Az ion-elektron módszer meghatározása (egyensúly)

Az módszer Számos lépést kell végrehajtani a fajok megfelelő egyensúlyának megteremtése érdekében. Ez az eljárás a következő szakaszokra osztható:

1) Ír az egész reakciót, amelyet egyensúlyba kívánunk hozni. Lehetőség szerint különítse el a vegyületeket alkotó fajokat, és írja át a reakciót ionos formában, a töltött fajokkal.

2) Írja fel a globális reakciót alkotó félreakciókat! Ez azt jelenti, hogy a reagenseket és a termékeket két különböző félreakcióba helyezik, és azonosítani melyik az oxidáció és melyikük a csökkentés. Ehhez meg kell értenünk, hogy a faj amely elektronokat veszít és pozitív töltésű marad, növeli oxidációs állapotát, ezért ez az oxidációs félreakció. Eközben az elektronokat nyerő faj csökkenti az oxidációs állapotát, így ez a redukciós félreakció.

3) Írja fel a kiegyensúlyozott félreakciókat, ami azt jelenti, hogy a játékban lévő elektronokkal kell kiegészíteni, és Ha szükséges, írd át őket úgy, hogy mindegyikben ugyanannyi pénz forogjon kockán. elektronok. Ehhez meg kell találni egy minimális együtthatót, amely lehetővé teszi a kiegyenlítést.

4) Írja fel a globális reakciót az előző félreakciók összegeként! Ha a fenti lépéseket helyesen hajtottuk végre, a reakció mindkét oldalán lévő elektronoknak le kell vonulniuk. Végül a reakció kiegyenlítődik.

Tipikus példa

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

1) Azonosítjuk az oxidációs állapotokat:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oxidálódik, amikor átmegy \(A{{l}^{+3}}\)-ba (Először is, az alumínium oxidációs állapotban van 0 és +3-ra megy)

• \(C{{u}^{+2}}\) redukálódik \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) értékre (Először is, a réz oxidációs állapotban van +2 és 0-ra megy)

2) Ionizáljuk a vegyületeket, és egyenként azonosítjuk az oxidációs és redukciós reakciókat:

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

Az alumínium oxidálódik, míg a réz az, amely redukálódik.

3) Ez a lépés a kiegyensúlyozott félreakciók felírásából áll:

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

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

4) Ha megfigyeljük, a félreakciókban nem ugyanannyi elektron játszik szerepet, ezért ezeket úgy kell egyensúlyba hoznunk, hogy a felcserélendő töltések mindkettőben egyenlőek legyenek:

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

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

Ban ben absztrakt:

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

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

5) Végül a globális kiegyensúlyozott reakciót írjuk fel az előző reakciók összegeként:

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

Átírjuk a egyenlet fent az eredeti vegyületekkel:

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

Két olyan eset van, amikor a reakciók savas vagy bázikus közegben fordulhatnak elő. Azokra az esetekre a kezelés némileg eltér attól, hogy a reakciót kiegyenlítő anyagok hozzáadása szükséges.

Savas közeg esetén be kell írni Víz az oxigén és a hidrogén egyensúlyához, és ezért protonok (H+) jelenlétét fogjuk látni, amelyek jelzik a közeg típusát. Míg egy bázikus közegben OH- (hidroxil) hozzáadása szükséges lehet a helyes kiegyensúlyozáshoz.

Nézzünk egy példát

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

Salétromsav jelenlétében savas közegben dolgozunk.

1) Először azonosítjuk az oxidációs állapotokat:

• A \(~{{S}^{-2}}\) oxidálódik a \({{S}^{+4}}\)-re való áthaladással (Először is, a kén -2 oxidációs állapotban van, és átmegy + 4)

• A \({{N}^{+5}}\) lecsökken, amikor átmegy a \({{N}^{+4}}\) értékre (Először is, a nitrogén +5 oxidációs állapotban van, és átmegy + 4-re)

2) Ionizáljuk a vegyületeket, és egyenként azonosítjuk az oxidációs és redukciós reakciókat:

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

A kén az a faj, amely oxidálódik, míg a nitrogén az a faj, amely redukálódik.

3) Felírjuk a kiegyensúlyozott félreakciókat:

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

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

Amint látható, az oxidációs reakcióban víz hozzáadása szükséges a hidrogének és oxigének megfelelő egyensúlyához.

4) Ha megfigyeljük, a félreakciókban nem ugyanannyi elektron játszik szerepet, ezért ezeket úgy kell egyensúlyba hoznunk, hogy a felcserélendő töltések mindkettőben egyenlőek legyenek:

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

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

5) Végül kifejezzük a globális kiegyensúlyozott reakciót, válaszul a megcélzott reakciók összegére:

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

Az előző egyenletet átírjuk az eredeti vegyületekkel, figyelembe véve, hogy vannak fajok, mint például a H+, amelyek mind a reagensekben, mind a termékekben megjelennek, és ezért egy részük ilyen megszünteti

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