Definiția metodei ion-electron (balanță)

The metodă Are o serie de etape care trebuie efectuate pentru a stabili un echilibru corect al speciei. Această procedură poate fi împărțită în următoarele etape:

1) Scrie întreaga reacție pe care dorim să o echilibrăm. La rândul său, dacă este posibil, distingeți speciile care alcătuiesc compușii și rescrieți reacția în forma sa ionică, cu specia încărcată.

2) Scrieți semireacțiile care alcătuiesc reacția globală. Aceasta implică punerea reactanților și a produselor în două semireacții diferite și pentru a identifica care este cel oxidare si care dintre ele reducerea. Pentru aceasta, trebuie să înțelegem că specii care pierde electroni și rămâne încărcat pozitiv, își mărește starea de oxidare, prin urmare, este semireacția de oxidare. Între timp, specia care câștigă electroni își scade starea de oxidare, deci este semireacția de reducere.

3) Scrieți semireacțiile echilibrate, aceasta implică completarea cu electronii în joc și, Dacă este necesar, rescrie-le astfel încât să fie în joc aceeași sumă de bani în fiecare. electroni. Pentru aceasta, poate fi necesar să se găsească un coeficient minim care să permită egalizarea.

4) Scrieți reacția globală ca sumă a semireacțiilor anterioare. Dacă pașii de mai sus au fost executați corect, electronii de ambele părți ale reacției ar trebui să se anuleze. În cele din urmă, reacția este echilibrată.

Exemplu tipic

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

1) Identificăm stările de oxidare:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) se oxidează când trece la \(A{{l}^{+3}}\) (În primul rând, aluminiul este într-o stare de oxidare 0 și merge la +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) se reduce la \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (În primul rând, cuprul este într-o stare de oxidare +2 si merge la 0)

2) Ionizăm compușii și identificăm individual reacțiile de oxidare și reducere:

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

Aluminiul este specia care se oxidează, în timp ce cuprul este specia care se reduce.

3) Acest pas constă în scrierea semireacțiilor echilibrate:

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

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

4) Dacă observăm, semireacțiile nu implică același număr de electroni în joc, așa că trebuie să le echilibrăm în așa fel încât sarcinile de schimbat în ambele să fie egale:

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

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

În abstract:

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

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

5) În final, vom scrie reacția globală echilibrată, ca sumă a reacțiilor anterioare:

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

Rescriem ecuaţie mai sus cu compușii originali:

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

Există două cazuri particulare, în care reacțiile pot avea loc în medii acide sau bazice. Pentru acele cazuri, tratament este oarecum diferit deoarece necesită adăugarea de specii care să permită egalizarea reacției.

În cazul mediului acid, trebuie să intrați Apă pentru echilibrul oxigenului si hidrogenului si, prin urmare, vom observa prezenta protonilor (H+) care vor indica tipul de mediu. În timp ce, într-un mediu bazic, adăugarea de OH- (hidroxil) poate fi necesară pentru echilibrarea corectă.

Să ne uităm la un exemplu

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

În prezența acidului azotic lucrăm într-un mediu acid.

1) Mai întâi vom identifica stările de oxidare:

• \(~{{S}^{-2}}\) se oxidează prin trecerea la \({{S}^{+4}}\) (În primul rând, sulful este în stare de oxidare -2 și trece la + 4)

• \({{N}^{+5}}\) se reduce la trecerea la \({{N}^{+4}}\) (În primul rând, azotul este în stare de oxidare +5 și trece la + 4)

2) Ionizăm compușii și identificăm individual reacțiile de oxidare și reducere:

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

Sulful este specia care se oxidează, în timp ce azotul este specia care se reduce.

3) Scriem semireacțiile echilibrate:

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

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

După cum se poate observa, adăugarea de apă a fost necesară în reacția de oxidare pentru echilibrul corect al hidrogenului și oxigenului.

4) Dacă observăm, semireacțiile nu implică același număr de electroni în joc, așa că trebuie să le echilibrăm în așa fel încât sarcinile de schimbat în ambele să fie egale:

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

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

5) În final, exprimăm reacția globală echilibrată, ca răspuns la suma reacțiilor abordate:

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

Rescriem ecuația anterioară cu compușii originali, ținând cont că există specii, precum H+, care apar atât în ​​reactanți, cât și în produși și, prin urmare, o parte din aceștia sunt Anulare

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