
e & = & \mbox{vrij te kiezen} \\
\end{cases}
</math>
 
Enkel voor {{Math|e {{=}} 3}} is er een oplossing die voor alle coëfficiënten een [[geheel getal]] oplevert: {{Math|a {{=}} 2}}, {{Math|d {{=}} 4}}, {{Math|e {{=}} 3}}, {{Math|c {{=}} 2}} en {{Math|e {{=}} 5}}. Uiteraard bekomt men hier dezelfde getallen als bij de oplossing van het stelsel. Voor {{Math|e {{=}} 6}} zijn ook valide oplossingen beschikbaar, maar de afspraak is dat de voorgetallen steeds zo klein mogelijk gekozen worden.
 
De opgeloste reactievergelijking wordt dus:
 
:<math>\mathrm{2\ Na_2CO_3\ +\ 5\ C\ +\ 2\ N_2\ \longrightarrow\ 4\ NaCN\ +\ 3\ CO_2}</math>
 
== Externe link ==