Визначення іонно-електронного методу (баланс)

The метод Він має ряд кроків, які необхідно виконати, щоб встановити правильний баланс видів. Цю процедуру можна розділити на наступні етапи:

1) Пишіть всю реакцію ми хочемо збалансувати. У свою чергу, якщо це можливо, розрізняйте види, які входять до складу сполук, і перепишіть реакцію в її іонній формі із зарядженими речовинами.

2) Напишіть напівреакції, з яких складається глобальна реакція. Це включає введення реагентів і продуктів у дві різні напівреакції і ідентифікувати який із них є окислення а які з них скорочення. Для цього ми повинні розуміти, що види який втрачає електрони і залишається позитивно зарядженим, збільшує ступінь окислення, отже, це напівреакція окислення. Між тим, речовина, яка отримує електрони, знижує ступінь окислення, тому це напівреакція відновлення.

3) Напишіть збалансовані напівреакції, це означає доповнення з електронами в грі та, Якщо потрібно, перепишіть їх так, щоб на кону в кожній була однакова сума грошей. електрони. Для цього може знадобитися знайти мінімальний коефіцієнт, який дозволяє вирівнювання.

4) Запишіть глобальну реакцію як суму попередніх напівреакцій. Якщо вищезгадані кроки були зроблені правильно, електрони по обидва боки реакції повинні припинитися. Нарешті, реакція збалансована.

Типовий приклад

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

1) Визначаємо ступені окислення:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) окислюється при переході до \(A{{l}^{+3}}\) (По-перше, алюміній знаходиться в стані окислення 0 і переходить до +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) зменшується до \(C{{u}_{\left( s \right)}}) (По-перше, мідь знаходиться в стані окислення +2 і переходить до 0)

2) Ми іонізуємо сполуки та визначаємо реакції окислення та відновлення окремо:

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

Алюміній окислюється, а мідь відновлюється.

3) Цей крок складається із запису збалансованих напівреакцій:

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

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

4) Якщо ми спостерігаємо, у напівреакціях не залучається однакова кількість електронів у грі, тому ми повинні збалансувати їх таким чином, щоб заряди, які підлягають обміну в обох, були рівними:

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

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

в абстрактний:

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

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

5) Нарешті, запишемо глобальну збалансовану реакцію, як суму попередніх реакцій:

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

Переписуємо рівняння вище з вихідними сполуками:

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

Існують два окремі випадки, коли реакції можуть відбуватися в кислому або основному середовищі. Для цих випадків лікування вона дещо інша, оскільки вимагає додавання видів, які дозволяють вирівнювати реакцію.

У разі кислого середовища необхідно ввести Вода для балансу кисню і водню і, отже, ми побачимо наявність протонів (H+), що вказуватиме на тип середовища. У той час як в основному середовищі може знадобитися додавання OH- (гідроксилу) для правильного балансування.

Давайте розглянемо приклад

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

У присутності азотної кислоти ми працюємо в кислому середовищі.

1) Спочатку визначимо ступені окислення:

• \(~{S}^{-2}}\) окислюється, переходячи до \({{S}^{+4}}\) (По-перше, Сірка перебуває в ступені окислення -2 і переходить до + 4)

• \({{N}^{+5}}\) зменшується при переході до \({{N}^{+4}}\) (По-перше, Нітроген знаходиться в ступені окислення +5 і переходить до +4)

2) Ми іонізуємо сполуки та визначаємо реакції окислення та відновлення окремо:

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

Сірка - це вид, який окислюється, а Нітроген - це вид, який відновлюється.

3) Запишемо збалансовані напівреакції:

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

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

Як видно, додавання води було необхідно в реакції окислення для правильного балансу водню і кисню.

4) Якщо ми спостерігаємо, у напівреакціях не залучається однакова кількість електронів у грі, тому ми повинні збалансувати їх таким чином, щоб заряди, які підлягають обміну в обох, були рівними:

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

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

5) Нарешті, ми висловлюємо глобальну збалансовану реакцію у відповідь на суму відповідних реакцій:

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

Переписуємо попереднє рівняння з вихідними сполуками, враховуючи, що є види, такі як H+, які присутні як в реагентах, так і в продуктах, і, отже, є їх частиною скасувати

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