Definition der Ionen-Elektronen-Methode (Waage)

Das Methode Es hat eine Reihe von Schritten, die durchgeführt werden müssen, um ein korrektes Gleichgewicht der Arten herzustellen. Dieses Verfahren kann in die folgenden Phasen unterteilt werden:

1) Schreiben die gesamte Reaktion möchten wir ausgleichen. Unterscheiden Sie wiederum, wenn möglich, die Spezies, aus denen die Verbindungen bestehen, und schreiben Sie die Reaktion in ihrer ionischen Form mit der geladenen Spezies um.

2) Schreiben Sie die Halbreaktionen auf, aus denen sich die Gesamtreaktion zusammensetzt. Dies beinhaltet, die Reaktanten und Produkte in zwei verschiedene Halbreaktionen zu bringen und zu identifizieren welches ist das Oxidation und welche von ihnen die Reduzierung. Dazu müssen wir verstehen, dass die

Spezies das Elektronen verliert und positiv geladen bleibt, erhöht seinen Oxidationszustand, daher ist es die Oxidationshalbreaktion. Währenddessen verringert die Spezies, die Elektronen gewinnt, ihren Oxidationszustand, also ist es die Reduktionshalbreaktion.

3) Schreiben Sie die ausgewogenen Halbreaktionen auf, dies impliziert die Vervollständigung mit den Elektronen im Spiel und, Schreiben Sie sie notfalls um, so dass jeweils der gleiche Geldbetrag auf dem Spiel steht. Elektronen. Dazu kann es notwendig sein, einen minimalen Koeffizienten zu finden, der eine Entzerrung erlaubt.

4) Schreiben Sie die Gesamtreaktion als Summe der vorherigen Halbreaktionen. Wenn die obigen Schritte korrekt durchgeführt wurden, sollten sich die Elektronen auf beiden Seiten der Reaktion aufheben. Schließlich ist die Reaktion ausgeglichen.

Typisches Beispiel

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

1) Wir identifizieren Oxidationsstufen:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oxidiert beim Übergang zu \(A{{l}^{+3}}\) (Erstens befindet sich Aluminium in einem Oxidationszustand 0 und geht zu +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) reduziert sich zu \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (Erstens befindet sich Kupfer im Oxidationszustand +2 und geht auf 0)

2) Wir ionisieren die Verbindungen und identifizieren Oxidations- und Reduktionsreaktionen einzeln:

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

Aluminium ist die Spezies, die oxidiert wird, während Kupfer die Spezies ist, die reduziert wird.

3) Dieser Schritt besteht darin, die ausgeglichenen Halbreaktionen zu schreiben:

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

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

4) Wenn wir beobachten, dass bei den Halbreaktionen nicht die gleiche Anzahl von Elektronen im Spiel ist, müssen wir sie also so ausgleichen, dass die auszutauschenden Ladungen in beiden gleich sind:

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

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

Im abstrakt:

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

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

5) Schließlich schreiben wir die globale ausgeglichene Reaktion als Summe der vorherigen Reaktionen:

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

Wir schreiben die um Gleichung oben mit den Originalverbindungen:

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

Es gibt zwei besondere Fälle, in denen die Reaktionen in sauren oder basischen Medien auftreten können. Für diese Fälle ist die Behandlung es ist etwas anders, da es die Zugabe von Spezies erfordert, die es ermöglichen, die Reaktion auszugleichen.

Im Fall des sauren Mediums müssen Sie eingeben Wasser für das Gleichgewicht von Sauerstoff und Wasserstoff und daher werden wir das Vorhandensein von Protonen (H+) sehen, die die Art des Mediums anzeigen. Während in einem basischen Medium die Zugabe von OH- (Hydroxyl) für das richtige Gleichgewicht erforderlich sein kann.

Schauen wir uns ein Beispiel an

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

In Gegenwart von Salpetersäure arbeiten wir in einem sauren Medium.

1) Zuerst identifizieren wir Oxidationsstufen:

• \(~{{S}^{-2}}\) wird oxidiert, indem es zu \({{S}^{+4}}\) übergeht (Erstens befindet sich der Schwefel in der Oxidationsstufe -2 und geht zu + über 4)

• \({{N}^{+5}}\) wird beim Übergang zu \({{N}^{+4}}\) reduziert (Zunächst befindet sich Stickstoff in der Oxidationsstufe +5 und geht zu +4 über)

2) Wir ionisieren die Verbindungen und identifizieren Oxidations- und Reduktionsreaktionen einzeln:

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

Schwefel ist die Spezies, die oxidiert wird, während Stickstoff die Spezies ist, die reduziert wird.

3) Wir schreiben die balancierten Halbreaktionen:

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

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

Wie zu sehen ist, war die Zugabe von Wasser in der Oxidationsreaktion für das richtige Gleichgewicht von Wasserstoff und Sauerstoff notwendig.

4) Wenn wir beobachten, dass bei den Halbreaktionen nicht die gleiche Anzahl von Elektronen im Spiel ist, müssen wir sie also so ausgleichen, dass die auszutauschenden Ladungen in beiden gleich sind:

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

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

5) Schließlich drücken wir die globale ausgewogene Reaktion als Antwort auf die Summe der angesprochenen Reaktionen aus:

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

Wir schreiben die vorherige Gleichung mit den ursprünglichen Verbindungen um, wobei wir berücksichtigen, dass es Arten gibt, wie H+, die sowohl in Reaktanten als auch in Produkten vorkommen und daher ein Teil von ihnen sind Abbrechen

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