Jonų-elektronų metodo apibrėžimas (balansas)

The metodas Ji turi keletą veiksmų, kuriuos reikia atlikti, kad būtų nustatyta teisinga rūšių pusiausvyra. Šią procedūrą galima suskirstyti į šiuos etapus:

1) Rašyti visą reakciją, kurią norime subalansuoti. Savo ruožtu, jei įmanoma, atskirkite junginius sudarančias rūšis ir perrašykite reakciją jonine forma su įkrautomis rūšimis.

2) Parašykite pusines reakcijas, kurios sudaro pasaulinę reakciją. Tai apima reagentų ir produktų įtraukimą į dvi skirtingas pusines reakcijas ir identifikuoti kuris iš jų yra oksidacija ir kuris iš jų sumažinimas. Tam turime suprasti, kad rūšių kuris praranda elektronus ir lieka teigiamai įkrautas, padidina savo oksidacijos laipsnį, todėl tai yra oksidacijos pusinė reakcija. Tuo tarpu elektronus gaunanti rūšis sumažina savo oksidacijos būseną, taigi, tai yra redukcijos pusinė reakcija.

3) Parašykite subalansuotas pusines reakcijas, tai reiškia, kad žaidžiami elektronai ir Jei reikia, perrašykite juos taip, kad kiekviename būtų rizikuojama ta pačia pinigų suma. elektronų. Tam gali prireikti rasti minimalų koeficientą, leidžiantį išlyginti.

4) Užrašykite globalią reakciją kaip ankstesnių pusinių reakcijų sumą. Jei pirmiau minėti veiksmai buvo atlikti teisingai, elektronai abiejose reakcijos pusėse turėtų atšaukti. Galiausiai reakcija subalansuota.

Tipiškas pavyzdys

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

1) Mes nustatome oksidacijos būsenas:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oksiduojasi pereinant į \(A{{l}^{+3}}\) (pirma, aliuminis yra oksidacijos būsenos 0 ir pereina prie +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) sumažinama iki \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (Pirma, varis yra oksidacijos būsenoje +2 ir pereina į 0)

2) Junginius jonizuojame ir atskirai nustatome oksidacijos ir redukcijos reakcijas:

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

Aliuminis yra oksiduojamas, o varis yra redukuojama.

3) Šį žingsnį sudaro subalansuotų pusinių reakcijų rašymas:

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

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

4) Jei stebime, pusinės reakcijos nedalyvauja to paties skaičiaus elektronų žaidime, todėl turime jas subalansuoti taip, kad abiejuose apsikeistini krūviai būtų vienodi:

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

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

Į abstrakčiai:

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

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

5) Galiausiai parašysime visuotinę subalansuotą reakciją kaip ankstesnių reakcijų sumą:

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

Perrašome lygtis aukščiau su originaliais junginiais:

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

Yra du konkretūs atvejai, kai reakcijos gali vykti rūgštinėje arba šarminėje terpėje. Tais atvejais, gydymas ji šiek tiek skiriasi, nes reikia pridėti rūšių, kurios leidžia išlyginti reakciją.

Rūgštinės terpės atveju turite įvesti Vanduo deguonies ir vandenilio pusiausvyrai, todėl pamatysime, kad yra protonų (H+), kurie parodys terpės tipą. Nors pagrindinėje terpėje norint tinkamai subalansuoti, gali prireikti pridėti OH- (hidroksilo).

Pažiūrėkime į pavyzdį

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

Esant azoto rūgščiai dirbame rūgščioje terpėje.

1) Pirmiausia nustatysime oksidacijos būsenas:

• \(~{{S}^{-2}}\) oksiduojamas pereinant į \({{S}^{+4}}\) (Pirma, siera yra oksidacijos būsenoje -2 ir pereina į + 4)

• \({{N}^{+5}}\) sumažėja, kai pereina į \({{N}^{+4}}\) (Pirma, azotas yra oksidacijos būsenoje +5 ir pereina į + 4)

2) Junginius jonizuojame ir atskirai nustatome oksidacijos ir redukcijos reakcijas:

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

Siera yra oksiduojama rūšis, o azotas – redukuojama rūšis.

3) Rašome subalansuotas pusines reakcijas:

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

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

Kaip matyti, oksidacijos reakcijoje buvo būtina pridėti vandens, kad būtų užtikrintas teisingas vandenilio ir deguonies balansas.

4) Jei stebime, pusinės reakcijos nedalyvauja to paties skaičiaus elektronų žaidime, todėl turime jas subalansuoti taip, kad abiejuose apsikeistini krūviai būtų vienodi:

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

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

5) Galiausiai išreiškiame visuotinę subalansuotą reakciją, atsakydami į nurodytų reakcijų sumą:

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

Perrašome ankstesnę lygtį su pradiniais junginiais, atsižvelgdami į tai, kad yra rūšių, pvz., H+, kurių yra ir reagentuose, ir produktuose, todėl dalis jų yra atšaukti

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