- adımlar
- - Genel
- Reaktanların ve ürünlerin oksidasyon sayılarını kontrol edin
- Oksitleyici ve indirgen türleri tanımlayın
- Yarı tepkimeleri yazın ve atomları ve yükleri dengeleyin
- İyonik denklemin katsayılarını genel denkleme koyun
- - Asit ortamda denge
- - Temel ortamda denge
- Örnekler
- Egzersizler
- 1. Egzersiz
- Genel adımlar
- Temel ortamda denge
- Egzersiz 2
- Genel adımlar
- Asit ortamda denge
- Referanslar
Redoks dengeleme yöntemi , aksi takdirde bir baş ağrısı olur, redoks reaksiyonları, kimyasal denklem dengeleme sağlar biridir. Burada bir veya daha fazla tür elektron alışverişi yapar; Onları bağışlayan veya kaybedene oksitleyici tür, onları kabul eden veya kazanan tür ise indirgeyici tür olarak adlandırılır.
Bu yöntemde, mol başına kaç elektron kazandıklarını veya kaybettiklerini ortaya çıkardıklarından, bu türlerin yükseltgenme sayılarını bilmek önemlidir. Bu sayede denklemlerdeki elektronları reaktan veya ürünmüş gibi yazarak elektrik yüklerini dengelemek mümkündür.
Dengeleme sırasında üç ana karakterle birlikte bir redoks reaksiyonunun genel yarı reaksiyonları: H +, H2O ve OH-. Kaynak: Gabriel Bolívar.
Üst görüntü dosyası, ne kadar etkili elektronlar, e - reaktif olarak yerleştirildiği zaman, oksitleyici türlerin kazanç bunları; ve indirgen türler onları kaybettiğinde ürünler olarak. Bu tür denklemleri dengelemek için yükseltgenme ve yükseltgenme-indirgeme sayıları kavramlarına hakim olmak gerektiğine dikkat edin.
H + , H 2 O ve OH - türleri , reaksiyon ortamının pH'ına bağlı olarak redoks dengelemesine izin verir, bu yüzden bunları egzersizlerde bulmak çok yaygındır. Ortam asidik ise, H + 'ya başvururuz ; tam tersine orta temel ama eğer, o zaman OH kullanmak - dengelenmesi için.
Reaksiyonun doğası, ortamın pH'ının ne olması gerektiğini belirler. Bu nedenle, dengeleme asidik veya bazik bir ortam varsayılarak gerçekleştirilebilse de, son dengelenmiş denklem H + ve OH - iyonlarının gerçekten vazgeçilebilir olup olmadığını gösterecektir .
adımlar
- Genel
Reaktanların ve ürünlerin oksidasyon sayılarını kontrol edin
Aşağıdaki kimyasal denklemi varsayalım:
Cu (k) + AgNO 3 (sulu) → Cu (NO 3 ) 2 + Ag (k)
Bu, reaktanların oksidasyon sayılarında bir değişikliğin meydana geldiği bir redoks reaksiyonuna karşılık gelir:
Cu 0 (k) + Ag + NO 3 (sulu) → Cu 2+ (NO 3 ) 2 + Ag (k) 0
Oksitleyici ve indirgen türleri tanımlayın
Oksitleyici tür, indirgeyici türleri oksitleyerek elektron kazanır. Bu nedenle oksidasyon sayısı azalır: daha az pozitif hale gelir. Bu arada, indirgeyen türlerin oksidasyon sayısı elektron kaybettiği için artar: daha pozitif hale gelir.
Bu Cu geçtiği için nedenle, daha önceki tepkimede, bakır, oksitlenir 0 Cu + 2 ; ve gümüş, Ag + ' dan Ag 0'a gittikçe azalır . Bakır indirgeyici türdür ve gümüş oksitleyici türdür.
Yarı tepkimeleri yazın ve atomları ve yükleri dengeleyin
Hangi türlerin elektron kazandığını veya kaybettiğini belirleyerek, hem indirgeme hem de oksidasyon reaksiyonları için redoks yarı reaksiyonları yazılır:
Cu 0 → Cu 2+
Ag + → Ag 0
Bakır iki elektron kaybeder, gümüş ise bir tane kazanır. Elektronları her iki yarı tepkimeye yerleştiririz:
Cu 0 → Cu 2+ + 2e -
Ag + + e - → Ag 0
Her iki yarı tepkimede de yüklerin dengeli kaldığını unutmayın; ama eğer bir araya toplanırlarsa, maddenin korunumu yasası ihlal edilirdi: iki yarı tepkimede elektron sayısı eşit olmalıdır. Bu nedenle, ikinci denklem 2 ile çarpılır ve iki denklem eklenir:
(Cu 0 → Cu 2+ + 2e - ) x 1
(Ag + + e - → Ag 0 ) x 2
Cu 0 + 2Ag + + 2e - → Cu 2+ + 2Ag 0 + 2e -
Elektronlar birbirini götürür çünkü bunlar reaktanların ve ürünlerin yan tarafındadır:
Cu 0 + 2Ag + → Cu 2+ + 2Ag 0
Bu küresel iyonik denklemdir.
İyonik denklemin katsayılarını genel denkleme koyun
Son olarak, önceki denklemdeki stokiyometrik katsayılar ilk denkleme aktarılır:
Cu (k) + 2AgNO 3 (sulu) → Cu (NO 3 ) 2 + 2Ag (k)
2 iyodinin ile yerleştirilmiş olduğu Not 3 için bu tuz gümüş Ag gibidir + ve aynı Cu (NO ile olur 3 ) 2 . Sonunda bu denklem dengelenmezse, denemeye devam ederiz.
Önceki adımlarda önerilen denklem doğrudan deneme yanılma yoluyla dengelenebilirdi. Bununla birlikte, gerçekleşmesi için asidik (H + ) veya bazik (OH - ) ortama ihtiyaç duyan redoks reaksiyonları vardır . Bu olduğunda, ortamın nötr olduğu varsayılarak dengelenemez; az önce gösterildiği gibi (ne H + ne de OH - eklendi ).
Öte yandan, oksidasyon sayılarındaki değişikliklerin meydana geldiği atomların, iyonların veya bileşiklerin (çoğunlukla oksitler) yarı tepkimelerde yazıldığını bilmek uygundur. Bu, alıştırmalar bölümünde vurgulanacaktır.
- Asit ortamda denge
Ortam asit olduğunda, iki yarı tepkimede durdurmak gerekir. Bu sefer dengeleme yaparken oksijen ve hidrojen atomlarını ve ayrıca elektronları görmezden geliyoruz. Elektronlar sonunda dengelenecek.
Sonra, reaksiyonun daha az oksijen atomu olan tarafına, telafi etmek için su molekülleri ekliyoruz. Öte yandan, hidrojenleri H + iyonları ile dengeliyoruz . Ve son olarak, elektronları ekliyoruz ve daha önce ana hatlarıyla belirtilen genel adımları izleyerek devam ediyoruz.
- Temel ortamda denge
Ortam bazik olduğunda, asidik ortamda olduğu gibi küçük bir farkla ilerlenir: bu sefer daha fazla oksijenin olduğu tarafta, bu fazla oksijene eşit sayıda su molekülü yer alacaktır; ve diğer tarafta OH iyonları - hidrojenleri telafi etmek için.
Son olarak, elektronlar dengelenir, iki yarı reaksiyon eklenir ve genel iyonik denklemin katsayıları genel denkleme ikame edilir.
Örnekler
Aşağıdaki dengeli ve dengesiz redoks denklemleri, bu dengeleme yöntemini uyguladıktan sonra ne kadar değiştiklerini görmek için örnek olarak hizmet eder:
P 4 + ClO - → PO 4 3- + Cl - (dengesiz)
P 4 + 10 ClO - + 6 H 2 O → 4 PO 4 3- + 10 Cl - + 12 H + (dengeli asit ortamı)
P 4 + 10 ClO - + 12 OH - → 4 PO 4 3- + 10 Cl - + 6 H 2 O (dengeli temel ortam)
I 2 + KNO 3 → I - + KIO 3 + NO 3 - (dengesiz)
3I 2 + KNO 3 + 3H 2 O → 5I - + KIO 3 + NO 3 - + 6H + (dengeli asit ortamı)
Cr 2 O 2 7- + HNO 2 → Cr 3+ + NO 3 - (dengesiz)
3HNO 2 + 5H + + Cr 2 O 2 7- → 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O (dengeli asit ortamı)
Egzersizler
1. Egzersiz
Aşağıdaki denklemi temel ortamda dengeleyin:
I 2 + KNO 3 → I - + KIO 3 + NO 3 -
Genel adımlar
Oksitlendiğinden veya azaldığından şüphelendiğimiz türlerin yükseltgenme sayılarını yazarak başlıyoruz; bu durumda iyot atomları:
I 2 0 + KNO 3 → I - + KI 5+ O 3 + NO 3 -
İyotun oksitlendiğine ve aynı zamanda azaldığına dikkat edin, bu nedenle iki ilgili yarı reaksiyonunu yazmaya devam ediyoruz:
I 2 → I - ( tüketilen her I - 1 elektron için azalma )
I 2 → IO 3 - (oksidasyon, her IO 3 - 5 elektronu serbest bırakıldığında)
Oksidasyon yarı reaksiyonunda , iyot atomunu I 5+ olarak değil, anyon IO 3 - yerleştiririz . İyot atomlarını dengeleriz:
I 2 → 2I -
I 2 → 2IO 3 -
Temel ortamda denge
Şimdi oksijenli türe sahip olduğu için oksidasyon yarı reaksiyonunu bazik bir ortamda dengelemeye odaklanıyoruz. Ürün tarafına oksijen atomları ile aynı sayıda su molekülü ekliyoruz:
I 2 → 2IO 3 - + 6H 2 O
Ve sol tarafta hidrojenleri OH ile dengeliyoruz - :
I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O
Negatif yükleri dengelemek için iki yarı tepkimeyi yazıyoruz ve eksik elektronları ekliyoruz:
I 2 + 2e - → 2I -
I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O + 10e -
Her iki yarı tepkimedeki elektronların sayılarını eşitliyoruz ve ekliyoruz:
(I 2 + 2e - → 2I - ) x 10
(I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O + 10e - ) x 2
12I 2 + 24 OH - + 20e - → 20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O + 20e -
Elektronlar birbirini götürür ve küresel iyonik denklemi basitleştirmek için tüm katsayıları dörde böleriz:
(12I 2 + 24 OH - → 20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O) x ¼
3I 2 + 6OH - → 5I - + IO 3 - + 3H 2 O
Ve son olarak, iyonik denklemin katsayılarını ilk denklemde değiştiriyoruz:
3I 2 + 6OH - + KNO 3 → 5I - + KIO 3 + NO 3 - + 3H 2 O
Denklem zaten dengelenmiştir. Bu sonucu Örnek 2'deki asit ortamda dengeleme ile karşılaştırın.
Egzersiz 2
Asitli bir ortamda aşağıdaki denklemi dengeleyin:
Fe 2 O 3 + CO → Fe + CO 2
Genel adımlar
İkisinden hangisinin oksitlendiğini veya azaltıldığını bulmak için demir ve karbonun yükseltgenme sayılarına bakarız:
Fe 2 3+ O 3 + C 2+ O → Fe 0 + C 4+ O 2
Demir indirgenmiş ve onu oksitleyici tür haline getirmiştir. Bu arada, karbon, indirgeyici türler gibi davranarak oksitlendi. İlgili oksidasyon ve indirgeme için yarı reaksiyonlar şunlardır:
Fe 2 3+ O 3 → Fe 0 (tüketilen her Fe 3 elektronu için indirgeme)
CO → CO 2 (oksidasyon, her CO 2 2 elektronu serbest bırakıldığında)
Not biz oksit, Fe, bu 2 O 3 bu Fe içerdiğinden, 3+ yerine sadece Fe yerleştirilmesi yerine, 3+ . Oksijen dışında gerekli olan atomları dengeleriz:
Fe 2 O 3 → 2Fe
CO → CO 2
Ve dengeleme, her iki yarı reaksiyonda da asit ortamda gerçekleştirilir, çünkü arada oksijenli türler vardır.
Asit ortamda denge
Oksijenleri dengelemek için su ve ardından hidrojenleri dengelemek için H + ekliyoruz :
Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
6H + + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
CO + H 2 O → CO 2
CO + H 2 O → CO 2 + 2H +
Şimdi, yarı tepkimelerde yer alan elektronları yerleştirerek yükleri dengeliyoruz:
6H + + 6e - + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e -
Her iki yarı tepkimedeki elektron sayısını eşitliyoruz ve ekliyoruz:
(6H + + 6e - + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O) x 2
(CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e - ) x 6
12 H + + 12e - + 2Fe 2 O 3 + 6CO + 6H 2 O → 4Fe + 6H 2 O + 6CO 2 + 12H + + 12e -
Elektronları, H + iyonlarını ve su moleküllerini iptal ediyoruz :
2Fe 2 O 3 + 6CO → 4Fe + 6CO 2
Ancak bu katsayılar, denklemi daha da basitleştirmek için ikiye bölünebilir:
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2
Bu soru ortaya çıkıyor: bu denklem için redoks dengelemesi gerekli midir? Deneme ve yanılma yoluyla çok daha hızlı olurdu. Bu, bu reaksiyonun ortamın pH'ından bağımsız olarak ilerlediğini gösterir.
Referanslar
- Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Eylül 2019). Redoks Reaksiyonları Nasıl Dengelenir? Kurtarıldı: thinkco.com
- Ann Nguyen ve Luvleen Brar. (5 Haziran 2019). Redoks Reaksiyonlarını Dengeleme. Kimya LibreTexts. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
- Quimitube. (2012). Alıştırma 19: İki oksidasyon yarı reaksiyonlu bazik ortamda bir redoks reaksiyonunun ayarlanması. Quimitube.com'dan kurtarıldı
- St. Louis'deki Washington Üniversitesi. (Sf). Uygulama Problemleri: Redoks Reaksiyonları. Kimyadan kurtarıldı: chemistry.wustl.edu
- John Wiley & Sons. (2020 yılında). Redox Denklemleri Nasıl Dengelenir. Kurtarıldı: dummies.com
- Rubén Darío OG (2015). Kimyasal denklemlerin dengelenmesi. Kurtarıldı: aprendeenlinea.udea.edu.co