Ioni-elektroni-menetelmän määritelmä (tasapaino)

The menetelmä Siinä on useita vaiheita, jotka on suoritettava oikean lajin tasapainon saavuttamiseksi. Tämä menettely voidaan jakaa seuraaviin vaiheisiin:

1) Kirjoittaa koko reaktion, jonka haluamme tasapainottaa. Erottele vuorostaan, jos mahdollista, yhdisteet muodostavat lajit ja kirjoita reaktio uudelleen ionisessa muodossaan varautuneilla lajeilla.

2) Kirjoita puolireaktiot, jotka muodostavat globaalin reaktion. Tämä edellyttää lähtöaineiden ja tuotteiden saattamista kahteen eri puolireaktioon ja tunnistaa kumpi on hapettumista ja kumpi niistä vähentää. Tätä varten meidän on ymmärrettävä, että lajit joka menettää elektroneja ja pysyy positiivisesti varautuneena, lisää hapetusastettaan, joten se on hapettumisen puolireaktio. Samaan aikaan elektroneja saava laji alentaa hapetustilaansa, joten se on pelkistyspuolireaktio.

3) Kirjoita tasapainotetut puolireaktiot, mikä tarkoittaa, että elektronit täydentyvät pelissä ja Tarvittaessa kirjoita ne uudelleen siten, että jokaisessa pelissä on sama rahamäärä. elektroneja. Tätä varten voi olla tarpeen löytää minimikerroin, joka mahdollistaa tasauksen.

4) Kirjoita globaali reaktio aikaisempien puolireaktioiden summaksi. Jos yllä olevat vaiheet tehtiin oikein, reaktion kummallakin puolella olevien elektronien pitäisi kumota. Lopulta reaktio tasapainottuu.

Tyypillinen esimerkki

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

1) Tunnistamme hapetustilat:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) hapettuu siirtyessään kohtaan \(A{{l}^{+3}}\) (ensin, alumiini on hapetustilassa 0 ja menee kohtaan +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) pelkistyy arvoon \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (Ensinnäkin kupari on hapetustilassa +2 ja menee kohtaan 0)

2) Ionisoimme yhdisteet ja tunnistamme hapettumis- ja pelkistysreaktiot yksitellen:

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

Alumiini on laji, joka hapetetaan, kun taas kupari on laji, joka pelkistyy.

3) Tämä vaihe koostuu tasapainotettujen puolireaktioiden kirjoittamisesta:

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

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

4) Jos havaitsemme, puolireaktiot eivät sisällä samaa määrää elektroneja pelissä, joten meidän on tasapainotettava ne siten, että molemmissa vaihdettavat varaukset ovat yhtä suuret:

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

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

Sisään abstrakti:

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

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

5) Lopuksi kirjoitetaan globaali tasapainoinen reaktio aikaisempien reaktioiden summana:

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

Kirjoitamme uudelleen yhtälö yllä alkuperäisillä yhdisteillä:

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

On olemassa kaksi erityistapausta, joissa reaktiot voivat tapahtua happamassa tai emäksisessä väliaineessa. Niitä tapauksia varten hoitoon se on hieman erilainen, koska se vaatii sellaisten lajien lisäämistä, jotka mahdollistavat reaktion tasaamisen.

Jos kyseessä on hapan väliaine, sinun on syötettävä Vesi happien ja vetyjen tasapainoa varten, ja siksi näemme protonien (H+) läsnäolon, joka ilmaisee väliaineen tyypin. Vaikka emäksisessä väliaineessa OH- (hydroksyyli) -lisäystä saattaa vaatia oikea tasapainotus.

Katsotaanpa esimerkkiä

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

Typpihapon läsnä ollessa työskentelemme happamassa väliaineessa.

1) Ensin tunnistamme hapetustilat:

• \(~{{S}^{-2}}\) hapetetaan siirtymällä kohtaan \({{S}^{+4}}\) (Ensinnäkin rikki on hapetustilassa -2 ja siirtyy + 4)

• \({{N}^{+5}}\) pienenee, kun se siirtyy kohtaan \({{N}^{+4}}\) (Ensinnäkin typpi on hapetustilassa +5 ja siirtyy arvoon + 4)

2) Ionisoimme yhdisteet ja tunnistamme hapettumis- ja pelkistysreaktiot yksitellen:

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

Rikki on laji, joka hapetetaan, kun taas typpi on laji, joka pelkistyy.

3) Kirjoitamme tasapainotetut puolireaktiot:

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

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

Kuten voidaan nähdä, veden lisääminen oli välttämätöntä hapetusreaktiossa vedyn ja happien oikean tasapainon saavuttamiseksi.

4) Jos havaitsemme, puolireaktiot eivät sisällä samaa määrää elektroneja pelissä, joten meidän on tasapainotettava ne siten, että molemmissa vaihdettavat varaukset ovat yhtä suuret:

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

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

5) Lopuksi ilmaisemme maailmanlaajuisen tasapainoisen reaktion vastauksena käsiteltyjen reaktioiden summaan:

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

Kirjoitamme edellisen yhtälön uudelleen alkuperäisillä yhdisteillä ottaen huomioon, että on olemassa lajeja, kuten H+, joita esiintyy sekä lähtöaineissa että tuotteissa ja siksi osa niistä on peruuttaa

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