Molti processi chimici hanno luogo con un cambiamento negli stati di ossidazione degli atomi che formano i composti reagenti. La scrittura di equazioni per reazioni di tipo redox è spesso accompagnata da difficoltà nel disporre i coefficienti davanti a ciascuna formula di sostanze. A tal fine, sono state sviluppate tecniche relative al bilancio elettronico o elettrone-ione della distribuzione della carica. L'articolo descrive in dettaglio il secondo modo di scrivere le equazioni.
Metodo di semi-reazione, entità
È anche chiamato equilibrio elettrone-ioni della distribuzione dei fattori coefficienti. Il metodo si basa sullo scambio di particelle con carica negativa tra anioni o cationi in mezzi disciolti con diversi valori di pH.
Nelle reazioni degli elettroliti di tipo ossidante e riducente sono coinvolti ioni con carica negativa o positiva. Equazioni ioniche-molecolaritipi, basati sul metodo delle semi-reazioni, dimostrano chiaramente l'essenza di ogni processo.
Per formare un equilibrio, una designazione speciale di elettroliti di un legame forte viene utilizzata come particelle ioniche e composti deboli, gas e precipitazioni sotto forma di molecole non dissociate. Come parte dello schema, è necessario indicare le particelle in cui cambia il grado della loro ossidazione. Per determinare il mezzo solvente nell'equilibrio, acido (H+), alcalino (OH-) e neutro (H2O) condizioni.
A cosa serve?
In OVR, il metodo della semireazione ha lo scopo di scrivere equazioni ioniche separatamente per i processi ossidativi e di riduzione. Il saldo finale sarà la loro somma.
Passaggi di esecuzione
Il metodo della semireazione ha le sue peculiarità di scrittura. L'algoritmo include le seguenti fasi:
- Il primo passo è scrivere le formule di tutti i reagenti. Ad esempio:
H2S + KMnO4 + HCl
- Poi bisogna stabilire la funzione, da un punto di vista chimico, di ogni processo costituente. In questa reazione, KMnO4 agisce come agente ossidante, H2S è un agente riducente e HCl definisce un ambiente acido.
- Il terzo passo è scrivere da una nuova riga le formule dei composti che reagiscono ionici con un forte potenziale elettrolitico, i cui atomi hanno un cambiamento nei loro stati di ossidazione. In questa interazione, MnO4- agisce come agente ossidante, H2S èreagente riducente e H+ o catione ossonio H3O+ determina l'ambiente acido. I composti elettrolitici gassosi, solidi o deboli sono espressi da formule molecolari intere.
Conoscendo i componenti iniziali, prova a determinare quali reagenti ossidanti e riducenti avranno rispettivamente forme ridotte e ossidate. A volte le sostanze finali sono già impostate nelle condizioni, il che rende il lavoro più facile. Le seguenti equazioni indicano la transizione di H2S (solfuro di idrogeno) a S (zolfo) e l'anione MnO4 -a Mn cation2+.
Per bilanciare le particelle atomiche nelle sezioni sinistra e destra, al mezzo acido viene aggiunto il catione di idrogeno H+ o l'acqua molecolare. Gli ioni idrossido OH- o H2O.
vengono aggiunti alla soluzione alcalina
MnO4-→ Mn2+
In soluzione, un atomo di ossigeno dagli ioni manganato insieme a H+ formano molecole d'acqua. Per equalizzare il numero di elementi, l'equazione è scritta come segue: 2O + Mn2+.
Poi viene effettuato il bilanciamento elettrico. Per fare ciò, considera l'importo totale delle spese nella sezione di sinistra, risulta +7, quindi nella parte destra risulta +2. Per bilanciare il processo, alle sostanze di partenza vengono aggiunte cinque particelle negative: 8H+ + MnO4-+ 5e - → 4H2O + Mn2+. Ciò si traduce in una semireazione di riduzione.
Ora segue il processo di ossidazione per equalizzare il numero di atomi. Per questo, sul lato destroaggiungi cationi idrogeno: H2S → 2H+ + S.
Dopo che le cariche sono state equalizzate: H2S -2e- → 2H+ + S. Si può vedere che due particelle negative vengono asportate dai composti di partenza. Risulta la semireazione del processo ossidativo.
Scrivi entrambe le equazioni in una colonna e pareggia le spese date e ricevute. Secondo la regola per la determinazione dei multipli più piccoli, viene selezionato un moltiplicatore per ogni semireazione. L'equazione di ossidazione e riduzione viene moltiplicata per essa.
Ora puoi sommare i due equilibri sommando i lati sinistro e destro e riducendo il numero di particelle di elettroni.
8H+ + MnO4- + 5e-→ 4H2O + Mn2+ |2
H2S -2e- → 2H+ + S |5
16H+ + 2MnO4- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 10H+ + 5S
Nell'equazione risultante, puoi ridurre il numero H+ di 10: 6H+ + 2MnO4 - + 5H2S → 8H2O + 2Mn 2+ + 5S.
Verifica della correttezza del bilancio ionico contando il numero di atomi di ossigeno prima e dopo la freccia, che è pari a 8. È inoltre necessario verificare le cariche della parte finale e iniziale del bilancio: (+6) + (-2)=+4. Se tutto corrisponde, allora è corretto.
Il metodo della semireazione termina con il passaggio dalla notazione ionica all'equazione molecolare. Per ogni anionico eparticella cationica del lato sinistro della bilancia, viene selezionato uno ione opposto in carica. Quindi vengono trasferiti sul lato destro, nella stessa quantità. Ora gli ioni possono essere combinati in molecole intere.
6H+ + 2MnO4- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 5S
6Cl- + 2K+ → 6Cl- + 2K +
H2S + KMnO4 + 6HCl → 8H2O + 2MnCl 2 + 5S + 2KCl.
È possibile applicare il metodo delle semireazioni, il cui algoritmo si riduce alla scrittura di un'equazione molecolare, insieme alla scrittura di bilanci di tipo elettronico.
Determinazione degli agenti ossidanti
Questo ruolo appartiene a particelle ioniche, atomiche o molecolari che accettano elettroni caricati negativamente. Le sostanze che si ossidano subiscono una riduzione delle reazioni. Hanno una carenza elettronica che può essere facilmente colmata. Tali processi includono semireazioni redox.
Non tutte le sostanze hanno la capacità di accettare elettroni. I forti agenti ossidanti includono:
- rappresentanti alogeni;
- acido come nitrico, selenico e solforico;
- permanganato di potassio, dicromato, manganato, cromato;
- ossidi di manganese e piombo tetravalenti;
- argento e oro ionico;
- composti di ossigeno gassoso;
- Rame bivalente e ossidi d'argento monovalenti;
- componenti salini contenenti cloro;
- vodka reale;
- perossido di idrogeno.
Determinazione degli agenti riducenti
Questo ruolo appartiene alle particelle ioniche, atomiche o molecolari che emettono una carica negativa. Nelle reazioni, le sostanze riducenti subiscono un'azione ossidante quando gli elettroni vengono eliminati.
Le proprietà restaurative hanno:
- rappresentanti di molti metalli;
- composti tetravalenti di zolfo e acido solfidrico;
- acidi alogenati;
- solfati di ferro, cromo e manganese;
- cloruro bivalente di stagno;
- Reagenti contenenti azoto come acido nitroso, ossido bivalente, ammoniaca e idrazina;
- carbonio naturale e suo ossido bivalente;
- molecole di idrogeno;
- acido fosforoso.
Vantaggi del metodo elettrone-ione
Per scrivere reazioni redox, il metodo della semireazione viene utilizzato più spesso del bilanciamento elettronico.
Ciò è dovuto ai vantaggi del metodo elettrone-ione:
- Quando scrivi un'equazione, considera gli ioni e i composti reali che esistono nella soluzione.
- All'inizio potresti non avere informazioni sulle sostanze risultanti, queste vengono determinate nelle fasi finali.
- I dati sul grado di ossidazione non sono sempre necessari.
- Grazie al metodo, puoi scoprire il numero di elettroni che partecipano alle semireazioni, come cambia il pH della soluzione.
- Singolaritàprocessi e la struttura delle sostanze risultanti.
Mezze reazioni in soluzione acida
L'esecuzione di calcoli con un eccesso di ioni idrogeno obbedisce all'algoritmo principale. Il metodo delle semireazioni in un mezzo acido inizia con la registrazione delle parti costituenti di qualsiasi processo. Quindi sono espressi sotto forma di equazioni della forma ionica con l'equilibrio della carica atomica ed elettronica. I processi di natura ossidante e riducente sono registrati separatamente.
Per equalizzare l'ossigeno atomico nella direzione delle reazioni con il suo eccesso, vengono introdotti cationi di idrogeno. La quantità di H+ dovrebbe essere sufficiente per ottenere acqua molecolare. Nella direzione della mancanza di ossigeno, H2O.
Quindi esegui l'equilibrio di atomi di idrogeno ed elettroni.
Riassumono le parti delle equazioni prima e dopo la freccia con la disposizione dei coefficienti.
Riduci ioni e molecole identiche. Le particelle anioniche e cationiche mancanti vengono aggiunte ai reagenti già registrati nell'equazione complessiva. Il loro numero dopo e prima della freccia deve corrispondere.
L'equazione OVR (metodo della semireazione) è considerata soddisfatta quando si scrive un'espressione pronta di una forma molecolare. Ogni componente deve avere un certo moltiplicatore.
Esempi per ambienti acidi
L'interazione del nitrito di sodio con l'acido cloridrico porta alla produzione di nitrato di sodio e acido cloridrico. Per disporre i coefficienti viene utilizzato il metodo delle semireazioni, esempi di scrittura di equazioniassociato all'indicazione di un ambiente acido.
NaNO2 + HClO3 → NaNO3 + HCl
ClO3- + 6H+ + 6e- → 3H2O + Cl- |1
NO2- + H2O – 2e- → NO3- +2H+ |3
ClO3- + 6H+ + 3H2 O + 3NO2- → 3H2O + Cl - + 3NO3- +6H+
ClO3- + 3NO2-→ Cl- + 3NO3-
3Na+ + H+ → 3Na+ + H +
3NaNO2 + HClO3 → 3NaNO3 + HCl.
In questo processo, dal nitrito si forma nitrato di sodio e dall'acido cloridrico si forma acido cloridrico. Lo stato di ossidazione dell'azoto cambia da +3 a +5 e la carica di cloro +5 diventa -1. Entrambi i prodotti non precipitano.
Semi-reazioni per mezzo alcalino
L'esecuzione di calcoli con un eccesso di ioni idrossido corrisponde ai calcoli per soluzioni acide. Il metodo delle semireazioni in un mezzo alcalino inizia anche con l'espressione delle parti costitutive del processo sotto forma di equazioni ioniche. Le differenze si osservano durante l'allineamento del numero di ossigeno atomico. Quindi, l'acqua molecolare viene aggiunta sul lato della reazione con il suo eccesso e gli anioni idrossido vengono aggiunti sul lato opposto.
Il coefficiente davanti alla molecola H2O mostra la differenza nella quantità di ossigeno dopo e prima della freccia, e per OH-ioni è raddoppiato. Durante l'ossidazioneun reagente che agisce come agente riducente rimuove gli atomi di O dagli anioni idrossile.
Il metodo delle semireazioni termina con i restanti passaggi dell'algoritmo, che coincidono con processi che hanno un eccesso di acidità. Il risultato finale è un'equazione molecolare.
Esempi alcalini
Quando lo iodio viene miscelato con idrossido di sodio, si formano ioduro di sodio e iodato, molecole d'acqua. Per ottenere l'equilibrio del processo, viene utilizzato il metodo della semireazione. Gli esempi di soluzioni alcaline hanno le loro specifiche associate all'equalizzazione dell'ossigeno atomico.
NaOH + I2 →NaI + NaIO3 + H2O
I + e- → I- |5
6OH- + I - 5e- → I- + 3H 2O + IO3- |1
I + 5I + 6OH- → 3H2O + 5I- + IO 3-
6Na+ → Na+ + 5Na+
6NaOH + 3I2 →5NaI + NaIO3 + 3H2O.
Il risultato della reazione è la scomparsa del colore viola dello iodio molecolare. C'è un cambiamento nello stato di ossidazione di questo elemento da 0 a -1 e +5 con la formazione di ioduro di sodio e iodato.
Reazioni in un ambiente neutro
Di solito questo è il nome dei processi che avvengono durante l'idrolisi dei sali con la formazione di una soluzione leggermente acida (con un pH da 6 a 7) o leggermente alcalina (con un pH da 7 a 8).
Il metodo della semireazione in un mezzo neutro è scritto in diversiopzioni.
Il primo metodo non tiene conto dell'idrolisi del sale. Il mezzo viene considerato neutro e l'acqua molecolare viene assegnata alla sinistra della freccia. In questa versione, una semireazione è considerata acida e l' altra come alcalina.
Il secondo metodo è adatto per processi in cui è possibile impostare il valore approssimativo del valore del pH. Quindi si considerano le reazioni per il metodo ione-elettrone in una soluzione alcalina o acida.
Esempio di ambiente neutro
Quando l'idrogeno solforato viene combinato con il bicromato di sodio in acqua, si ottiene un precipitato di idrossidi di zolfo, sodio e cromo trivalente. Questa è una reazione tipica per una soluzione neutra.
Na2Cr2O7 + H2 S +H2O → NaOH + S + Cr(OH)3
H2S - 2e- → S + H+ |3
7H2O + Cr2O72- + 6e- → 8OH- + 2Cr(OH)3 |1
7H2O +3H2S + Cr2O 72- → 3H+ +3S + 2Cr(OH)3 +8OH-. I cationi idrogeno e gli anioni idrossido si combinano per formare 6 molecole d'acqua. Possono essere rimossi sui lati destro e sinistro, lasciando l'eccesso davanti alla freccia.
H2O +3H2S + Cr2O 72- → 3S + 2Cr(OH)3 +2OH-
2Na+ → 2Na+
Na2Cr2O7 + 3H2 S +H2O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)3
Alla fine della reazione, un precipitato di idrossido di cromo blu e giallozolfo in soluzione alcalina con idrossido di sodio. Lo stato di ossidazione dell'elemento S con -2 diventa 0 e la carica di cromo con +6 diventa +3.
