Il problema è calcolare i coefficienti stechiometrici cioè il minimo numero di molecole che devo combinare fra quelle presenti a sinistra per ottenere quelle presenti a destra.
Nel primo caso per esempio:
m Al2O3 + nH2O --->kAl(OH)3
proviamo con m = 1 e vediamo subito che per avere 2 atomi di alluminio anche a destra dobbiamo porre k = 2 vediamo che in questo caso a destra abbiamo 6 idrogeni, quindi n deve essere 3 se vogliamo che anche gli idrogeni siano bilanciati.
Vediamo se l'equazione è bilanciata:
Al2 O3 + 3 H2O ---> 2 Al(OH)3
ed in effetti abbiamo a sinistra 2 Al come a destra, a sinistra 6 O come a destra e a sinistra 6 H come a destra quindi l'equazione è bilanciata.
Per l'altro esempio che dici:
m Ca + nO2 = k Ca O
vediamo subito che a sinistra abbiamo come minimo due ossigeni quindi dobbiamo mettere almeno k = 2 ma se k = 2 allora a destra abbiamo due atomi di calcio, e per averli anche a sinistra dobbiamo andare e metter m = 2.
2 Ca + O2 = 2 Ca O
e verifichiamo che in effetti l'equazione è bilanciata.
In genere dovrebbe essere sufficiente procedere per tentativi ma se non ci si riesce si può scrivere un sistema restando nel nostro primo esempio:
2m = k bilancio di Al
3m + n = 3k bilancio di O
2n = 3k bilancio di H
Questo sistema di tre equazioni in tre incognite, quando l'equazione è bilanciabile, deve essere indeterminato e fra le infinite soluzioni che ammette dobbiamo andare a trovare quella con i coefficienti naturali minimi maggiori di zero.
In effetti se sostituiamo la prima nelle restanti due otteniamo
3m + n = 6m
2n = 6m
che sono però la stessa equazione:
3m = n
per cui il sistema è effettivamente indeterminato e si riduce a due equazioni in tre incognite:
2m = k
3m = n
da risolvere con coefficienti naturali. Ponendo m = 1 troviamo k = 2 ed n = 3. In genere dovrebbe essere sufficiente procedere per tentativi ma se non ci si riesce si può scrivere il sistema. Se il sistema ammette solo soluzione nulla l'equazione è impossibile da bilanciare, altrimenti una soluzione si trova sempre.
Per l'altro esempio che dici:
m Ca + nO2 = k Ca O
m = k
2n = k
due equazioni in tre incognite, quindi ponendo n= 1 risulta k= 2 e di conseguenza m = 2 ed infatti l'equazione:
2 Ca + O2 --> 2Ca O
è bilanciata.