Koraki, primeri, vaje redox ravnovesje

On Metoda redoks uravnoteženja To je ena, ki omogoča uravnoteženje kemijskih enačb redoks reakcij, kar bi sicer bil glavobol. Tukaj ena ali več vrst izmenjuje elektrone; Tistega, ki jih donira ali izgubi.

Pri tej metodi je nujno poznati oksidacijske številke teh vrst, saj razkrivajo, koliko elektronov je pridobil ali izgubil mol. Zahvaljujoč temu je mogoče uravnotežiti električne naboje, tako da v enačbe pišete elektrone, kot da so reaktanti ali izdelki.

Splošni pol -dosežki redoks reakcije s tremi protagonisti med njihovo uravnoteženjem: H+, H2O in OH-. Vir: Gabriel Bolívar.

Vrhunska slika prikazuje, kako elektroni učinkovito in^- Postavljeni so kot reagenti, ko jih osvojijo oksidacijske vrste; In kot izdelki, ko jih izgubi reducirajoča vrsta. Upoštevajte, da je za uravnoteženje te vrste enačb potrebno obvladati koncepte oksidacije in oksidacijske številke.

Vrsta h⁺, H₂Ali in oh^-, Glede na pH reakcijskega medija omogoča redoks uravnoteženje, zato jih je zelo pogosto najti v vajah. Če je medij kislina, se obrnemo na h⁺; Če pa je nasprotno, je medij osnoven, potem uporabimo OH^- Za uravnoteženje.

Narava same reakcije narekuje, kakšen bi moral biti pH medija. Zato bo končna uravnotežena enačba, čeprav ga je mogoče uravnotežiti s predpostavko kisline ali osnovnega medija⁺ in oh^-.

[TOC]

Koraki

- Splošno

Preverite oksidacijsko število reagentov in izdelkov

Recimo naslednja kemična enačba:

Cu (s) + agno₃(AC) → Cu (št₃)₂ + Ag (s)

To ustreza redoksni reakciji, pri kateri pride do spremembe oksidacijske številke reagentov:

Cu⁰(s) + ag⁺Ne₃(Ac) → cu²⁺(Ne₃)₂ + Ag (s)⁰

Prepoznati oksidacijske in reduktivne vrste

Oksidirajoče vrste pridobijo elektrone, ki oksidirajo reducirajoče vrste. Zato se njegovo oksidacijsko število zmanjšuje: postane manj pozitivno. Medtem se oksidacijsko število reducirajočih vrst poveča, saj izgubi elektrone: postane bolj pozitiven.

Tako se v prejšnji reakciji baker oksidira, saj prehaja iz Cu⁰ do cu²⁺; In srebro se zmanjša, ker gre od Ag⁺ Ag⁰. Baker je reducirajoča vrsta in srebro oksidacijske vrste.

Napišite pol -reakcije in uravnotežite atome in obremenitve

Ugotovitev, katere vrste pridobivajo ali izgubijo elektrone, se redoks pol -reakcije napisajo tako za reakcijo redukcije kot za oksidacijo:

Cu⁰ → Cu²⁺

Ag⁺ → AG⁰

Baker izgubi dva elektrona, srebro pa osvoji enega. Elektrone postavljamo v obe pol -reakciji:

Vam lahko služi: kalijev fosfat (K3PO4): struktura, lastnosti, uporabe

Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

Ag⁺ + in^- → AG⁰

Upoštevajte, da obremenitve ostanejo uravnotežene v obeh pol -reakcijah; Če pa bi jih dodali, bi bil kršen zakon o ohranjanju snovi: število elektronov mora biti v obeh pol -reakcijah enako. Zato se druga enačba pomnoži z 2 in dve enačbi se dodata:

(Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e^-) x 1

(AG⁺ + in^-  → AG⁰) x 2 

Cu⁰ + 2ag⁺ + 2e^- → Cu²⁺ + 2ag⁰ + 2e^-

Elektroni so preklicani, ker so na straneh reagentov in izdelkov:

Cu⁰ + 2ag⁺ → Cu²⁺ + 2ag⁰

To je globalna ionska enačba.

Zamenjajte koeficiente ionske enačbe v splošni enačbi

Končno se stehiometrični koeficienti prejšnje enačbe premaknejo na prvo enačbo:

Cu (s) + 2agno₃(AC) → Cu (št₃)₂ + 2AG (S)

Upoštevajte, da je bila 2 nameščena z Agno₃ Ker je v tej soli srebro kot Ag⁺, In enako velja za Cu (ne₃)₂. Če ta enačba na koncu ni uravnotežena, je rezultat narejen.

Enačbo, predlagano v prejšnjih korakih, bi lahko neposredno uravnotežil Tanteo. Vendar obstajajo redoks reakcije, ki potrebujejo kislo medij (h⁺) ali osnovno (oh^-) potekati. Ko se to zgodi, ni mogoče uravnotežiti ob predpostavki, da je medij nevtralen; kot je bil pravkar prikazan (ni bil dodan ali h⁺ In bodisi oh^-).

Po drugi strani je priročno vedeti, da se pol -reakcije zapišejo atome, ione ali spojine (večinoma okside), v katerih se spremembe oksidacijske številke pojavijo. To bo izpostavljeno v razdelku vaje.

- Uravnoteženje v kislem mediju

Ko je medij kislina, se morate ustaviti pri dveh pol -reakciji. Tokrat v času ravnotežja ignoriramo atome kisika in vodika ter tudi elektrone. Elektroni se bodo na koncu uravnotežili.

Nato na reakcijski strani z manj kisikovih atomov dodamo molekule vode, da jo kompenziramo. Na drugi strani uravnotežimo hidrogene s H ioni⁺. In končno dodamo elektrone in nadaljujemo po že izpostavljenih splošnih korakih.

- Uravnoteženje v osnovnem mediju

Kadar je medij osnoven, je enako kot v kislem okolju z majhno razliko: tokrat na strani, kjer je več kisika, bodo nahajale molekule vode, enake temu presežku kisika; In na drugi strani OH ioni^- Za kompenzacijo vodikov.

Končno sta se dodala elektrona ravnovesje, dodana sta dve pol -reakciji in zamenjani koeficienti globalne ionske enačbe v splošni enačbi.

Vam lahko služi: razpršeni sistemi: vrste, značilnosti in primeri

Primeri

Naslednje redoks enačbe brez ravnotežja in uravnotežene so primeri za opazovanje, koliko sprememb po uporabi te metode uravnoteženja:

Str₄ + CLO^- → po₄^3- + Cl^- (brez ravnotežja)

Str₄ + 10 clo^- + 6 h₂O → 4 PO₄^3- + 10 Cl^- + 12 h⁺ (Uravnotežena polovica kisline)

Str₄ + 10 clo^- + 12 Oh^- → 4 po₄^3- + 10 Cl^- + 6 h₂O (osnovna srednja uravnotežena)

Yo₂ + Kno₃ → i^- + Kio₃ + Ne₃^- (brez ravnotežja)

3i₂ + Kno₃ + 3H₂O → 5i^- + Kio₃ + Ne₃^- + 6H⁺ (Uravnotežena polovica kisline)

Cr₂Tudi₂^7- + Hno₂ → cr³⁺ + Ne₃^- (brez ravnotežja)

3hno₂ + 5H⁺ + Cr₂Tudi₂^7- → 3no₃^- +2CR³⁺ + 4H₂O (uravnoteženo ravnovesje kisline)

Vaje

Vaja 1

Uravnotežite naslednjo enačbo v osnovnem mediju:

Yo₂ + Kno₃ → i^- + Kio₃ + Ne₃^-

Splošni koraki

Začnemo s pisanjem oksidacijskih številk vrst, za katere sumimo, da so zarjavele ali zmanjšane; V tem primeru atomi joda:

Yo₂⁰ + Kno₃ → i^- + Ki⁵⁺Tudi₃ + Ne₃^-

Upoštevajte, da se jod oksidira in se hkrati zmanjša, zato nadaljujemo s pisanjem njegovih dveh pol -reakcij:

Yo₂ → i^- (Zmanjšanje, za vsako i^- 1 elektron se zaužije)

Yo₂  → io₃^- (Oksidacija, za vsak io₃^- Izpuščenih je 5 elektronov)

V oksidacijo pol -svetlo postavimo anion io₃^-, in ne do atoma joda kot jaz⁵⁺. Uravnotežimo atome joda:

Yo₂ → 2i^-

Yo₂  → 2₃^-

Uravnoteženje v osnovnem mediju

Zdaj se osredotočamo na nihanje v osnovnem mediju pol -reakcijo oksidacije, saj ima oksigenirano vrsto. Na strani izdelkov dodamo enako število molekul vode, kot so kisikovi atomi:

Yo₂  → 2₃^- + 6H₂Tudi

In na levi strani uravnotežimo hidrogene z OH^-:

Yo₂  + 12oh^- → 2₃^- + 6H₂Tudi

Zapišemo dve pol -reakciji in dodamo manjkajoče elektrone za uravnoteženje negativnih obremenitev:

Yo₂ + 2e^- → 2i^-

Yo₂  + 12oh^- → 2₃^- + 6H₂O + 10e^-

Obe številki elektronov smo se ujemali z obema pol -reakcijama in jih dodali:

(Yo₂ + 2e^- → 2i^-) x 10

(Yo₂  + 12oh^- → 2₃^- + 6H₂O + 10e^-) x 2

12i₂ + 24 OH^- + 20E^- → 20i^- + 4₃^- + 12H₂O + 20E^-

Elektroni se prekličejo in vse koeficiente razdelijo s štirimi, da poenostavijo globalno ionsko enačbo:

(12i₂ + 24 OH^-  → 20i^- + 4₃^- + 12H₂O) x ¼

3i₂ + 6oh^- → 5i^- + Io₃^- + 3H₂Tudi

In končno nadomestimo koeficiente ionske enačbe v prvi enačbi:

3i₂ + 6oh^- + Kno₃ → 5i^- + Kio₃ + Ne₃^- + 3H₂Tudi

Lahko vam služi: ionske sile: enote, kako jo izračunati, primeri

Enačba je že uravnotežena. Primerjajte ta rezultat z uravnoteženjem v kislem mediju iz primera 2.

Vaja 2

Uravnotežite naslednjo enačbo v kislem mediju:

Vera₂Tudi₃ + Co → fe + co₂

Splošni koraki

Opazujemo oksidacijsko število železa in ogljika, da vemo, katera od obeh je oksidirala ali zmanjšala:

Vera₂³⁺Tudi₃ + C²⁺O → vera⁰ + C⁴⁺Tudi₂

Železo se zmanjša, zato gre za oksidacijske vrste. Medtem ima ogljik zarjavel in se obnaša kot reducirajoče vrste. Pol -reakcije za oksidacijo in preusmeritev so:

Vera₂³⁺Tudi₃ → Vera⁰  (Zmanjšanje, za vsako vero se porabijo 3 elektroni)

Co → co₂ (Oksidacija, za vsak co₂ 2 elektrona sta sproščeni)

Upoštevajte, da pišemo oksid, vero₂Tudi₃, Ker vsebuje vero³⁺, Namesto da bi samo postavili vero³⁺. Uravnamo potrebne atome, razen kisika:

Vera₂Tudi₃ → 2FE

Co → co₂

In uravnoteženje se izvaja v kislini v obeh pol -reakcijah, saj obstajajo oksigenirane vrste vmes.

Uravnoteženje v kislem mediju

Dodamo vodo za uravnoteženje kisika, nato pa h⁺ Za uravnoteženje vodikov:

Vera₂Tudi₃ → 2fe + 3h₂Tudi

6H⁺ +  Vera₂Tudi₃ → 2fe + 3h₂Tudi

Co + h₂O → co₂

Co + h₂O → co₂ + 2H⁺

Zdaj uravnotežimo obremenitve tako, da postavimo elektrone, vključene v pol -reakcije:

6H⁺ +  6e^- + Vera₂Tudi₃ → 2fe + 3h₂Tudi

Co + h₂O → co₂ + 2H⁺ + 2e^-

Ujemamo se s številom elektronov v obeh pol -reakcijah in jih dodamo:

(6h⁺ +  6e^- + Vera₂Tudi₃ → 2fe + 3h₂O) x 2

(Co + h₂O → co₂ + 2H⁺ + 2e^-) x 6

12 h⁺ + 12e^- + 2fe₂Tudi₃ + 6CO + 6H₂O → 4fe + 6h₂O + 6co₂ + 12H⁺ + 12e^-

Prekličemo elektrone, h ione⁺ In molekule vode:

2fe₂Tudi₃ + 6Co → 4FE +6CO₂

Toda te koeficiente lahko razdelimo z dvema, da še bolj poenostavimo enačbo, ki ima:

Vera₂Tudi₃ + 3CO → 2FE +3CO₂

To vprašanje se postavlja: uravnoteženje redoksa za to enačbo je bilo potrebno? S strani Tanteo bi bilo veliko hitreje. To kaže, da ta reakcija izhaja iz srednjega pH.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). Cengage učenje.
2. Čelada, Anne Marie, ph.D. (22. september 2019). Kako uravnotežiti redoks reakcije. Okreval od: Thoughtco.com
3. Ann Nguyen in Luvleen Brar. (5. junij 2019). Redoks reakcije uravnoteženje. Kemija librettexts. Okrevano od: kem.Librettexts.org
4. Quimitube. (2012). Vaja 19: Prilagoditev redoks reakcije v osnovnem mediju z dvema oksidacijskima polmazama. Okreval od: quimitube.com
5. Univerza Washington v St. Louis. (s.F.). Težave s prakso: Redoks reakcije. Okrevano od: Kemija.Wustl.Edu
6. John Wiley & Sons. (2020). Kako uravnotežiti redoks enačbe. Okrevano od: lutke.com
7. Rubén darío Or. G. (2015). Uravnoteženje kemijskih enačb. Okrevano od: učite se v lineji.ti.Edu.co