Definicija ionsko-elektronske metode (ravnoteža)

The metoda Ima niz koraka koji se moraju provesti kako bi se uspostavila ispravna ravnoteža vrste. Ovaj postupak se može podijeliti u sljedeće faze:

1) Pisati cjelokupnu reakciju želimo uravnotežiti. Zauzvrat, ako je moguće, razlikuju vrste koje čine spojeve i prepišite reakciju u njezinom ionskom obliku, s nabijenim vrstama.

2) Napišite polu-reakcije koje čine globalnu reakciju. To uključuje stavljanje reaktanata i proizvoda u dvije različite polu-reakcije i prepoznati koji je oksidacija a koji od njih smanjenje. Za to moramo razumjeti da vrsta koji gubi elektrone i ostaje pozitivno nabijen, povećava svoje oksidacijsko stanje, dakle, to je polu-reakcija oksidacije. U međuvremenu, vrsta koja dobiva elektrone smanjuje svoje oksidacijsko stanje, pa je to polureakcija redukcije.

3) Napišite uravnotežene polu-reakcije, to podrazumijeva dovršavanje s elektronima u igri i, Ako je potrebno, prepišite ih tako da u svakoj bude isti iznos novca. elektrona. Za to će možda biti potrebno pronaći minimalni koeficijent koji omogućuje izjednačavanje.

4) Napišite globalnu reakciju kao zbroj prethodnih polureakcija. Ako su gornji koraci učinjeni ispravno, elektroni s obje strane reakcije trebali bi se poništiti. Konačno, reakcija je uravnotežena.

Tipičan primjer

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

1) Identificiramo oksidacijska stanja:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oksidira prilikom prijelaza na \(A{{l}^{+3}}\) (Prvo, aluminij je u stanju oksidacije 0 i ide na +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) se smanjuje na \(C{{u}_{\left( s \right)}}) (Prvo, bakar je u stanju oksidacije +2 i ide na 0)

2) Ioniziramo spojeve i pojedinačno identificiramo reakcije oksidacije i redukcije:

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

Aluminij je vrsta koja se oksidira, dok je bakar vrsta koja se reducira.

3) Ovaj korak se sastoji od pisanja uravnoteženih polureakcija:

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

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

4) Ako promatramo, polureakcije ne uključuju isti broj elektrona u igri, pa ih moramo uravnotežiti na takav način da su naboji koji će se zamijeniti u oba jednaki:

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

• \(3~x~(C{{u}^{+2}}_{\left( ac \right)}+2~{{e}^{-}}\do ~C{{u}_ {\lijevo(s \desno)}}^{0})~\) Smanjenje

U sažetak:

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

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

5) Na kraju ćemo zapisati globalnu uravnoteženu reakciju, kao zbroj prethodnih reakcija:

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

Prepisujemo jednadžba gore s izvornim spojevima:

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

Postoje dva posebna slučaja u kojima se reakcije mogu dogoditi u kiselom ili bazičnom mediju. Za te slučajeve, liječenje nešto je drugačije jer zahtijeva dodavanje vrsta koje omogućuju izjednačavanje reakcije.

U slučaju kiselog medija, morate ući Voda za ravnotežu kisika i vodika te ćemo stoga vidjeti prisutnost protona (H+) koji će ukazivati ​​na vrstu medija. Dok u bazičnom mediju može biti potreban dodatak OH- (hidroksila) za ispravno balansiranje.

Pogledajmo primjer

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

U prisutnosti dušične kiseline radimo u kiselom mediju.

1) Prvo ćemo identificirati oksidacijska stanja:

• \(~{{S}^{-2}}\) se oksidira prelaskom u \({{S}^{+4}}\) (Prvo, sumpor je u oksidacijskom stanju -2 i prelazi u + 4)

• \({{N}^{+5}}\) se smanjuje kada prijeđe na \({{N}^{+4}}\) (Prvo, dušik je u oksidacijskom stanju +5 i prelazi na +4)

2) Ioniziramo spojeve i pojedinačno identificiramo reakcije oksidacije i redukcije:

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

Sumpor je vrsta koja se oksidira, dok je dušik vrsta koja se reducira.

3) Zapisujemo uravnotežene polureakcije:

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

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

Kao što se može vidjeti, dodavanje vode bilo je potrebno u reakciji oksidacije za ispravnu ravnotežu vodika i kisika.

4) Ako promatramo, polureakcije ne uključuju isti broj elektrona u igri, pa ih moramo uravnotežiti na takav način da su naboji koji će se zamijeniti u oba jednaki:

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

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

5) Na kraju, izražavamo globalnu uravnoteženu reakciju, kao odgovor na zbroj reakcija:

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

Prepisujemo prethodnu jednadžbu s izvornim spojevima, uzimajući u obzir da postoje vrste, kao što je H+, koji se pojavljuju i u reaktantima i u produktima i, stoga, dio njih jesu otkazati

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