Polureakciona metoda: algoritam

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

Mnogi se kemijski procesi odvijaju s promjenom oksidacijskih stanja atoma koji tvore spojeve koji reagiraju. Pisanje jednadžbi za reakcije redoks tipa često je popraćeno poteškoćama u rasporedu koeficijenata ispred svake formule tvari. U te svrhe razvijene su tehnike povezane s elektroničkom ili elektronsko-ionskom ravnotežom raspodjele naboja. Članak detaljno opisuje drugi način pisanja jednadžbi.

Polureakciona metoda, entitet

Također se naziva i elektron-ionska ravnoteža distribucije faktora koeficijenta. Metoda se temelji na izmjeni negativno nabijenih čestica između aniona ili kationa u otopljenim medijima s različitim pH vrijednostima.

U reakcijama elektrolita oksidacijskog i reducirajućeg tipa sudjeluju ioni s negativnim ili pozitivnim nabojem. Molekularno-ionske jednadžbevrste, temeljene na metodi polureakcija, jasno dokazuju bit svakog procesa.

Za stvaranje ravnoteže koristi se posebna oznaka elektrolita jake veze kao ionske čestice, a slabi spojevi, plinovi i precipitacija u obliku nedisociranih molekula. U sklopu sheme potrebno je navesti čestice u kojima se mijenja stupanj njihove oksidacije. Za određivanje medija otapala u vagi, kiseli (H⁺), alkalni (OH^-) i neutralni (H_{2O) uvjeti.}

Za što se koristi?

U OVR-u, metoda polu-reakcije je usmjerena na pisanje ionskih jednadžbi odvojeno za oksidativne i redukcijske procese. Konačni saldo bit će njihov zbroj.

Koraci izvršenja

Metoda polureakcije ima svoje osobitosti pisanja. Algoritam uključuje sljedeće faze:

- Prvi korak je zapisivanje formula svih reaktanata. Na primjer:

H₂S + KMnO₄ + HCl

- Zatim trebate uspostaviti funkciju, s kemijske točke gledišta, svakog sastavnog procesa. U ovoj reakciji KMnO₄ djeluje kao oksidacijsko sredstvo, H₂S je redukcijski agens, a HCl definira kiselo okruženje.

- Treći korak je zapisivanje iz novog retka formule spojeva koji reagiraju ionsko s jakim elektrolitskim potencijalom, čiji atomi imaju promjenu u oksidacijskom stanju. U ovoj interakciji, MnO₄^- djeluje kao oksidacijsko sredstvo, H₂S jeredukcijski reagens, a H⁺ ili oksonijev kation H₃O⁺ određuje kiselu okolinu. Plinoviti, čvrsti ili slabi elektrolitički spojevi izraženi su cijelim molekularnim formulama.

Poznavajući početne komponente, pokušajte odrediti koji će oksidacijski i redukcijski reagensi imati reducirane, odnosno oksidirane oblike. Ponekad su konačne tvari već postavljene u uvjete, što olakšava rad. Sljedeće jednadžbe pokazuju prijelaz H₂S (vodikov sulfid) u S (sumpor), a anion MnO₄ ^{-do Mn kation}2+.

Za ravnotežu atomskih čestica u lijevom i desnom dijelu, u kiseli medij se dodaje vodikov kation H⁺ ili molekularna voda. Hidroksidni ioni OH^- ili H₂O.

dodaju se alkalnoj otopini

MnO₄^-→ Mn²⁺

U otopini, atom kisika iz manganatnih iona zajedno s H⁺ tvore molekule vode. Za izjednačavanje broja elemenata, jednadžba se piše na sljedeći način: 2^{O + Mn}2+.

Zatim se provodi električno balansiranje. Da biste to učinili, uzmite u obzir ukupni iznos naboja u lijevom dijelu, ispada +7, a zatim na desnoj strani, ispada +2. Kako bi se uravnotežio proces, pet negativnih čestica dodaje se početnim tvarima: 8H⁺ + MnO₄^-+ 5e ^- → 4H₂O + Mn²⁺. To rezultira smanjenjem polureakcije.

Sada slijedi proces oksidacije kako bi se izjednačio broj atoma. Za ovo, s desne stranedodajte vodikove katione: H₂S → 2H⁺ + S.

Nakon što se naplate izjednače: H₂S -2e^- → 2H⁺ + S. Vidi se da su polaznim spojevima oduzete dvije negativne čestice. Ispada polureakcija oksidativnog procesa.

Zapišite obje jednadžbe u stupac i izjednačite zadane i primljene naboje. Prema pravilu za određivanje najmanjih višekratnika odabire se množitelj za svaku polu-reakciju. Jednadžba oksidacije i redukcije se množi s njom.

Sada možete dodati dvije ravnoteže dodavanjem lijeve i desne strane i smanjenjem broja čestica elektrona.

8H⁺ + MnO₄^- + 5e^-→ 4H₂O + Mn²⁺ |2

H₂S -2e^- → 2H⁺ + S |5

16H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 10H⁺ + 5S

U rezultirajućoj jednadžbi možete smanjiti broj H⁺ za 10: 6H⁺ + 2MnO₄ ^- + 5H₂S → 8H₂O + 2Mn ²⁺ + 5S.

Provjera ispravnosti ionskog balansa prebrojavanjem broja atoma kisika prije i iza strelice, koji je jednak 8. Također je potrebno provjeriti naboje završnog i početnog dijela ravnoteže: (+6) + (-2)=+4. Ako se sve poklapa, onda je točno.

Metoda polureakcije završava prijelazom s ionskog zapisa na molekularnu jednadžbu. Za svaki anionski ikationske čestice s lijeve strane vage, odabire se ion suprotnog naboja. Zatim se prenose na desnu stranu, u istom iznosu. Sada se ioni mogu kombinirati u cijele molekule.

6H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 5S

6Cl^- + 2K⁺ → 6Cl^- + 2K ⁺

H₂S + KMnO₄ + 6HCl → 8H₂O + 2MnCl ₂ + 5S + 2KCl.

Moguće je primijeniti metodu polu-reakcija, čiji se algoritam svodi na pisanje molekularne jednadžbe, uz pisanje ravnoteže elektroničkog tipa.

Određivanje oksidacijskih sredstava

Ova uloga pripada ionskim, atomskim ili molekularnim česticama koje prihvaćaju negativno nabijene elektrone. Tvari koje oksidiraju podliježu redukciji u reakcijama. Imaju elektronički nedostatak koji se lako može popuniti. Takvi procesi uključuju redoks polu-reakcije.

Nemaju sve tvari sposobnost prihvaćanja elektrona. Jaka oksidirajuća sredstva uključuju:

halogen predstavnici;
kiselina poput dušične, selenske i sumporne;
kalijev permanganat, dikromat, manganat, kromat;
mangan i olovo četverovalentni oksidi;
srebro i zlato ionsko;
plinoviti kisikovi spojevi;
divalentni bakreni i jednovalentni srebrni oksidi;
komponente soli koje sadrže klor;
kraljevska votka;
vodikov peroksid.

Određivanje redukcijskih sredstava

Ova uloga pripada ionskim, atomskim ili molekularnim česticama koje daju negativan naboj. U reakcijama, redukcijske tvari podliježu oksidacijskom djelovanju kada se eliminiraju elektroni.

Restorativna svojstva imaju:

predstavnici mnogih metala;
četverovalentni spojevi sumpora i sumporovodik;
halogenirane kiseline;
sulfati željeza, kroma i mangana;
divalentni klorid kositra;
reagensi koji sadrže dušik kao što su dušična kiselina, dvovalentni oksid, amonijak i hidrazin;
prirodni ugljik i njegov dvovalentni oksid;
molekule vodika;
fosforna kiselina.

Prednosti metode elektron-iona

Za pisanje redoks reakcija, metoda polureakcije se koristi češće od ravnoteže elektroničkog oblika.

To je zbog prednosti elektronske-ionske metode:

Kada pišete jednadžbu, razmotrite stvarne ione i spojeve koji postoje u otopini.
U početku možda nećete imati informacije o nastalim tvarima, one se određuju u završnim fazama.
Podaci o stupnju oksidacije nisu uvijek potrebni.
Zahvaljujući metodi možete saznati broj elektrona koji sudjeluju u polureakcijama, kako se mijenja pH otopine.
Singularnostprocesi i struktura nastalih tvari.

Polureakcije u kiseloj otopini

Provođenje proračuna s viškom vodikovih iona pokorava se glavnom algoritmu. Metoda polureakcija u kiselom mediju počinje snimanjem sastavnih dijelova bilo kojeg procesa. Zatim se izražavaju u obliku jednadžbi ionskog oblika s ravnotežom atomskog i elektronskog naboja. Procesi oksidacijske i redukcijske prirode bilježe se zasebno.

Za izjednačavanje atomskog kisika u smjeru reakcija s njegovim viškom, uvode se vodikovi kationi. Količina H⁺ trebala bi biti dovoljna za dobivanje molekularne vode. U smjeru nedostatka kisika, H₂O.

Zatim izvrši ravnotežu atoma vodika i elektrona.

Oni zbrajaju dijelove jednadžbi prije i poslije strelice s rasporedom koeficijenata.

Smanjite identične ione i molekule. Anionske i kationske čestice koje nedostaju dodaju se već snimljenim reagensima u ukupnoj jednadžbi. Njihov broj iza i prije strelice mora odgovarati.

OVR jednadžba (metoda polu-reakcije) smatra se ispunjenom kada se piše gotov izraz molekularnog oblika. Svaka komponenta mora imati određeni množitelj.

Primjeri za kisela okruženja

Interakcija natrijevog nitrita s kloridnom kiselinom dovodi do proizvodnje natrijevog nitrata i klorovodične kiseline. Za slaganje koeficijenata koristi se metoda polureakcija, primjeri pisanja jednadžbipovezano s označavanjem kiselog okruženja.

NaNO₂ + HClO₃ → NaNO₃ + HCl

ClO₃^- + 6H⁺ + 6e^- → 3H₂O + Cl^- |1

NO₂^- + H₂O – 2e^- → NE₃^- +2H⁺ |3

ClO₃^- + 6H⁺ + 3H₂ O + 3NO₂^- → 3H₂O + Cl ^- + 3NO₃^- +6H⁺

ClO₃^- + 3NO₂^{-→ Cl}- ^{+ 3NO}3-

3Na⁺ + H⁺ → 3Na⁺ + H ⁺

3NaNO₂ + HClO₃ → 3NaNO₃ + HCl.

U ovom procesu, natrijev nitrat nastaje iz nitrita, a klorovodična kiselina iz kloridne kiseline. Oksidacijsko stanje dušika mijenja se od +3 do +5, a naboj klora +5 postaje -1. Oba proizvoda se ne talože.

Polureakcije za alkalni medij

Provođenje proračuna s viškom hidroksidnih iona odgovara proračunima za kisele otopine. Metoda polureakcija u alkalnom mediju također počinje izražavanjem sastavnih dijelova procesa u obliku ionskih jednadžbi. Uočavaju se razlike tijekom usklađivanja broja atomskog kisika. Dakle, molekularna voda se dodaje na stranu reakcije sa svojim viškom, a hidroksidni anioni se dodaju na suprotnu stranu.

Koeficijent ispred H₂O molekule pokazuje razliku u količini kisika iza i prije strelice, a za OH^{-iona se udvostručuje. Tijekom oksidacijereagens koji djeluje kao redukcijsko sredstvo uklanja O atome iz hidroksil aniona.}

Metoda polureakcija završava s preostalim koracima algoritma, koji se podudaraju s procesima koji imaju kiseli višak. Krajnji rezultat je molekularna jednadžba.

Alkalni primjeri

Kada se jod pomiješa s natrijevim hidroksidom, nastaju natrijev jodid i jodat, nastaju molekule vode. Za postizanje ravnoteže procesa koristi se metoda polureakcije. Primjeri za alkalne otopine imaju svoje specifičnosti povezane s izjednačavanjem atomskog kisika.

NaOH + I₂ →NaI + NaIO₃ + H₂O

I + e^- → I^- |5

6OH^- + I - 5e^- → I^- + 3H 2_{O + IO}3- ^|1

I + 5I + 6OH^- → 3H₂O + 5I^- + IO ₃^-

6Na⁺ → Na⁺ + 5Na⁺

6NaOH + 3I₂ →5NaI + NaIO₃ + 3H₂O.

Rezultat reakcije je nestanak ljubičaste boje molekularnog joda. Dolazi do promjene oksidacijskog stanja ovog elementa od 0 do -1 i +5 s stvaranjem natrijevog jodida i jodata.

Reakcije u neutralnom okruženju

Obično se nazivaju procesi koji se odvijaju tijekom hidrolize soli s stvaranjem blago kisele (s pH od 6 do 7) ili slabo alkalne (s pH od 7 do 8) otopine.

Metoda polureakcije u neutralnom mediju zapisana je u nekolikoopcije.

Prva metoda ne uzima u obzir hidrolizu soli. Medij se uzima kao neutralan, a molekularna voda je dodijeljena lijevo od strelice. U ovoj verziji, jedna polureakcija se uzima kao kisela, a druga kao alkalna.

Druga metoda je prikladna za procese u kojima možete postaviti približnu vrijednost pH vrijednosti. Zatim se razmatraju reakcije za ionsko-elektronsku metodu u alkalnoj ili kiseloj otopini.

Primjer neutralnog okruženja

Kada se sumporovodik spoji s natrijevim dikromatom u vodi, dobiva se talog sumpornog, natrijevog i trovalentnog krom hidroksida. Ovo je tipična reakcija za neutralnu otopinu.

Na₂Cr₂O₇ + H₂ S +H2O → NaOH + S + Cr(OH)₃

H₂S - 2e^- → S + H⁺ |3

7H₂O + Cr₂O₇^2- + 6e^- → 8OH^- + 2Cr(OH)₃ |1

7H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3H⁺ +3S + 2Cr(OH)₃ +8OH^-. Kationi vodika i hidroksidni anioni spajaju se u 6 molekula vode. Mogu se ukloniti s desne i lijeve strane, ostavljajući višak ispred strelice.

H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3S + 2Cr(OH)₃ +2OH^-

2Na⁺ → 2Na⁺

Na₂Cr₂O₇ + 3H₂ S +H₂O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)₃

Na kraju reakcije, talog plavog krom hidroksida i žute bojesumpora u alkalnoj otopini s natrijevim hidroksidom. Oksidacijsko stanje elementa S s -2 postaje 0, a naboj kroma s +6 postaje +3.