Definicja metody jonowo-elektronowej (bilans)

The metoda Ma szereg kroków, które należy wykonać, aby ustalić prawidłową równowagę gatunkową. Procedurę tę można podzielić na następujące etapy:

1) Pisać całą reakcję chcemy zrównoważyć. Z kolei, jeśli to możliwe, rozróżnij rodzaje, które tworzą związki i przepisz reakcję w jej formie jonowej, z naładowanymi gatunkami.

2) Napisz połówkowe reakcje, które składają się na reakcję globalną. Wiąże się to z wprowadzeniem reagentów i produktów do dwóch różnych reakcji połówkowych i do identyfikacji który jest utlenianie a który z nich to redukcja. W tym celu musimy zrozumieć, że gatunek który traci elektrony i pozostaje naładowany dodatnio, zwiększa swój stan utlenienia, a zatem jest połówkową reakcją utleniania. Tymczasem gatunek, który zyskuje elektrony, obniża swój stan utlenienia, a więc jest to reakcja połówkowa redukcji.

3) Napisz zrównoważone reakcje połówkowe, co oznacza uzupełnienie z elektronami w grze i, Jeśli to konieczne, przepisz je tak, aby stawką w każdej była ta sama kwota. elektrony. W tym celu może być konieczne znalezienie minimalnego współczynnika, który umożliwia wyrównanie.

4) Zapisz reakcję globalną jako sumę poprzednich reakcji połówkowych. Jeśli powyższe kroki zostały wykonane poprawnie, elektrony po obu stronach reakcji powinny się anulować. Wreszcie reakcja jest zrównoważona.

Typowy przykład

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

1) Identyfikujemy stany utlenienia:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) utlenia się przy przejściu do \(A{{l}^{+3}}\) (Po pierwsze, aluminium jest w stanie utlenienia 0 i przechodzi do +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) redukuje się do \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (Po pierwsze, miedź jest w stanie utlenienia +2 i idzie do 0)

2) Jonizujemy związki i indywidualnie identyfikujemy reakcje utleniania i redukcji:

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

Aluminium jest gatunkiem utlenianym, podczas gdy miedź jest gatunkiem, który ulega redukcji.

3) Ten krok polega na zapisaniu zrównoważonych reakcji połówkowych:

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

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

4) Jeśli zaobserwujemy, że połówkowe reakcje nie angażują tej samej liczby elektronów w grze, więc musimy je zrównoważyć w taki sposób, aby wymieniane ładunki w obu były równe:

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

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

W abstrakcyjny:

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

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

5) Na koniec napiszemy globalną zrównoważoną reakcję, jako sumę poprzednich reakcji:

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

Przepisujemy równanie powyżej z oryginalnymi związkami:

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

Istnieją dwa szczególne przypadki, w których reakcje mogą zachodzić w środowisku kwaśnym lub zasadowym. W takich przypadkach leczenie jest nieco inny, ponieważ wymaga dodania związków, które umożliwiają wyrównanie reakcji.

W przypadku kwaśnego medium należy wpisać Woda dla bilansu tlenów i wodorów, a zatem zobaczymy obecność protonów (H+), które wskażą rodzaj ośrodka. Podczas gdy w podstawowym podłożu, dodanie grupy OH- (hydroksylowej) może być wymagane do prawidłowego zrównoważenia.

Spójrzmy na przykład

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

W obecności kwasu azotowego pracujemy w środowisku kwaśnym.

1) Najpierw zidentyfikujemy stany utlenienia:

• \(~{{S}^{-2}}\) utlenia się przechodząc do \({{S}^{+4}}\) (Po pierwsze, Siarka jest w stanie utlenienia -2 i przechodzi do + 4)

• \({{N}^{+5}}\) jest redukowany przy przejściu do \({{N}^{+4}}\) (Po pierwsze, azot jest w stanie utlenienia +5 i przechodzi do + 4)

2) Jonizujemy związki i indywidualnie identyfikujemy reakcje utleniania i redukcji:

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

Siarka jest gatunkiem utlenianym, podczas gdy azot jest gatunkiem, który ulega redukcji.

3) Zrównoważone reakcje połowiczne zapisujemy:

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

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

Jak widać, dodatek wody był niezbędny w reakcji utleniania dla prawidłowej równowagi wodorów i tlenów.

4) Jeśli zaobserwujemy, że połówkowe reakcje nie angażują tej samej liczby elektronów w grze, więc musimy je zrównoważyć w taki sposób, aby wymieniane ładunki w obu były równe:

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

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

5) Na koniec wyrażamy globalną zrównoważoną reakcję, w odpowiedzi na sumę reakcji, o których mowa:

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

Przepisujemy poprzednie równanie oryginalnymi związkami, biorąc pod uwagę, że istnieją gatunki, takie jak H+, które występują zarówno w reagentach, jak i produktach, a zatem część z nich to anulować

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