Cum să echilibrați reacțiile de oxidare

Ox Reducerea (Reducerea / Oxidarea) reacționează atunci când unul dintre reactanți este redus și celălalt este oxidat. Aceste procese se referă la transferul de electroni între elemente sau compuși și sunt desemnate prin valoarea Nox (număr de oxidare). În plus, un atom este oxidat atunci când crește și scade numărul de frecvențe atunci când acest număr scade. Reacțiile de oxidare sunt esențiale pentru funcțiile de bază ale vieții, cum ar fi fotosinteza și respirația. Echilibrarea acestora implică încă câțiva pași în legătură cu echilibrarea unei ecuații chimice comune

conținut

Pași
Partea 1identificarea unei reacții de oxidare
Partea 2echilibrarea unei reacții de oxidare într-o soluție neutră sau acidă
Partea 3echilibrarea unei reacții de oxidare într-o soluție bazică
Surse și cotatii

. Cel mai important pas este acela de a identifica dacă o astfel de reacție se produce sau nu.

pași

Partea 1
Identificarea unei reacții de oxidare

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 1

Studiați regulile de calcul Nox. Numărul de oxidare al unei specii (fiecare element al ecuației) reprezintă cantitatea de electroni care poate fi recepționată, pierdută sau împărțită cu un alt element în timpul procesului de legare. Există șapte reguli care ajută la determinarea acestei valori. Urmați-le în ordinea listată mai jos, iar în cazul în care există două conflicte, utilizați primul pentru a efectua ancheta.

Regula nr. 1: Fiecare atom are un Nox egal cu zero. De exemplu: Au = 0. Cl₂ are de asemenea Nox egal cu zero când este combinat cu un alt element.
Regula 2: numărul total de atomi ai tuturor atomilor dintr-o specie neutră este zero - într-un ion, la rândul său, este egal cu încărcarea ionică. Noxul moleculei ar trebui să fie nul, dar numărul fiecărui element al acelei molecule nu trebuie să fie prea. De exemplu: H₂Are Nox = 0, dar fiecare atom de hidrogen are un Nox de +1, în timp ce atomul de oxigen are -2. Ca ionul²⁺ are un Nox de +2.
Regula 3: Pentru compuși, metalele din grupa 1 au Nox = + 1 - cele ale grupului 2, +2.
Regula 4: Noxul de fluor este egal cu -1 atunci când elementul este într-un compus chimic.
Regula # 5: Noxul de hidrogen este egal cu +1 când elementul este într-un compus chimic.
Regula # 6: Oxigenul Nox este egal cu -2 atunci când elementul este într-un compus chimic.
Regula # 7: două elemente la compuși în care cel puțin unul este un metal, cele aparținând grupului 15 au grupa Nox = 16 -3, -2 egal cu cei care aparțin grupei 17, egal cu -1 .

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 2

Separați reacția în două reacții pe jumătate. Deși, teoretic, reacțiile pe jumătate rămân reacții, puteți separa o reacție completă în două jumătăți pentru a determina dacă există o reducere mai ușoară. Pentru a face acest lucru, luați primul reactiv și scrieți-l ca o jumătate de reacție, produsul conținând elementul unui astfel de reactiv. Apoi faceți același lucru cu al doilea reactiv.

De exemplu: reacția Fe + V₂₃ ---> Credință₂₃ + VO pot fi separate în următoarele reacții pe jumătate:
- Credință ---> Credință₂₃
- V₂₃ ---> VO
Dacă există un singur reactiv și două produse, efectuați o reacție de jumătate cu reactivul și primul produs și altul cu cel de-al doilea. Când vă alăturați celor doi, nu uitați să recombinați reactivii. Puteți face același lucru dacă există doi reactivi și un singur produs: utilizați fiecare reactiv cu același produs în jumătate de reacție.
- ClO^- ---> Cl^- + ClO₃^-
- Semi-reacție 1: ClO^- ---> Cl^-
- Semi-reacție 2: ClO^- ---> ClO₃^-

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 3

Atribuiți Nox-ului pentru fiecare element al ecuației. Determinați noxele fiecărei specii într-o ecuație chimică folosind cele șapte reguli enumerate mai sus. Deși un compus chimic poate fi neutru, elementele care îl compun încă mai au un Nox zero. Nu uitați să urmați regulile în ordine.

Pentru prima jumătate a reacției din exemplul de mai sus: Numai atomul de Fe al atomului de Fe este 0 (Regula # 1) - Fe Nox în Fe₂ este +3 (regulile # 2 și # 6) - și Nox-ul lui O în O₃ este -2 (regula nr. 6).
Pentru reacția a doua jumătate: Noxul lui V în V₂ este +3 (regulile # 2 și # 6), în timp ce cea a lui O în O₃ este -2 (regula nr. 6). Noxul lui V este +2 (regula nr. 2), în timp ce cel al lui O este -2 (regula nr. 6).

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 4

Determinați dacă o specie este oxidat în timp ce celelalte specii sunt reduse. Studiați noxele fiecărei specii din jumătate de reacție și determinați dacă crește într-una (de ex. Se oxidează) și scade în cealaltă specie (adică dacă este redusă).

In exemplul de mai sus, prima jumătate a reacției este oxidat, deoarece Fe = 0 NOx începe cu și se termină cu Nox = 3. Acesta din urmă, la rândul său, este redusă, ca și NOx V = 6 începe cu și se termină cu Nox = +2.
Deoarece o specie este oxidată și celelalte specii sunt reduse, ecuația este o reacție de oxidare.

Partea 2
Echilibrarea unei reacții de oxidare într-o soluție neutră sau acidă

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 5

Separați reacția în două reacții pe jumătate. Ecuația va fi deja separată în două jumătăți datorită etapelor de mai sus (în care ați determinat dacă este sau nu o reacție de oxidare). Dacă știți că a fost așa, primul lucru de făcut este separarea. Pentru a face acest lucru, luați primul reactiv și scrieți-l ca o jumătate de reacție, produsul conținând elementul unui astfel de reactiv. Apoi faceți același lucru cu al doilea reactiv.

De exemplu: reacția Fe + V₂₃ ---> Credință₂₃ + VO pot fi separate în următoarele reacții pe jumătate:
- Credință ---> Credință₂₃
- V₂₃ ---> VO
Dacă există un singur reactiv și două produse, efectuați o reacție de jumătate cu reactivul și primul produs și altul cu cel de-al doilea. Când vă alăturați celor doi, nu uitați să recombinați reactivii. Puteți face același lucru dacă există doi reactivi și un singur produs: utilizați fiecare reactiv cu același produs în jumătate de reacție.
- ClO^- ---> Cl^- + ClO₃^-
- Semi-reacție 1: ClO^- ---> Cl^-
- Semi-reacție 2: ClO^- ---> ClO₃^-

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 6

Balanceie toate elementele ecuației, cu excepția hidrogenului și a oxigenului. Odată ce ați determinat că reacția este oxidantă, trebuie să o echilibrați. Începeți prin echilibrarea tuturor elementelor din fiecare reacție care nu sunt hidrogen (H) sau oxigen (O). Lăsați aceste cazuri speciale mai târziu.

Semi-reacția 1:
- Credință ---> Credință₂₃
- Există 1 atom de Fe pe partea stângă și 2 pe partea dreaptă. Înmulțiți partea stângă cu 2 pentru a echilibra.
- 2Fe ---> Credință₂₃
Semi-reacție 2:
- V₂₃ ---> VO
- Există atomi de 2 V în partea stângă și 1 în partea dreaptă. Înmulțiți partea dreaptă cu 2 pentru a echilibra.
- V₂₃ ---> 2VO

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 7

Echilibrează atomii de oxigen adăugând H₂Partea opusă a reacției. Determinați numărul atomilor de oxigen din fiecare parte a ecuației. Echilibrează-l prin adăugarea de molecule de apă pe partea care are mai puțini atomi de oxigen - până când există echilibru.

Semi-reacția 1:
- 2Fe ---> Credință₂₃
- Există 3 atomi de O în partea dreaptă și nici unul pe partea stângă. Adăugați molecule de 3 H₂O partea stângă pentru a face echilibrarea.
- 2Fe + 3H₂O ---> Fe₂₃
Semi-reacție 2:
- V₂₃ ---> 2VO
- Există 3 atomi de O în partea stângă și 2 în partea dreaptă. Adăugați moleculă 1 H₂O partea dreaptă pentru a face echilibrarea.
- V₂₃ ---> 2VO + H₂

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 8

Se echilibrează atomii de hidrogen prin adăugarea de H⁺ în partea opusă a ecuației. Așa cum ați făcut cu atomii de oxigen, determinați numărul atomilor de hidrogen de pe fiecare parte a ecuației. Apoi echilibrați-l adăugând atomi de H⁺ la partea care are mai putine atomi - pana cand nu exista echilibru.

Semi-reacția 1:
- 2Fe + 3H₂O ---> Fe₂₃
- Există 6 atomi H în partea stângă și nici unul în partea dreaptă. Adăugați 6 H⁺ pe partea dreaptă pentru a face echilibrarea.
- 2Fe + 3H₂O ---> Fe₂₃ + 6H⁺
Semi-reacție 2:
- V₂₃ ---> 2VO + H₂
- Există 2 atomi de H pe partea dreaptă și nici unul pe partea stângă. Adăugați 2 H⁺ la stânga pentru a face echilibrarea.
- V₂₃ + 2H⁺ ---> 2VO + H₂

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 9

Adăugați electroni în părțile drepte ale reacției pentru a egaliza încărcările. Odată ce echilibrați hidrogenii și oxigenul, o parte a ecuației va fi mai pozitivă decât cealaltă. Adăugați cantitatea necesară de electroni în această parte pentru a suprascrie încărcarea totală.

Aproape intotdeauna trebuie sa adaugi electronii in lateral cu atomii lui H⁺.
Semi-reacția 1:
- 2Fe + 3H₂O ---> Fe₂₃ + 6H⁺
- Încărcarea din partea stângă a ecuației este zero, în timp ce partea dreaptă are sarcină +6 din cauza ionilor de hidrogen. Adăugați 6 electroni în această parte pentru a face echilibrarea.
- 2Fe + 3H₂O ---> Fe₂₃ + 6H⁺ + 6E^-
Semi-reacție 2:
- V₂₃ + 2H⁺ ---> 2VO + H₂
- Încărcarea din partea stângă a ecuației este egală cu 2+, în timp ce partea dreaptă are o încărcătură egală cu zero. Adăugați 2 electroni în partea stângă pentru a egaliza încărcarea la zero.
- V₂₃ + 2H⁺ + 2e^- ---> 2VO + H₂

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 10

Multiplicați fiecare jumătate de reacție cu un factor de scalare, astfel încât ambele părți au aceeași valoare a electronilor. Trebuie să potriviți cantitatea de electroni de pe ambele părți ale ecuației - deci, atunci când adăugați jumătate de reacții, acestea se vor suprascrie reciproc. Pentru a face acest lucru, multiplicați reacția prin divizor comun minim de electroni.

Semi-reacția 1 are 6 electroni, în timp ce jumătate de reacție 2 are 2. Înmulți jumătate de reacție 2 cu 3 pentru a obține 6 electroni și astfel egală cu valoarea la jumătate de reacție 1.
Semi-reacția 1:
- 2Fe + 3H₂O ---> Fe₂₃ + 6H⁺ + 6E^-
Semi-reacție 2:
- V₂₃ + 2H⁺ + 2e^- ---> 2VO + H₂
- Înmulțiți cu 3: 3V₂₃ + 6H⁺ + 6E^- ---> 6VO + 3H₂

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 11

Combinați cele două reacții la jumătate. Scrieți toți reactivii din partea stângă a reacției și toate produsele din partea dreaptă. Veți vedea că avem termeni similari pe fiecare parte, cum ar fi H₂O, H⁺ și e^-. Goliți-le să ajungă la ecuația echilibrată cu cele rămase.

2Fe + 3H₂O + 3V₂₃ + 6H⁺ + 6E^- ---> Credință₂₃ + 6H⁺ + 6E^- + 6VO + 3H₂
Electronii de pe fiecare parte a ecuației se anulează, generând: 2Fe + 3H₂O + 3V₂₃ + 6H⁺ ---> Credință₂₃ + 6H⁺ + 6VO + 3H₂
3 H₂O și 6 ioni H⁺ pe fiecare parte a ecuației - se anulează, generând următoarea ecuație finală echilibrată: 2Fe + 3V₂₃ ---> Credință₂₃ + 6VO

Verificați rezultatele de pe fiecare parte a ecuației pentru a vedea dacă au aceeași încărcare. Când ați terminat balanța, verificați dacă toate sarcinile sunt egale pe fiecare parte a ecuației. Dacă da, este pentru că totul este corect.

În partea dreaptă a ecuației: Fe Nox este zero. În v₂₃, Noxul lui V este +3 și al lui O este -2. Înmulțind aceste valori cu numărul de atomi ai fiecărui element, avem V = + 3 x 2 = 6 și O = -2 x 3 = -6. Aceasta înseamnă că valorile se anulează.
În partea stângă a ecuației: în Fe₂₃, numarul de Fe este +3 si O este -2. Înmulțind aceste valori cu numărul de atomi ai fiecărui element, avem Fe = +3 x 2 = +6 și O = -2 x 3 = -6. Aceasta înseamnă că valorile se anulează. În VO, Nox este + 2 în O, -2. De asemenea, taxele anulează această parte.
Deoarece toate sarcinile sunt egale cu zero, înseamnă că ecuația este bine echilibrată.

Partea 3
Echilibrarea unei reacții de oxidare într-o soluție bazică

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 13

Separați reacția în două reacții pe jumătate. Procesul de echilibrare a unei soluții de bază este similar cu cel al metodelor de mai sus, însă implică încă un pas la sfârșit. Amintiți-vă: ecuația trebuie să fie împărțită în două reacții pe jumătate datorită metodelor anterioare - chiar dacă nu are loc oxidarea. Dacă știți deja că a fost așa, primul lucru de făcut este separarea. Pentru a face acest lucru, luați primul reactiv și scrieți-l ca o jumătate de reacție, produsul conținând elementul unui astfel de reactiv. Apoi faceți același lucru cu al doilea reactiv.

Se echilibrează următorul exemplu de reacție de bază: Ag + Zn²⁺ ---> Ag₂O + Zn. Se separă în următoarele reacții:
- Ag ---> Ag₂
- Zn²⁺ ---> Zn

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Etapa 14

Semi-reacția 1:
- Ag ---> Ag₂
- Există 1 atom de Ag pe partea stângă și 2 pe partea dreaptă. Înmulțiți partea stângă cu 2 pentru a echilibra.
- 2Ag ---> Ag₂
Semi-reacție 2:
- Zn²⁺ ---> Zn
- Există 1 atom Zn în partea stângă și 1 în partea dreaptă. Deci, reacția este deja echilibrată.

Imaginea intitulată Reacții de redistribuire a echilibrului Pasul 15

Semi-reacția 1:
- 2Ag ---> Ag₂
- Nu există atomi de O în partea stângă și există 1 în partea dreaptă. Adăugați moleculă 1 H₂O partea stângă pentru a face echilibrarea.
- H₂O + 2Ag ---> Ag₂
Semi-reacție 2:
- Zn²⁺ ---> Zn
- Nu există atomi de O oriunde. Prin urmare, este deja echilibrat.

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pas 16

Semi-reacția 1:
- H₂O + 2Ag ---> Ag₂
- Există 2 atomi H în partea stângă și nici unul în partea dreaptă. Adăugați 2 H⁺ pe partea dreaptă pentru a face echilibrarea.
- H₂O + 2Ag ---> Ag₂O + 2H⁺
Semi-reacție 2:
- Zn²⁺ ---> Zn
- Nu există atomi de H oriunde. Prin urmare, este echilibrat.

Imaginea intitulată Reacții echilibrate de echilibru Pasul 17

Adăugați electroni în părțile drepte ale ecuației pentru a egaliza încărcăturile. Odată ce echilibrați hidrogenii și oxigenul, o parte a ecuației va fi mai pozitivă decât cealaltă. Adăugați cantitatea necesară de electroni pentru a anula totul.

Aproape intotdeauna trebuie sa adaugi electronii in lateral cu atomii lui H⁺.
Semi-reacția 1:
- H₂O + 2Ag ---> Ag₂O + 2H⁺
- Încărcarea din partea stângă a ecuației este zero, în timp ce partea dreaptă are o încărcătură de 2 din cauza ionilor de hidrogen. Adăugați 2 electroni în această parte pentru a face echilibrarea.
- H₂O + 2Ag ---> Ag₂O + 2H⁺ + 2e^-
Semi-reacție 2:
- Zn²⁺ ---> Zn
- Încărcarea din partea stângă a ecuației este egală cu 2+, în timp ce partea dreaptă are o încărcătură egală cu zero. Adăugați 2 electroni în partea stângă pentru a egaliza încărcarea la zero.
- Zn²⁺ + 2e^- ---> Zn

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 18

Multiplicați fiecare jumătate de reacție cu un factor de scalare, astfel încât ambele părți au aceeași valoare a electronilor. Trebuie să potriviți cantitatea de electroni de pe ambele părți ale ecuației - deci atunci când adăugați jumătate de reacții, ele se vor suprascrie reciproc. Pentru a face acest lucru, multiplicați reacția prin divizor comun minim de electroni.

În exemplul de mai sus, ambele părți sunt deja echilibrate și conțin câte 2 electroni fiecare.

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 19

Combinați cele două reacții la jumătate. Scrieți toți reactivii din partea stângă a reacției și toate produsele din partea dreaptă. Veți vedea că avem termeni similari pe fiecare parte, cum ar fi H₂O, H⁺ și e^-. Ștergeți aceste elemente pentru a ajunge la ecuația echilibrată cu cele rămase.

H₂O + 2Ag + Zn²⁺ + 2e^- ---> Ag₂+ Zn + 2H⁺ + 2e^-
Electronii de pe fiecare parte a ecuației se anulează, generând: H₂O + 2Ag + Zn²⁺ ---> Ag₂+ Zn + 2H⁺

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pas 20

Echilibrează ionii de hidrogen pozitivi cu ionii hidroxilici negativi. Deoarece doriți să echilibrați o soluție de bază, trebuie să anulați ionii de hidrogen. Adăugați o cantitate egală de ioni OH^- pentru a echilibra ionii de H⁺. Nu uitați să faceți același lucru pe ambele părți ale ecuației.

H₂O + 2Ag + Zn²⁺ ---> Ag₂+ Zn + 2H⁺
Există 2 ioni H⁺ în partea dreaptă a ecuației. Adăugați 2 ioni OH^- la ambele părți.
H₂O + 2Ag + Zn²⁺ + 2 OH^- ---> Ag₂+ Zn + 2H⁺ + 2 OH^-
H⁺ și OH^- împreună pentru a forma o moleculă de apă (H₂O), generând H₂O + 2Ag + Zn²⁺ + 2 OH^- ---> Ag₂+ Zn + 2H₂
Puteți înlocui o moleculă de apă din partea dreaptă pentru a genera următoarea ecuație echilibrată: 2Ag + Zn²⁺ + 2 OH^- ---> Ag₂O + Zn + H₂

Imaginea intitulată Reacții de echilibru de echilibru Pasul 21

Verificați rezultatele de pe fiecare parte a ecuației pentru a vedea dacă acestea au o încărcare zero. Când ați terminat balanța, verificați dacă toate sarcinile sunt egale pe fiecare parte a ecuației. Încărcăturile (valoarea tuturor elementelor) pe fiecare parte a ecuației trebuie să fie zero.

Pentru partea stângă a ecuației: Noxul lui Ag este zero, în timp ce cel al ionului Zn²⁺ este +2. O din ionul OH^- este -1 - totuși, deoarece există 2 ioni, încărcarea totală este -2. +2 din Zn și -2 din OH^- anulați, de asemenea.
În dreapta: în Ag₂O, Ag are Nox = +1, în timp ce O are Nox = -2. Înmulțind această valoare cu numărul de atomi, avem Ag = +1 x 2 = + 2, astfel că -2 din 0 se anulează. Noxul lui Ag este zero. În cele din urmă, molecula de apă are și zero Nox.
Deoarece toate sarcinile sunt egale cu zero, înseamnă că ecuația este bine echilibrată.