Definizione del metodo ione-elettrone (bilancia)

Il metodo Ha una serie di passaggi che devono essere eseguiti per stabilire un corretto equilibrio della specie. Questa procedura può essere suddivisa nelle seguenti fasi:

1) Scrivere l'intera reazione che desideriamo bilanciare. A sua volta, se possibile, distinguere le specie che compongono i composti e riscrivere la reazione nella sua forma ionica, con le specie cariche.

2) Scrivi le semireazioni che compongono la reazione globale. Ciò comporta mettere i reagenti e i prodotti in due diverse semireazioni e per identificare quale è il ossidazione e quale di loro la riduzione. Per questo, dobbiamo capire che il specie che perde elettroni e rimane caricato positivamente, aumenta il suo stato di ossidazione, quindi è la semireazione di ossidazione. Nel frattempo, la specie che guadagna elettroni diminuisce il suo stato di ossidazione, quindi è la semireazione di riduzione.

3) Scrivi le semireazioni bilanciate, questo implica completare con gli elettroni in gioco e, Se necessario, riscrivili in modo che in ciascuno sia in gioco la stessa somma di denaro. elettroni. Per questo, potrebbe essere necessario trovare un coefficiente minimo che consenta l'equalizzazione.

4) Scrivi la reazione globale come somma delle semireazioni precedenti. Se i passaggi precedenti sono stati eseguiti correttamente, gli elettroni su entrambi i lati della reazione dovrebbero annullarsi. Infine, la reazione è equilibrata.

Esempio tipico

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

1) Identifichiamo gli stati di ossidazione:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) si ossida quando passa a \(A{{l}^{+3}}\) (In primo luogo, l'alluminio è in uno stato di ossidazione 0 e va a +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) si riduce a \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (In primo luogo, il rame è in uno stato di ossidazione +2 e va a 0)

2) Ionizziamo i composti e identifichiamo singolarmente le reazioni di ossidazione e riduzione:

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

L'alluminio è la specie che viene ossidata, mentre il rame è la specie che viene ridotta.

3) Questo passaggio consiste nello scrivere le semireazioni bilanciate:

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

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

4) Se osserviamo, le semireazioni non coinvolgono lo stesso numero di elettroni in gioco, quindi dobbiamo bilanciarle in modo tale che le cariche da scambiare in entrambe siano uguali:

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

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

In astratto:

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

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

5) Infine, scriveremo la reazione bilanciata globale, come somma delle reazioni precedenti:

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

Riscriviamo il equazione sopra con i composti originali:

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

Ci sono due casi particolari, in cui le reazioni possono verificarsi in mezzi acidi o basici. Per quei casi, il trattamento è alquanto diverso poiché richiede l'aggiunta di specie che consentano di equalizzare la reazione.

Nel caso del mezzo acido, devi inserire Acqua per il bilancio di ossigeni e idrogeni e, quindi, vedremo la presenza di protoni (H+) che indicheranno il tipo di mezzo. Mentre, in un mezzo basico, può essere necessaria l'aggiunta di OH- (idrossile) per il corretto bilanciamento.

Diamo un'occhiata a un esempio

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

In presenza di acido nitrico si lavora in ambiente acido.

1) Per prima cosa identificheremo gli stati di ossidazione:

• \(~{{S}^{-2}}\) viene ossidato passando a \({{S}^{+4}}\) (In primo luogo, lo zolfo è nello stato di ossidazione -2 e passa a + 4)

• \({{N}^{+5}}\) viene ridotto quando si passa a \({{N}^{+4}}\) (In primo luogo, l'azoto è nello stato di ossidazione +5 e passa a + 4)

2) Ionizziamo i composti e identifichiamo singolarmente le reazioni di ossidazione e riduzione:

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

Lo zolfo è la specie che viene ossidata, mentre l'azoto è la specie che viene ridotta.

3) Scriviamo le semireazioni bilanciate:

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

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

Come si può vedere, l'aggiunta di acqua era necessaria nella reazione di ossidazione per il corretto equilibrio di idrogeni e ossigeni.

4) Se osserviamo, le semireazioni non coinvolgono lo stesso numero di elettroni in gioco, quindi dobbiamo bilanciarle in modo tale che le cariche da scambiare in entrambe siano uguali:

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

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

5) Infine, esprimiamo la reazione equilibrata globale, in risposta alla somma delle reazioni affrontate:

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

Riscriviamo l'equazione precedente con i composti originali, tenendo conto che ci sono specie, come H+, che compaiono sia nei reagenti che nei prodotti e, quindi, parte di essi lo sono Annulla

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