Definition af ion-elektronmetode (balance)

Det metode Den har en række trin, der skal udføres for at etablere en korrekt balance mellem arten. Denne procedure kan opdeles i følgende faser:

1) Skrive hele reaktionen ønsker vi at afbalancere. Til gengæld, hvis det er muligt, skelne de arter, der udgør forbindelserne, og omskriv reaktionen i dens ioniske form med den ladede art.

2) Skriv de halvreaktioner, der udgør den globale reaktion. Dette involverer at sætte reaktanterne og produkterne i to forskellige halvreaktioner og at identificere hvilken en er oxidation og hvilken af ​​dem reduktionen. Til dette skal vi forstå, at arter der taber elektroner og forbliver positivt ladet, øger sin oxidationstilstand, derfor er det oxidationshalvreaktionen. I mellemtiden reducerer arten, der får elektroner, sin oxidationstilstand, så det er reduktionshalvreaktionen.

3) Skriv de afbalancerede halvreaktioner, dette indebærer fuldførelse med elektronerne i spil og, Om nødvendigt, omskriv dem, så det samme beløb er på spil i hver enkelt. elektroner. Til dette kan det være nødvendigt at finde en minimumskoefficient, der tillader udligning.

4) Skriv den globale reaktion som summen af ​​de foregående halvreaktioner. Hvis ovenstående trin blev udført korrekt, skulle elektronerne på hver side af reaktionen annullere. Endelig er reaktionen afbalanceret.

Typisk eksempel

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

1) Vi identificerer oxidationstilstande:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oxiderer, når den går over til \(A{{l}^{+3}}\) (For det første er aluminium i en oxidationstilstand 0 og går til +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) reducerer til \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (For det første er kobber i en oxidationstilstand +2 og går til 0)

2) Vi ioniserer forbindelserne og identificerer oxidations- og reduktionsreaktioner individuelt:

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

Aluminium er den art, der bliver oxideret, mens kobber er den art, der reduceres.

3) Dette trin består i at skrive de afbalancerede halvreaktioner:

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

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

4) Hvis vi observerer, involverer halvreaktionerne ikke det samme antal elektroner i spil, så vi skal afbalancere dem på en sådan måde, at ladningerne, der skal udveksles i begge, er lige store:

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

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

I abstrakt:

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

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

5) Til sidst vil vi skrive den globale balancerede reaktion som summen af ​​de foregående reaktioner:

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

Vi omskriver ligning ovenfor med de originale forbindelser:

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

Der er to særlige tilfælde, hvor reaktionerne kan forekomme i sure eller basiske medier. For disse tilfælde er behandling det er noget anderledes, da det kræver tilføjelse af arter, der tillader udligning af reaktionen.

I tilfælde af det sure medium skal du indtaste Vand for balancen mellem oxygener og hydrogener, og derfor vil vi se tilstedeværelsen af ​​protoner (H+), der vil angive typen af ​​medium. Mens tilsætning af OH- (hydroxyl) i et basismedium kan være påkrævet for den korrekte afbalancering.

Lad os se på et eksempel

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

I nærværelse af salpetersyre arbejder vi i et surt medium.

1) Først vil vi identificere oxidationstilstande:

• \(~{{S}^{-2}}\) oxideres ved at gå til \({{S}^{+4}}\) (For det første er svovlen i oxidationstilstand -2 og går over til + 4)

• \({{N}^{+5}}\) reduceres ved overgang til \({{N}^{+4}}\) (For det første er nitrogen i oxidationstilstand +5 og går over til + 4)

2) Vi ioniserer forbindelserne og identificerer oxidations- og reduktionsreaktioner individuelt:

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

Svovl er den art, der bliver oxideret, mens nitrogen er den art, der reduceres.

3) Vi skriver de afbalancerede halvreaktioner:

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

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

Som det kan ses, var tilsætning af vand nødvendig i oxidationsreaktionen for den korrekte balance mellem hydrogen og oxygen.

4) Hvis vi observerer, involverer halvreaktionerne ikke det samme antal elektroner i spil, så vi skal afbalancere dem på en sådan måde, at ladningerne, der skal udveksles i begge, er lige store:

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

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

5) Til sidst udtrykker vi den globale afbalancerede reaktion som svar på summen af ​​de behandlede reaktioner:

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

Vi omskriver den foregående ligning med de oprindelige forbindelser, idet vi tager højde for, at der er arter, såsom H+, som optræder i både reaktanter og produkter og derfor er en del af dem afbestille

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