คำจำกัดความของวิธีไอออน - อิเล็กตรอน (สมดุล)

ดิ กระบวนการ มีขั้นตอนต่างๆ ที่ต้องดำเนินการเพื่อสร้างสมดุลของสายพันธุ์ที่ถูกต้อง ขั้นตอนนี้สามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:

1) เขียน ปฏิกิริยาทั้งหมดที่เราต้องการสร้างสมดุล ในทางกลับกัน หากเป็นไปได้ ให้แยกแยะสปีชีส์ที่ประกอบเป็นสารประกอบและเขียนปฏิกิริยาใหม่ในรูปแบบไอออนิกด้วยสปีชีส์ที่มีประจุ

2) เขียนครึ่งปฏิกิริยาที่ประกอบขึ้นเป็นปฏิกิริยาโลก สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใส่สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในสองปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันและ เพื่อระบุ อันไหนคือ ออกซิเดชัน และการลดลง สำหรับสิ่งนี้เราต้องเข้าใจว่า สายพันธุ์ ที่สูญเสียอิเล็กตรอนและยังคงมีประจุบวก เพิ่มสถานะออกซิเดชัน ดังนั้นจึงเป็นปฏิกิริยาครึ่งออกซิเดชัน ในขณะเดียวกัน สปีชีส์ที่ได้รับอิเล็กตรอนจะลดสถานะออกซิเดชัน ดังนั้นจึงเป็นปฏิกิริยารีดักชันครึ่งหนึ่ง

3) เขียนครึ่งปฏิกิริยาที่สมดุลซึ่งหมายถึงการเติมอิเล็กตรอนในการเล่นและ หากจำเป็น ให้เขียนใหม่เพื่อให้มีเงินเดิมพันเท่ากันในแต่ละครั้ง อิเล็กตรอน สำหรับสิ่งนี้ อาจจำเป็นต้องหาค่าสัมประสิทธิ์ขั้นต่ำที่ยอมให้มีการปรับสมดุล

4) เขียนปฏิกิริยาทั่วโลกเป็นผลรวมของครึ่งปฏิกิริยาก่อนหน้า หากทำตามขั้นตอนข้างต้นอย่างถูกต้อง อิเล็กตรอนที่อยู่ด้านใดด้านหนึ่งของปฏิกิริยาจะถูกยกเลิก ในที่สุด ปฏิกิริยาก็สมดุล

ตัวอย่างทั่วไป

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

1) เราระบุสถานะออกซิเดชัน:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) ออกซิไดซ์เมื่อผ่านไปยัง \(A{{l}^{+3}}\) (อย่างแรก อะลูมิเนียมอยู่ในสถานะออกซิเดชัน 0 และไปที่ +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) ลดลงเป็น \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (อย่างแรก ทองแดงอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +2 และไปที่ 0)

2) เราแตกตัวเป็นไอออนสารประกอบและระบุปฏิกิริยาออกซิเดชันและการรีดักชันทีละรายการ:

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

อลูมิเนียมเป็นสายพันธุ์ที่ถูกออกซิไดซ์ในขณะที่ทองแดงเป็นสายพันธุ์ที่ถูกรีดิวซ์

3) ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยการเขียนครึ่งปฏิกิริยาที่สมดุล:

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

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

4) ถ้าเราสังเกต ครึ่งปฏิกิริยาไม่เกี่ยวข้องกับจำนวนอิเล็กตรอนในการเล่นเท่ากัน ดังนั้น เราต้องทำให้สมดุลเพื่อให้ประจุที่จะแลกเปลี่ยนในทั้งสองมีค่าเท่ากัน:

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

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

ใน บทคัดย่อ:

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

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

5) สุดท้าย เราจะเขียนปฏิกิริยาที่สมดุลทั่วโลก เป็นผลรวมของปฏิกิริยาก่อนหน้า:

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

เราเขียน .ใหม่ สมการ ข้างต้นด้วยส่วนผสมดั้งเดิม:

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

มีสองกรณีโดยเฉพาะ ซึ่งปฏิกิริยาอาจเกิดขึ้นในตัวกลางที่เป็นกรดหรือด่าง สำหรับกรณีเหล่านั้น การรักษา มันค่อนข้างแตกต่างกันเนื่องจากต้องมีการเพิ่มสายพันธุ์ที่ช่วยให้ปฏิกิริยาเท่ากัน

ในกรณีของสื่อที่เป็นกรด คุณต้องป้อน น้ำ เพื่อความสมดุลของออกซิเจนและไฮโดรเจน ดังนั้น เราจะเห็นการมีอยู่ของโปรตอน (H+) ที่จะบ่งบอกชนิดของตัวกลาง ในขณะที่ในสื่อพื้นฐาน อาจจำเป็นต้องเติม OH- (ไฮดรอกซิล) เพื่อการปรับสมดุลที่ถูกต้อง

มาดูตัวอย่างกัน

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

ในที่ที่มีกรดไนตริก เรากำลังทำงานในตัวกลางที่เป็นกรด

1) ก่อนอื่นเราจะระบุสถานะออกซิเดชัน:

• \(~{{S}^{-2}}\) ถูกออกซิไดซ์โดยผ่านไปยัง \({{S}^{+4}}\) (ประการแรก กำมะถันอยู่ในสถานะออกซิเดชัน -2 และผ่านไปยัง + 4)

• \({{N}^{+5}}\) จะลดลงเมื่อส่งผ่านไปยัง \({{N}^{+4}}\) (อย่างแรก ไนโตรเจนอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +5 และผ่านไปยัง + 4)

2) เราแตกตัวเป็นไอออนสารประกอบและระบุปฏิกิริยาออกซิเดชันและการรีดักชันทีละรายการ:

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

กำมะถันเป็นสายพันธุ์ที่ถูกออกซิไดซ์ในขณะที่ไนโตรเจนเป็นสายพันธุ์ที่ถูกรีดิวซ์

3) เราเขียนครึ่งปฏิกิริยาที่สมดุล:

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

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

ดังที่เห็นได้ชัดเจน การเติมน้ำเป็นสิ่งจำเป็นในปฏิกิริยาออกซิเดชันเพื่อความสมดุลที่ถูกต้องของไฮโดรเจนและออกซิเจน

4) ถ้าเราสังเกต ครึ่งปฏิกิริยาไม่เกี่ยวข้องกับจำนวนอิเล็กตรอนในการเล่นเท่ากัน ดังนั้น เราต้องทำให้สมดุลเพื่อให้ประจุที่จะแลกเปลี่ยนในทั้งสองมีค่าเท่ากัน:

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

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

5) สุดท้ายนี้ เราแสดงปฏิกิริยาที่สมดุลทั่วโลก เพื่อตอบสนองต่อผลรวมของปฏิกิริยาที่กล่าวถึง:

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

เราเขียนสมการก่อนหน้านี้ใหม่ด้วยสารประกอบเดิมโดยพิจารณาว่ามีสปีชีส์ เช่น H+ ซึ่งปรากฏอยู่ในทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ดังนั้น ส่วนหนึ่งจึงเป็น ยกเลิก

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