Redox -tasapainomenetelmän vaiheet, esimerkit, harjoitukset

Hän Redox -tasapainotusmenetelmä Se mahdollistaa redox -reaktioiden kemiallisten yhtälöiden tasapainottamisen, mikä muuten olisi päänsärky. Tässä yksi tai useampi laji vaihtaa elektroneja; Niitä luovuttaa tai menettää, kutsutaan hapettimiksi, kun taas se, joka hyväksyy tai voittaa ne, pelkistävä laji.

Tässä menetelmässä on välttämätöntä tietää näiden lajien hapettumisnumerot, koska ne paljastavat, kuinka monta elektronia on saatu tai menettänyt Mol. Tämän ansiosta on mahdollista tasapainottaa sähkömaksut kirjoittamalla yhtälöihin elektronit ikään kuin ne olisivat reagensseja tai tuotteita.

Yleiset redox -reaktion redox -reaktiot kolmen päähenkilön tasapainottamisen aikana: H+, H2O ja OH-. Lähde: Gabriel Bolívar.

Ylivoimainen kuva osoittaa kuinka elektronit tehokkaasti ja^- Ne sijoitetaan reagenssina, kun hapettava laji voittaa ne; Ja kuten tuotteita, kun pelkistävät lajit menettävät ne. Huomaa, että tämän tyyppisten yhtälöiden tasapainottamiseksi on tarpeen hallita hapetus- ja hapettumislukujen käsitteitä.

Laji H⁺, H₂Tai ja oh^-, Reaktioväliaineen pH: sta riippuen se mahdollistaa redox -tasapainottamisen, joten on hyvin yleistä löytää ne harjoituksista. Jos väliaine on hapan, käännymme h⁺; Mutta jos päinvastoin, väliaine on yksinkertainen, niin käytämme OH: ta^- Tasapainottamiseen.

Itse reaktion luonne määrää, minkä väliaineen pH: n tulisi olla. Siksi, vaikka se voidaan tasapainottaa olettamalla happo- tai emäksinen väliaine, lopullinen tasapainotettu yhtälö osoittaa, ovatko ionit h epätodennäköisiä vai ei oikeasti⁺ ja oh^-.

[TOC]

Askeleet

- Yleinen

Tarkista reagenssien ja tuotteiden hapettumisnumerot

Oletetaan, että seuraava kemiallinen yhtälö:

Cu (s) + agno₃(AC) → Cu (ei₃-A₂ + Ag (t)

Tämä vastaa redox -reaktiota, jossa tapahtuu reagenssien hapettumisnumeroiden muutos:

Cu^{0 -}(S) + AG⁺EI₃(AC) → Cu²⁺(EI₃-A₂ + Ag (t)^{0 -}

Tunnista hapettavat ja pelkistävät lajit

Hapettavat lajit saavat elektroneja, jotka hapettelevat pelkistäviä lajeja. Siksi sen hapettumismäärä vähenee: se muuttuu vähemmän positiiviseksi. Samaan aikaan pelkistävien lajien hapettumismäärä kasvaa, koska se menettää elektroneja: siitä tulee positiivisempaa.

Siten edellisessä reaktiossa kupari hapetetaan, koska se kulkee CU: sta^{0 -} Cu²⁺; Ja hopea vähenee, koska se menee AG: stä⁺ AG^{0 -}. Kupari on pelkistäviä lajeja ja hopeaa hapettavia lajeja.

Kirjoita puolijalot ja tasapainolatot ja kuormat

Tunnistaaksesi, mitkä lajit saavat tai menettävät elektroneja, redox -puolireaktiot kirjoitetaan sekä pelkistysreaktiolle että hapettumiselle:

Cu^{0 -} → Cu²⁺

Ag⁺ → AG^{0 -}

Copper menettää kaksi elektronia, kun taas hopea voittaa yhden. Sijoitamme elektronit molemmille puoliksi reaktioille:

Voi palvella sinua: kaliumfosfaatti (K3PO4): rakenne, ominaisuudet, käyttötarkoitukset

Cu^{0 -} → Cu²⁺ + 2e^-

Ag⁺ + ja^- → AG^{0 -}

Huomaa, että kuormat pysyvät tasapainossa molemmissa puolireaktioissa; Mutta jos ne lisätään, aineen säilyttämislaki rikkoo: Elektronien lukumäärän on oltava sama kahdessa puolireaktiossa. Siksi toinen yhtälö kerrotaan 2: lla ja kaksi yhtälöä lisätään:

(Cu^{0 -} → Cu²⁺ + 2e^-) x 1

(AG⁺ + ja^-  → AG^{0 -}) x 2 

Cu^{0 -} + 2Ag⁺ + 2e^- → Cu²⁺ + 2Ag^{0 -} + 2e^-

Elektronit peruutetaan reagenssien ja tuotteiden sivuilla:

Cu^{0 -} + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag^{0 -}

Tämä on globaali ioninen yhtälö.

Vaihda ionisen yhtälön kertoimet yleisessä yhtälössä

Lopuksi edellisen yhtälön stökiometriset kertoimet siirtyvät ensimmäiseen yhtälöön:

Cu (s) + 2Agno₃(AC) → Cu (ei₃-A₂ + 2Ag (s)

Huomaa, että 2 on sijoitettu Agnon kanssa₃ Koska tässä suolassa hopea on kuin AG⁺, Ja sama koskee CU: ta (ei₃-A₂. Jos tämä yhtälö ei ole tasapainossa lopussa, pisteet tehdään.

Edellisissä vaiheissa ehdotettu yhtälö olisi voinut tasapainottaa suoraan Tanteo. On kuitenkin redox -reaktioita, jotka tarvitsevat hapan väliainetta (H⁺) tai perus (OH^-) tapahtua. Kun tämä tapahtuu, ei voida tasapainottaa olettaen, että väliaine on neutraali; kuten se on juuri näytetty (sitä ei lisätty tai H⁺ Ja jompiki^--A.

Toisaalta on kätevää tietää, että puoliksi reaktiot kirjoittivat atomit, ionit tai yhdisteet (enimmäkseen oksidit), joissa hapetuslukujen muutokset tapahtuvat. Tämä korostetaan harjoitusosassa.

- Happaman väliaineen tasapainotus

Kun väliaine on happo, sinun on pysähdyttävä kahdessa puolireaktiossa. Tällä kertaa tasapainotushetkellä sivuutamme happi- ja vetyatomeja ja myös elektroneja. Elektronit tasapainottavat lopussa.

Sitten, reaktiopuolella vähemmän happiatomeilla, lisäämme vesimolekyylejä sen kompensoimiseksi. Toisaalta tasapainotamme hydrogens -ioneja⁺. Ja lopuksi, lisäämme elektronit ja jatkamme jo alttiiden yleisten vaiheiden seurauksena.

- Tasapainotus perusväliaineessa

Kun väliaine on emäksinen, se on samalla tavalla kuin happamassa ympäristössä, jolla on pieni ero: tällä kertaa sivulla, jossa happea on enemmän, tämä ylimääräinen happi on yhtä suuret vesimolekyylit; Ja toisella puolella, OH -ionit^- Kompensoida vety.

Lopuksi, elektronien tasapaino, lisätään kaksi puoliksi reaktiota ja yleisen yhtälön globaalin ionisen yhtälön kertoimet korvataan.

Voi palvella sinua: hajallaan olevat järjestelmät: tyypit, ominaisuudet ja esimerkit

Esimerkit

Seuraavat redox -yhtälöt ilman tasapainoa ja tasapainoista toimivat esimerkkeinä tarkkaillaksesi kuinka paljon muutosta tämän tasapainotusmenetelmän soveltamisen jälkeen:

P₄ + Pylväs^- → PO₄^3- + Cl^- (ilman tasapainoa)

P₄ + 10 CLO^- + 6 h₂O → 4 PO₄^3- + 10 Cl^- + 12 h⁺ (Tasapainoinen puolihappo)

P₄ + 10 CLO^- + 12 OH^- → 4 PO₄^3- + 10 Cl^- + 6 h₂O (perusväliaine tasapainoinen)

Yllyttää₂ + Kno₃ → I^- + Kio₃ + EI₃^- (ilman tasapainoa)

3i₂ + Kno₃ + 3H₂O → 5i^- + Kio₃ + EI₃^- + 6H⁺ (Tasapainoinen puolihappo)

Cr₂JOMPIKUMPI₂^7- + Hno₂ → CR³⁺ + EI₃^- (ilman tasapainoa)

3HNO₂ + 5H⁺ + Cr₂JOMPIKUMPI₂^7- → 3No₃^- +2CR³⁺ + 4H₂O (tasapainotettu happotasapaino)

Harjoitukset

Harjoitus 1

Tasapaino seuraava yhtälö perusväliaineessa:

Yllyttää₂ + Kno₃ → I^- + Kio₃ + EI₃^-

Yleiset vaiheet

Aloitamme kirjoittamalla lajien hapettumisnumerot, joita epäilemme olevan ruosteisia tai vähentyneitä; Tässä tapauksessa jodiatomit:

Yllyttää₂^{0 -} + Kno₃ → I^- + Ki⁵⁺JOMPIKUMPI₃ + EI₃^-

Huomaa, että jodi hapettuu ja samalla vähenee, joten kirjoitamme sen kaksi vastaavaa puolireaktiota:

Yllyttää₂ → I^- (Vähennys jokaiselle I: lle^- 1 elektronia kulutetaan)

Yllyttää₂  → IO₃^- (Hapetus jokaiselle IO: lle₃^- 5 elektronia vapautetaan)

Hapettumisessa puoliksi -valossa asetamme anionin₃^-, Eikä jodin atomia kuin minä⁵⁺. Tasapainotamme jodiatomeja:

Yllyttää₂ → 2i^-

Yllyttää₂  → 2₃^-

Tasapainotus perusväliaineessa

Nyt keskitymme heiluttamiseen perusväliaineessa hapettumisen puoliksi reaktioon, koska siinä on hapetettu laji. Lisäämme tuotteiden puolelle saman määrän vesimolekyylejä, kuten happiatomeja:

Yllyttää₂  → 2₃^- + 6H₂JOMPIKUMPI

Ja vasemmalla puolella tasapainotamme hydrogenssit OH: n kanssa^--

Yllyttää₂  + 12OH^- → 2₃^- + 6H₂JOMPIKUMPI

Kirjoitamme kaksi puoliksi reaktiota ja lisäämme puuttuvat elektronit negatiivisten kuormien tasapainottamiseksi:

Yllyttää₂ + 2e^- → 2i^-

Yllyttää₂  + 12OH^- → 2₃^- + 6H₂O + 10e^-

Sovitimme molemmat elektronien numerot molemmissa puoliksi reaktioissa ja lisäämme ne:

(Yo₂ + 2e^- → 2i^-) x 10

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

12i₂ + 24 OH^- + 20e^- → 20i^- + Neljäs₃^- + 12H₂O + 20e^-

Elektronit peruutetaan ja jaetaan kaikki kertoimet neljällä globaalin ionisen yhtälön yksinkertaistamiseksi:

(12i₂ + 24 OH^-  → 20i^- + Neljäs₃^- + 12H₂O) x ¼

3i₂ + 6OH^- → 5i^- + Io₃^- + 3H₂JOMPIKUMPI

Ja lopuksi korvaamme ionisen yhtälön kertoimet ensimmäisessä yhtälössä:

3i₂ + 6OH^- + Kno₃ → 5i^- + Kio₃ + EI₃^- + 3H₂JOMPIKUMPI

Se voi palvella sinua: ioninen voima: Yksiköt, kuinka se lasketaan, esimerkkejä

Yhtälö on jo tasapainossa. Vertaa tätä tulosta tasapainottamiseen esimerkin 2 happamassa väliaineessa.

Harjoitus 2

Tasapaino seuraava yhtälö happamassa väliaineessa:

Usko₂JOMPIKUMPI₃ + CO → Fe + CO₂

Yleiset vaiheet

Havaitsemme raudan ja hiilen hapettumismäärät tietääksesi, mikä kahdesta on hapettunut tai vähentynyt:

Usko₂³⁺JOMPIKUMPI₃ + C²⁺O → Usko^{0 -} + C⁴⁺JOMPIKUMPI₂

Rauta on vähentynyt, joten se on hapettavia lajeja. Samaan aikaan hiilellä on ruosteinen, käyttäytyminen kuin pelkistävät lajit. Puoli -reaktiot hapettumisen ja uudelleenkorjauksen suhteen ovat:

Usko₂³⁺JOMPIKUMPI₃ → Usko^{0 -}  (Vähennys, jokaiselle Faith 3 -elektronille kulutetaan)

CO → CO₂ (Hapetus jokaiselle CO: lle₂ 2 elektronia vapautetaan)

Huomaa, että kirjoitamme oksidin, uskoa₂JOMPIKUMPI₃, Koska se sisältää uskoa³⁺, Sen sijaan, että vain uskon asettamisen³⁺. Tasapainotamme tarvittavat atomit paitsi happi:

Usko₂JOMPIKUMPI₃ → 2fe

CO → CO₂

Ja tasapainotus suoritetaan hapossa molemmissa puolireaktioissa, koska niiden välillä on hapettuneita lajeja.

Happaman väliaineen tasapainotus

Lisäämme vettä hapen tasapainottamiseksi ja sitten H⁺ Vetyjen tasapainottaminen:

Usko₂JOMPIKUMPI₃ → 2fe + 3H₂JOMPIKUMPI

6H⁺ +  Usko₂JOMPIKUMPI₃ → 2fe + 3H₂JOMPIKUMPI

Co + h₂O → CO₂

Co + h₂O → CO₂ + 2H⁺

Nyt tasapainotamme kuormat asettamalla puoliksi reaktioihin osallistuvat elektronit:

6H⁺ +  6e^- + Usko₂JOMPIKUMPI₃ → 2fe + 3H₂JOMPIKUMPI

Co + h₂O → CO₂ + 2H⁺ + 2e^-

Sovitamme elektronien lukumäärän molemmissa puoliksi reaktioissa ja lisäämme ne:

(6H⁺ +  6e^- + Usko₂JOMPIKUMPI₃ → 2fe + 3H₂O) x 2

(Co + H₂O → CO₂ + 2H⁺ + 2e^-) x 6

12 h⁺ + 12e^- + 2fe₂JOMPIKUMPI₃ + 6co + 6h₂O → 4fe + 6h₂O + 6co₂ + 12H⁺ + 12e^-

Peruutamme elektronit, H -ionit⁺ Ja vesimolekyylit:

2fe₂JOMPIKUMPI₃ + 6co → 4fe +6co₂

Mutta nämä kertoimet voidaan jakaa kahdella yhtälön yksinkertaistamiseksi entistä enemmän, sillä on:

Usko₂JOMPIKUMPI₃ + 3CO → 2FE +3CO₂

Tämä kysymys herättää: Redox -tasapainotus tälle yhtälölle oli välttämätöntä? Tanteon kirjoittanut se olisi ollut paljon nopeampaa. Tämä osoittaa, että tämä reaktio etenee vuorottelevasti väliaineen pH: sta.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. ed.-A. Cengage -oppiminen.
2. Helmestine, Anne Marie, PH.D -d. (22. syyskuuta 2019). Kuinka tasapainottaa redox -reaktioita. Toipunut: Admingco.com
3. Ann Nguyen & Luvleen Brar. (5. kesäkuuta 2019). Redox -reaktiot tasapainottavat. Kemian librettexts. Palautettu: Chem.Librettexts.org
4. Quimitube. (2012). Harjoitus 19: Redox -reaktion säätäminen emäksisessä väliaineessa kahdella hapettumisella puoliksi reaktiolla. Palautettu: quimitube.com
5. Washingtonin yliopisto ST: ssä. Lovis. (S.F.-A. Harjoitteluongelmat: Redox -reaktiot. Palautettu: kemia.Viipale.Edu
6. John Wiley & Sons. (2020). Kuinka tasapainottaa redox -yhtälöitä. Toipunut: nukkeja.com
7. Rubén Darío tai. G. (2015). Kemiallisten yhtälöiden tasapainotus. Toipunut: Opi lineassa.sinä.Edu.yhteistyö