Definice iontově-elektronové metody (bilance)

The metoda Má řadu kroků, které je třeba provést, aby se vytvořila správná rovnováha mezi druhy. Tento postup lze rozdělit do následujících fází:

1) Napsat celou reakci chceme vyvážit. Pokud je to možné, rozlište druhy, které tvoří sloučeniny, a přepište reakci do její iontové formy s nabitými druhy.

2) Napište poloviční reakce, které tvoří globální reakci. To zahrnuje uvedení reaktantů a produktů do dvou různých polovičních reakcí a identifikovat který z nich je oxidace a které z nich snížení. K tomu musíme pochopit, že druh který ztrácí elektrony a zůstává kladně nabitý, zvyšuje svůj oxidační stav, jde tedy o oxidační poloviční reakci. Mezitím druh, který získává elektrony, snižuje svůj oxidační stav, takže je to redukční poloviční reakce.

3) Napište vyvážené poloviční reakce, to znamená dokončit s elektrony ve hře a, V případě potřeby je přepište tak, aby v každé šlo o stejnou částku peněz. elektrony. K tomu může být nutné najít minimální koeficient, který umožňuje vyrovnání.

4) Zapište globální reakci jako součet předchozích poloreakcí. Pokud byly výše uvedené kroky provedeny správně, elektrony na obou stranách reakce by se měly zrušit. Nakonec je reakce vyrovnaná.

Typický příklad

\(A{{l}_{\left( s \right)}}+CuS{{O}_{4}}_{\left( ac \right)}\to ~A{{l}_{2 }}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}}_{\left( ac \right)}+~C{{u}_{\left( s \ vpravo)}}~\)

1) Identifikujeme oxidační stavy:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oxiduje při přechodu na \(A{{l}^{+3}}\) (za prvé, hliník je ve stavu oxidace 0 a jde na +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) redukuje na \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (Za prvé, měď je ve stavu oxidace +2 a jde na 0)

2) Ionizujeme sloučeniny a identifikujeme oxidační a redukční reakce jednotlivě:

\(A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}+~C{{u}^{+2}}_{\left( ac \right)}~\to ~A {{l}^{+3}}_{\left( ac \right)}+C{{u}_{\left( s \right)}}^{0}\)

Hliník je druh, který se oxiduje, zatímco měď je druh, který se redukuje.

3) Tento krok se skládá z psaní vyvážených polovičních reakcí:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}\to ~A{{l}^{+3}}_{\left( ac \right)}+3~ {{e}^{-}}~\) Oxidace

• \(C{{u}^{+2}}_{\left( ac \right)}+2~{{e}^{-}}\to ~C{{u}_{\left( s \right)}}^{0}~\) Redukce

4) Pokud pozorujeme, poloviční reakce nezahrnují stejný počet elektronů ve hře, takže je musíme vyvážit tak, aby náboje, které se mají vyměnit v obou, byly stejné:

• \(2~x~\left( A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}\to ~A{{l}^{+3}}_{\left( ac \right)}+3~{{e}^{-}} \right)~\) Oxidace

• \(3~x~(C{{u}^{+2}}_{\left( ac \right)}+2~{{e}^{-}}\to ~C{{u}_ {\left( s \right)}}^{0})~\) Redukce

v abstraktní:

• \(2A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}\to ~2A{{l}^{+3}}_{\left( ac \right)}+6~ {{e}^{-}}~\) Oxidace

• \(3C{{u}^{+2}}_{\left( ac \right)}+6~{{e}^{-}}\to ~3C{{u}_{\left( s \right)}}^{0}~\) Redukce

5) Nakonec napíšeme globální vyváženou reakci jako součet předchozích reakcí:

\(2A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}+~3C{{u}^{+2}}_{\left( ac \right)}\to ~2A{ {l}^{+3}}_{\left( ac \right)}+~3C{{u}_{\left( s \right)}}^{0}\)

Přepisujeme rovnice výše s původními sloučeninami:

\(2A{{l}_{\left( s \right)}}+3CuS{{O}_{4}}_{\left( ac \right)}\to ~A{{l}_{2 }}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}}_{\left( ac \right)}+~3C{{u}_{\left( s \ že jo)}}\)

Existují dva konkrétní případy, kdy reakce mohou probíhat v kyselém nebo bazickém prostředí. Pro tyto případy, léčba je poněkud odlišný, protože vyžaduje přidání látek, které umožňují vyrovnání reakce.

V případě kyselého média musíte zadat Voda pro rovnováhu kyslíků a vodíků, a proto uvidíme přítomnost protonů (H+), které budou indikovat typ média. Zatímco v zásaditém médiu může být pro správné vyvážení vyžadováno přidání OH- (hydroxylu).

Podívejme se na příklad

\(Cu{{S}_{\left( ac \right)}}+HN{{O}_{3}}_{\left( ac \right)}\to ~Cu{{\left( N{ {O}_{3}} \right)}_{2}}_{\left( ac \right)}+~N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+S{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+~ {{H}_{2}}{{O}_{\left( ac \right)}}\)

V přítomnosti kyseliny dusičné pracujeme v kyselém prostředí.

1) Nejprve identifikujeme oxidační stavy:

• \(~{{S}^{-2}}\) se oxiduje přechodem na \({{S}^{+4}}\) (za prvé, síra je v oxidačním stavu -2 a přechází do + 4)

• \({{N}^{+5}}\) se sníží při přechodu na \({{N}^{+4}}\) (Nejprve je dusík v oxidačním stavu +5 a přejde na +4)

2) Ionizujeme sloučeniny a identifikujeme oxidační a redukční reakce jednotlivě:

\({{S}^{-2}}_{\left( ac \right)}+~{{N}^{+5}}_{\left( ac \right)}~\to ~{{ S}^{+4}}_{\left( g \right)}+~{{N}^{+4}}_{\left( g \right)}\)

Síra je druh, který se oxiduje, zatímco dusík je druh, který se redukuje.

3) Zapíšeme vyvážené poloreakce:

• \(~\) \(2~{{H}_{2}}{{O}_{\left( ac \right)}}+~{{S}^{-2}}_{\left ( ac \right)}~\to ~S{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+4{{H}^{+}}_{\left( ac \right) }+6~{{e}^{-}}\) Oxidace

• \(2{{H}^{+}}_{\left( ac \right)}+\) \(N{{O}_{3}}{{^{-}}_{\left( ac \right)}}+1~{{e}^{-}}~\to ~N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+~~{{H}_ {2}}{{O}_{\left( ac \right)}}~\) Redukce

Jak je vidět, přidání vody bylo nutné v oxidační reakci pro správnou rovnováhu vodíků a kyslíků.

4) Pokud pozorujeme, poloviční reakce nezahrnují stejný počet elektronů ve hře, takže je musíme vyvážit tak, aby náboje, které se mají vyměnit v obou, byly stejné:

• \(~\) \(2~{{H}_{2}}{{O}_{\left( ac \right)}}+~{{S}^{-2}}_{\left ( ac \right)}~\to ~S{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+4{{H}^{+}}_{\left( ac \right) }+6~{{e}^{-}}\) Oxidace

• \(12{{H}^{+}}_{\left( ac \right)}+\) \(6N{{O}_{3}}{{^{-}}_{\left( ac \right)}}+6~{{e}^{-}}~\to ~6N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+~~6{{H} 2}}{{O}_{\left( ac \right)}}~\) Redukce

5) Nakonec vyjádříme globální vyváženou reakci jako odpověď na součet adresovaných reakcí:

\(2~{{H}_{2}}{{O}_{\left( ac \right)}}+~{{S}^{-2}}_{\left( ac \right)} +~12{{H}^{+}}_{\left( ac \right)}+\) \(6N{{O}_{3}}{{^{-}}_{\left( ac \right)}}\to ~S{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+4{{H}^{+}}_{\left( ac \right)}+ 6N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+~~6{{H}_{2}}{{O}_{\left( ac \že jo)}}\)

Předchozí rovnici přepíšeme původními sloučeninami, přičemž vezmeme v úvahu, že existují druhy, jako je H+, které se objevují jak v reaktantech, tak v produktech, a proto jsou jejich součástí zrušení

$Cu\{\{S\}\_\{\backslash left(\; ac\; \backslash right)\}\}+8HN\{\{O\}\_\{3\}\}\_\{\backslash left(\; ac\; \backslash right)\}\backslash to\; ~Cu\{\{\backslash left(\; N\{\{O\; \}\_\{3\}\}\; \backslash right)\}\_\{2\}\}\_\{\backslash left(\; ac\; \backslash right)\}+~6N\{\{O\}\_\{2\}\}\_\{\backslash left(\; g\; \backslash right)\}+S\{\{O\}\_\{2\}\}\_\{\backslash left(\; g\; \backslash right)\}+~\; 4\{\{H\}\_\{2\}\}\{\{O\}\_\{\backslash left(\; ac\; \backslash že\; jo)\}\}\backslash )$