Definitie van ion-elektronenmethode (balans)

De methode Het heeft een reeks stappen die moeten worden uitgevoerd om een ​​juiste balans van de soort vast te stellen. Deze procedure kan worden onderverdeeld in de volgende fasen:

1) Schrijven de hele reactie die we willen balanceren. Maak op zijn beurt, indien mogelijk, onderscheid tussen de soorten waaruit de verbindingen bestaan ​​en herschrijf de reactie in zijn ionische vorm, met de geladen soorten.

2) Schrijf de halfreacties op waaruit de globale reactie bestaat. Dit houdt in dat de reactanten en producten in twee verschillende halfreacties worden gebracht en te identificeren welke is de oxidatie en welke van hen de vermindering. Hiervoor moeten we begrijpen dat de soorten dat elektronen verliest en positief geladen blijft, verhoogt de oxidatietoestand, daarom is het de oxidatie-halfreactie. Ondertussen vermindert de soort die elektronen krijgt, zijn oxidatietoestand, dus het is de reductie-halfreactie.

3) Schrijf de gebalanceerde halfreacties, dit houdt in dat je de elektronen in het spel voltooit en, Herschrijf ze indien nodig, zodat er in elk ervan hetzelfde bedrag op het spel staat. elektronen. Hiervoor kan het nodig zijn om een ​​minimale coëfficiënt te vinden die egalisatie mogelijk maakt.

4) Schrijf de globale reactie als de som van de vorige halfreacties. Als de bovenstaande stappen correct zijn uitgevoerd, zouden de elektronen aan weerszijden van de reactie moeten annuleren. Ten slotte is de reactie in evenwicht.

typisch voorbeeld

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

1) We identificeren oxidatietoestanden:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) oxideert bij overgang naar \(A{{l}^{+3}}\) (Ten eerste bevindt aluminium zich in een staat van oxidatie 0 en gaat naar +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) reduceert tot \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (Ten eerste bevindt koper zich in een staat van oxidatie +2 en gaat naar 0)

2) We ioniseren de verbindingen en identificeren oxidatie- en reductiereacties afzonderlijk:

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

Aluminium is de soort die wordt geoxideerd, terwijl koper de soort is die wordt gereduceerd.

3) Deze stap bestaat uit het schrijven van de gebalanceerde halfreacties:

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

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

4) Als we waarnemen, hebben de halfreacties niet hetzelfde aantal elektronen in het spel, dus we moeten ze zo uitbalanceren dat de uit te wisselen ladingen in beide gelijk zijn:

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

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

In abstract:

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

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

5) Ten slotte zullen we de globale gebalanceerde reactie schrijven als de som van de vorige reacties:

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

We herschrijven de vergelijking hierboven met de originele verbindingen:

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

Er zijn twee specifieke gevallen waarin de reacties kunnen optreden in zure of basische media. Voor die gevallen is de behandeling het is enigszins anders omdat het de toevoeging van soorten vereist die het mogelijk maken de reactie gelijk te maken.

In het geval van het zure medium moet u invoeren: Water voor de balans van zuurstof en waterstof en daarom zullen we de aanwezigheid van protonen (H+) zien die het type medium aangeven. Terwijl in een basisch medium de toevoeging van OH- (hydroxyl) nodig kan zijn voor de juiste balans.

Laten we naar een voorbeeld kijken

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

In aanwezigheid van salpeterzuur werken we in een zuur milieu.

1) Eerst zullen we oxidatietoestanden identificeren:

• \(~{{S}^{-2}}\) wordt geoxideerd door naar \({{S}^{+4}}\) te gaan (Ten eerste is de zwavel in oxidatietoestand -2 en gaat naar + 4)

• \({{N}^{+5}}\) wordt gereduceerd bij overgang naar \({{N}^{+4}}\) (Ten eerste is stikstof in oxidatietoestand +5 en gaat naar + 4)

2) We ioniseren de verbindingen en identificeren oxidatie- en reductiereacties afzonderlijk:

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

Zwavel is de soort die wordt geoxideerd, terwijl stikstof de soort is die wordt gereduceerd.

3) We schrijven de gebalanceerde halfreacties:

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

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

Zoals te zien is, was de toevoeging van water nodig in de oxidatiereactie voor de juiste balans van waterstof en zuurstof.

4) Als we waarnemen, hebben de halfreacties niet hetzelfde aantal elektronen in het spel, dus we moeten ze zo uitbalanceren dat de uit te wisselen ladingen in beide gelijk zijn:

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

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

5) Ten slotte drukken we de globale evenwichtige reactie uit, in antwoord op de som van de behandelde reacties:

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

We herschrijven de vorige vergelijking met de oorspronkelijke verbindingen, rekening houdend met het feit dat er soorten zijn, zoals H+, die zowel in reactanten als in producten voorkomen en daarom is een deel daarvan annuleren

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