Viele chemische Prozesse finden unter Änderung der Oxidationsstufen der Atome statt, die die reagierenden Verbindungen bilden. Das Schreiben von Gleichungen für Reaktionen vom Redoxtyp wird oft von Schwierigkeiten begleitet, die Koeffizienten vor jeder Stoffformel anzuordnen. Für diese Zwecke wurden Techniken entwickelt, die sich auf das elektronische oder Elektron-Ionen-Gleichgewicht der Ladungsverteilung beziehen. Der Artikel beschreibt ausführlich die zweite Art, Gleichungen zu schreiben.
Halbreaktionsverfahren, Entität
Es wird auch als Elektron-Ionen-Gleichgewicht der Verteilung der Koeffizientenfaktoren bezeichnet. Die Methode basiert auf dem Austausch negativ geladener Teilchen zwischen Anionen oder Kationen in gelösten Medien mit unterschiedlichen pH-Werten.
An den Reaktionen von Elektrolyten vom oxidierenden und reduzierenden Typ sind Ionen mit negativer oder positiver Ladung beteiligt. Molekularionische GleichungenTypen, basierend auf der Methode der Halbreaktionen, beweisen eindeutig das Wesen eines jeden Prozesses.
Um ein Gleichgewicht zu bilden, wird eine spezielle Bezeichnung für Elektrolyte einer starken Verbindung als ionische Teilchen und schwache Verbindungen, Gase und Niederschläge in Form von undissoziierten Molekülen verwendet. Als Teil des Schemas müssen die Partikel angegeben werden, bei denen sich der Grad ihrer Oxidation ändert. Zur Bestimmung des Lösungsmittelmediums in der Waage, sauer (H+), alkalisch (OH-) und neutral (H2O) Bedingungen.
Wofür wird es verwendet?
In OVR zielt die Halbreaktionsmethode darauf ab, Ionengleichungen getrennt für Oxidations- und Reduktionsprozesse zu schreiben. Der endgültige Saldo wird ihre Summierung sein.
Ausführungsschritte
Die Halbreaktionsmethode hat ihre eigenen Besonderheiten beim Schreiben. Der Algorithmus umfasst die folgenden Phasen:
- Der erste Schritt besteht darin, die Formeln aller Reaktanten aufzuschreiben. Zum Beispiel:
H2S + KMnO4 + HCl
- Dann müssen Sie aus chemischer Sicht die Funktion jedes konstituierenden Prozesses ermitteln. Bei dieser Reaktion wirkt KMnO4 als Oxidationsmittel, H2S ist ein Reduktionsmittel und HCl definiert ein saures Milieu.
- Der dritte Schritt besteht darin, ab einer neuen Zeile die Formeln von ionisch reagierenden Verbindungen mit starkem Elektrolytpotential aufzuschreiben, deren Atome eine Änderung ihrer Oxidationsstufe aufweisen. Bei dieser Wechselwirkung wirkt MnO4- als Oxidationsmittel, H2S ist esReduktionsmittel, und H+ oder Oxoniumkation H3O+ bestimmt die saure Umgebung. Gasförmige, feste oder schwach elektrolytische Verbindungen werden durch ganze Summenformeln ausgedrückt.
Wenn Sie die Anfangskomponenten kennen, versuchen Sie zu bestimmen, welche oxidierenden und reduzierenden Reagenzien reduzierte bzw. oxidierte Formen haben. Manchmal sind die Endstoffe bereits in den Konditionen eingestellt, was die Arbeit erleichtert. Die folgenden Gleichungen zeigen den Übergang von H2S (Schwefelwasserstoff) zu S (Schwefel) und dem Anion MnO4 -zu Mn-Kation2+.
Um die atomaren Teilchen im linken und rechten Abschnitt auszugleichen, wird dem sauren Medium das Wasserstoffkation H+ oder molekulares Wasser zugesetzt. Der alkalischen Lösung werden Hydroxid-Ionen OH- oder H2O.
zugesetzt
MnO4-→ Mn2+
In Lösung bildet ein Sauerstoffatom aus Manganat-Ionen zusammen mit H+ Wassermoleküle. Um die Anzahl der Elemente auszugleichen, schreibt man die Gleichung wie folgt: 2O + Mn2+.
Danach wird der elektrische Abgleich durchgeführt. Betrachten Sie dazu die Gesamtsumme der Gebühren im linken Abschnitt, es stellt sich +7 heraus, und dann auf der rechten Seite, es stellt sich +2 heraus. Um den Vorgang auszugleichen, werden den Ausgangsstoffen fünf negative Teilchen zugesetzt: 8H+ + MnO4-+ 5e - → 4H2O + Mn2+. Dies führt zu einer Reduktionshalbreaktion.
Nun folgt der Oxidationsprozess, um die Anzahl der Atome auszugleichen. Dazu auf der rechten SeiteWasserstoffkationen hinzufügen: H2S → 2H+ + S.
Nach dem Ladungsausgleich: H2S -2e- → 2H+ + S. Es ist ersichtlich, dass den Ausgangsverbindungen zwei negative Teilchen weggenommen werden. Es stellt sich die Halbreaktion des oxidativen Prozesses heraus.
Schreibe beide Gleichungen in eine Sp alte und vergleiche gegebene und erh altene Ladung. Gemäß der Regel zur Bestimmung der kleinsten Vielfachen wird für jede Halbreaktion ein Multiplikator gewählt. Die Oxidations- und Reduktionsgleichung wird damit multipliziert.
Nun kannst du die beiden Waagen addieren, indem du die linke und rechte Seite addierst und die Anzahl der Elektronenteilchen verringerst.
8H+ + MnO4- + 5e-→ 4H2O + Mn2+ |2
H2S -2e- → 2H+ + S |5
16H+ + 2MnO4- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 10H+ + 5S
In der resultierenden Gleichung kannst du die Zahl H+ um 10 reduzieren: 6H+ + 2MnO4 - + 5H2S → 8H2O + 2Mn 2+ + 5S.
Überprüfen der Korrektheit des Ionengleichgewichts durch Zählen der Anzahl der Sauerstoffatome vor und nach dem Pfeil, was 8 entspricht. Es ist auch erforderlich, die Ladungen der End- und Anfangsteile des Gleichgewichts zu überprüfen: (+6) + (-2)=+4. Wenn alles passt, dann ist es richtig.
Die Halbreaktionsmethode endet mit dem Übergang von der Ionenschreibweise zur Molekulargleichung. Für jede anionische undkationischen Teilchen auf der linken Seite der Waage, wird ein Ion mit entgegengesetzter Ladung ausgewählt. Dann werden sie in gleicher Menge auf die rechte Seite übertragen. Jetzt können Ionen zu ganzen Molekülen kombiniert werden.
6H+ + 2MnO4- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 5S
6Cl- + 2K+ → 6Cl- + 2K +
H2S + KMnO4 + 6HCl → 8H2O + 2MnCl 2 + 5S + 2KCl.
Es ist möglich, die Methode der Halbreaktionen anzuwenden, deren Algorithmus auf das Schreiben einer molekularen Gleichung zusammen mit dem Schreiben elektronischer Waagen hinausläuft.
Bestimmung von Oxidationsmitteln
Diese Rolle gehört ionischen, atomaren oder molekularen Teilchen, die negativ geladene Elektronen aufnehmen. Substanzen, die oxidieren, werden in Reaktionen reduziert. Sie haben einen elektronischen Mangel, der leicht gefüllt werden kann. Zu solchen Prozessen gehören Redox-Halbreaktionen.
Nicht alle Substanzen können Elektronen aufnehmen. Zu den starken Oxidationsmitteln gehören:
- Halogenvertreter;
- Säure wie Salpeter-, Selen- und Schwefelsäure;
- Kaliumpermanganat, Dichromat, Manganat, Chromat;
- vierwertige Mangan- und Bleioxide;
- Silber und Goldionen;
- gasförmige Sauerstoffverbindungen;
- zweiwertige Kupfer- und einwertige Silberoxide;
- chlorh altige Salzbestandteile;
- königlicher Wodka;
- Wasserstoffperoxid.
Bestimmung von Reduktionsmitteln
Diese Rolle gehört ionischen, atomaren oder molekularen Teilchen, die eine negative Ladung abgeben. Bei Reaktionen wirken reduzierende Stoffe oxidierend, wenn Elektronen abgesp alten werden.
Erholsame Eigenschaften haben:
- Vertreter vieler Metalle;
- vierwertige Schwefelverbindungen und Schwefelwasserstoff;
- halogenierte Säuren;
- Eisen-, Chrom- und Mangansulfate;
- zweiwertiges Zinnchlorid;
- stickstoffh altige Reagenzien wie salpetrige Säure, zweiwertige Oxide, Ammoniak und Hydrazin;
- natürlicher Kohlenstoff und sein zweiwertiges Oxid;
- Wasserstoffmoleküle;
- phosphorige Säure.
Vorteile der Elektronen-Ionen-Methode
Um Redoxreaktionen zu schreiben, wird häufiger die Halbreaktionsmethode als die elektronische Formwaage verwendet.
Das liegt an den Vorteilen der Elektronen-Ionen-Methode:
- Berücksichtigen Sie beim Schreiben einer Gleichung die realen Ionen und Verbindungen, die in der Lösung vorhanden sind.
- Möglicherweise haben Sie zunächst keine Informationen über die resultierenden Substanzen, sie werden im Endstadium bestimmt.
- Daten zum Oxidationsgrad sind nicht immer erforderlich.
- Dank der Methode können Sie herausfinden, wie viele Elektronen an Halbreaktionen beteiligt sind und wie sich der pH-Wert der Lösung ändert.
- SingularitätProzesse und die Struktur der resultierenden Substanzen.
Halbreaktionen in saurer Lösung
Die Durchführung von Berechnungen mit einem Überschuss an Wasserstoffionen folgt dem Hauptalgorithmus. Die Methode der Halbreaktionen in einem sauren Medium beginnt mit der Aufzeichnung der Bestandteile eines jeden Prozesses. Dann werden sie in Form von Gleichungen der Ionenform mit dem Gleichgewicht der atomaren und elektronischen Ladung ausgedrückt. Prozesse oxidierender und reduzierender Natur werden getrennt erfasst.
Um atomaren Sauerstoff in Reaktionsrichtung mit seinem Überschuss auszugleichen, werden Wasserstoffkationen eingeführt. Die Menge an H+ sollte ausreichen, um molekulares Wasser zu erh alten. In Richtung Sauerstoffmangel H2O.
Führe dann die Bilanzierung von Wasserstoffatomen und Elektronen durch.
Sie summieren die Teile der Gleichungen vor und nach dem Pfeil mit der Anordnung der Koeffizienten.
Reduziere identische Ionen und Moleküle. Die fehlenden anionischen und kationischen Partikel werden zu den bereits erfassten Reagenzien in die Gesamtgleichung addiert. Ihre Nummer nach und vor dem Pfeil muss übereinstimmen.
Die OVR-Gleichung (Halbreaktionsmethode) gilt als erfüllt, wenn ein vorgefertigter Ausdruck einer molekularen Form geschrieben wird. Jede Komponente muss einen bestimmten Multiplikator haben.
Beispiele für saure Umgebungen
Die Wechselwirkung von Natriumnitrit mit Salzsäure führt zur Bildung von Natriumnitrat und Salzsäure. Um die Koeffizienten anzuordnen, wird die Methode der Halbreaktionen verwendet, Beispiele zum Schreiben von Gleichungenverbunden mit dem Hinweis auf eine saure Umgebung.
NaNO2 + HClO3 → NaNO3 + HCl
ClO3- + 6H+ + 6e- → 3H2O + Cl- |1
NO2- + H2O – 2e- → NEIN3- +2H+ |3
ClO3- + 6H+ + 3H2 O + 3NO2- → 3H2O + Cl - + 3NO3- +6H+
ClO3- + 3NO2-→ Cl- + 3NO3-
3Na+ + H+ → 3Na+ + H +
3NaNO2 + HClO3 → 3NaNO3 + HCl.
Bei diesem Vorgang entsteht aus Nitrit Natriumnitrat und aus Salzsäure Salzsäure. Der Oxidationszustand von Stickstoff ändert sich von +3 auf +5, und die Ladung von Chlor +5 wird zu -1. Beide Produkte fallen nicht aus.
Halbreaktionen für alkalisches Medium
Rechnungen mit einem Überschuss an Hydroxidionen entsprechen Berechnungen für saure Lösungen. Auch die Methode der Halbreaktionen im alkalischen Milieu beginnt mit dem Ausdruck der Bestandteile des Prozesses in Form von Ionengleichungen. Unterschiede werden bei der Angleichung der Zahl des atomaren Sauerstoffs beobachtet. Molekulares Wasser wird also mit seinem Überschuss auf die Seite der Reaktion gegeben, und Hydroxidanionen werden auf die gegenüberliegende Seite gegeben.
Der Koeffizient vor dem H2O-Molekül zeigt den Unterschied in der Sauerstoffmenge nach und vor dem Pfeil und für OH-Ionen wird es verdoppelt. Während der Oxidationein Reagenz, das als Reduktionsmittel wirkt, entfernt O-Atome aus Hydroxyl-Anionen.
Die Methode der Halbreaktionen endet mit den verbleibenden Schritten des Algorithmus, die mit Prozessen zusammenfallen, die einen Säureüberschuss haben. Das Endergebnis ist eine molekulare Gleichung.
Alkalische Beispiele
Wenn Jod mit Natriumhydroxid gemischt wird, entstehen Natriumjodid und Jodat, Wassermoleküle. Um das Gleichgewicht des Prozesses zu erh alten, wird die Halbreaktionsmethode verwendet. Beispiele für alkalische Lösungen haben ihre eigenen Besonderheiten im Zusammenhang mit dem Ausgleich von atomarem Sauerstoff.
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.
Das Ergebnis der Reaktion ist das Verschwinden der violetten Farbe des molekularen Jods. Die Oxidationsstufe dieses Elements ändert sich von 0 zu -1 und +5 unter Bildung von Natriumjodid und Jodat.
Reaktionen in neutraler Umgebung
In der Regel werden so die Vorgänge bezeichnet, die bei der Hydrolyse von Salzen unter Bildung einer leicht sauren (bei pH 6 bis 7) oder leicht alkalischen (bei pH 7 bis 8) Lösung ablaufen.
Die Halbreaktionsmethode in neutralem Medium ist mehrfach niedergeschriebenOptionen.
Die erste Methode berücksichtigt keine Salzhydrolyse. Das Medium wird als neutral angenommen, und molekulares Wasser wird der linken Seite des Pfeils zugeordnet. In dieser Version wird eine Halbreaktion als sauer und die andere als alkalisch angenommen.
Die zweite Methode eignet sich für Prozesse, bei denen Sie den ungefähren Wert des pH-Wertes einstellen können. Anschließend werden die Reaktionen für die Ionen-Elektronen-Methode in alkalischer oder saurer Lösung betrachtet.
Beispiel für neutrale Umgebung
Bei der Verbindung von Schwefelwasserstoff mit Natriumdichromat in Wasser entsteht ein Niederschlag aus Schwefel-, Natrium- und dreiwertigem Chromhydroxid. Dies ist eine typische Reaktion für eine neutrale Lösung.
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-. Wasserstoffkationen und Hydroxidanionen verbinden sich zu 6 Wassermolekülen. Sie können auf der rechten und linken Seite entfernt werden, wobei der Überstand vor dem Pfeil verbleibt.
H2O +3H2S + Cr2O 72- → 3S + 2Cr(OH)3 +2OH-
2Na+ → 2Na+
Na2Cr2O7 + 3H2 S +H2O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)3
Am Ende der Reaktion fällt ein Niederschlag aus blauem und gelbem Chromhydroxid ausSchwefel in alkalischer Lösung mit Natriumhydroxid. Die Oxidationsstufe des Elements S mit -2 wird zu 0, und die Chromladung mit +6 wird zu +3.
