Opredelitev ionsko-elektronske metode (ravnotežje)

The metoda Ima vrsto korakov, ki jih je treba izvesti, da se vzpostavi pravilno ravnovesje vrste. Ta postopek lahko razdelimo na naslednje stopnje:

1) piši celotno reakcijo želimo uravnotežiti. Po drugi strani, če je mogoče, ločite vrste, ki sestavljajo spojine, in prepišite reakcijo v njeni ionski obliki z nabitimi vrstami.

2) Napiši polovične reakcije, ki sestavljajo globalno reakcijo. To vključuje dajanje reaktantov in produktov v dve različni polovični reakciji in identificirati kateri je oksidacija in kateri od njih zmanjšanje. Za to moramo razumeti, da vrste ki izgubi elektrone in ostane pozitivno nabit, poveča svoje oksidacijsko stanje, zato je oksidacijska polovična reakcija. Medtem vrsta, ki pridobi elektrone, zmanjša svoje oksidacijsko stanje, zato gre za redukcijsko polovično reakcijo.

3) Zapišite uravnotežene polovične reakcije, to pomeni dokončanje z elektroni v igri in, Če je potrebno, jih prepišite tako, da bo v vsakem od njih ogrožena enaka količina denarja. elektronov. Za to bo morda treba najti minimalni koeficient, ki omogoča izravnavo.

4) Zapiši globalno reakcijo kot vsoto prejšnjih polovičnih reakcij. Če so bili zgornji koraki izvedeni pravilno, bi morali elektroni na obeh straneh reakcije preklicati. Končno je reakcija uravnotežena.

Tipičen primer

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

1) Identificiramo oksidacijska stanja:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oksidira pri prehodu v \(A{{l}^{+3}}\) (Najprej je aluminij v stanju oksidacije 0 in gre na +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) se zmanjša na \(C{{u}_{\left( s \right)}}) (Najprej, baker je v stanju oksidacije +2 in gre na 0)

2) Ioniziramo spojine in identificiramo oksidacijske in redukcijske reakcije posamezno:

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

Aluminij je vrsta, ki se oksidira, medtem ko je baker vrsta, ki se reducira.

3) Ta korak je sestavljen iz pisanja uravnoteženih polovičnih reakcij:

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

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

4) Če opazimo, polovične reakcije ne vključujejo enakega števila elektronov v igri, zato jih moramo uravnotežiti tako, da sta naboja, ki se izmenjujeta v obeh, enaka:

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

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

V povzetek:

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

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

5) Na koncu bomo zapisali globalno uravnoteženo reakcijo kot vsoto prejšnjih reakcij:

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

Ponovno napišemo enačba zgoraj z originalnimi spojinami:

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

Obstajata dva posebna primera, ko se reakcije lahko pojavijo v kislih ali bazičnih medijih. Za te primere, zdravljenje je nekoliko drugačen, saj zahteva dodajanje vrst, ki omogočajo izenačitev reakcije.

V primeru kislega medija morate vstopiti Voda za ravnovesje kisika in vodika in zato bomo videli prisotnost protonov (H+), ki bodo kazali na vrsto medija. Medtem ko je v osnovnem mediju morda potreben dodatek OH- (hidroksila) za pravilno uravnoteženje.

Poglejmo primer

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

V prisotnosti dušikove kisline delamo v kislem mediju.

1) Najprej bomo identificirali oksidacijska stanja:

• \(~{{S}^{-2}}\) se oksidira s prehodom v \({{S}^{+4}}\) (Najprej je žveplo v oksidacijskem stanju -2 in preide v + 4)

• \({{N}^{+5}}\) se zmanjša pri prehodu na \({{N}^{+4}}\) (Najprej je dušik v oksidacijskem stanju +5 in preide na +4)

2) Ioniziramo spojine in identificiramo oksidacijske in redukcijske reakcije posamezno:

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

Žveplo je vrsta, ki se oksidira, medtem ko je dušik vrsta, ki se reducira.

3) Zapišemo uravnotežene polovične reakcije:

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

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

Kot je razvidno, je bil dodatek vode v oksidacijski reakciji nujen za pravilno ravnovesje vodika in kisika.

4) Če opazimo, polovične reakcije ne vključujejo enakega števila elektronov v igri, zato jih moramo uravnotežiti tako, da sta naboja, ki se izmenjujeta v obeh, enaka:

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

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

5) Na koncu izrazimo globalno uravnoteženo reakcijo kot odgovor na vsoto obravnavanih reakcij:

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

Prejšnjo enačbo prepišemo z izvirnimi spojinami, pri čemer upoštevamo, da obstajajo vrste, kot je H+, ki se pojavljajo tako v reaktantih kot v produktih in so zato del njih prekliči

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