Dodatek - vyčíslení bilancí prvků a náboje a maticovou metodou

Matice

Reaktanty Produkty
Al2O3 HF Na2CO3 Na3[AlF6] CO2 H2O
a b c p q r
Al 2 1
O 3 3 2 1
H 1 2
F 1 6
Na 2 3
C 1 1
náboj

Bilance prvků

Al: + 2·a = + 1·p
O: + 3·a + 3·c = + 2·q + 1·r
H: + 1·b = + 2·r
F: + 1·b = + 6·p
Na: + 2·c = + 3·p
C: + 1·c = + 1·q

Bilance elektronů (náboje)

+0·a +0·b +0·c = +0·p +0·q +0·r

Zadání pro program Mathematica

eqns = {
 + 2*a== + 1*p,
 + 3*a + 3*c== + 2*q + 1*r,
 + 1*b== + 2*r,
 + 1*b== + 6*p,
 + 2*c== + 3*p,
 + 1*c== + 1*q,
 +0*a +0*b +0*c== +0*p +0*q +0*r}
Solve[eqns]

Neznámých koeficientů je: 6, počet nezávislých rovnic je: 5. Počet stupňů volnosti je tedy: 6 - 5 = 1. Jedno z možných řešení je:

a = 1; b = 12; c = 3; p = 2; q = 3; r = 6

Zadání (program Octave/Matlab) reaction_id-3-7.m

% 
% Jiri Jirat
% Prague Institute of Chemical Technology
% 

%
% matice - 1. sloupec naboj, dalsi sloupce prvky
%
a = [
0,2,0,0,0,0,3;
0,0,0,1,1,0,0;
0,0,1,0,0,2,3;
0,1,0,6,0,3,0;
0,0,1,0,0,0,2;
0,0,0,0,2,0,1]
hodnost = rank(a)  % hodnost matice = pocet nezavislych rovnic
b = a'             % transpozice matice
c = null(b)        % nalezeni baze nuloveho prostoru matice b
reseni = rref(c')  % upravy na "row reduced echelon form"

Řešení (program Octave/Matlab)

a =

  0  2  0  0  0  0  3
  0  0  0  1  1  0  0
  0  0  1  0  0  2  3
  0  1  0  6  0  3  0
  0  0  1  0  0  0  2
  0  0  0  0  2  0  1

hodnost = 5
b =

  0  0  0  0  0  0
  2  0  0  1  0  0
  0  0  1  0  1  0
  0  1  0  6  0  0
  0  1  0  0  0  2
  0  0  2  3  0  0
  3  0  3  0  2  1

c =

   0.070186
   0.842235
   0.210559
  -0.140372
  -0.210559
  -0.421117

reseni =

    1.0000   12.0000    3.0000   -2.0000   -3.0000   -6.0000

Zadání (program Mathematica)

m = {
{0,2,0,0,0,0,3},
{0,0,0,1,1,0,0},
{0,0,1,0,0,2,3},
{0,1,0,6,0,3,0},
{0,0,1,0,0,0,2},
{0,0,0,0,2,0,1}}
NullSpace[Transpose[m]]