Elektron muvozanat usuli va ion-elektron usul (yarim reaksiya usuli). TS (qimmatli ko'rsatmalar) Elektron kimyo balansini qanday yaratish kerak

Ion-elektron usul (yarim reaksiya usuli)

ORR oqimi uchun tenglamalar tuzishda suvli eritmalarda, koeffitsientlarni yarim reaksiya usuli yordamida tanlash afzaldir.

Yarim reaksiya usuli yordamida koeffitsientlarni tanlash tartibi:

1. Molekulyar va ion-molekulyar shakldagi reaksiya sxemasini yozing va oksidlanish darajasini o‘zgartiruvchi ion va molekulalarni aniqlang.

2. Reaksiya sodir bo'ladigan muhitni aniqlang (H + - kislotali; OH - - ishqoriy; H 2 O - neytral)

3. Har bir yarim reaksiya uchun ion-molekulyar tenglama tuzing va barcha elementlar atomlari sonini tenglang.

Kislorod atomlari soni suv molekulalari yoki OH - ionlari yordamida tenglashtiriladi.
Agar asosiy ion yoki molekulada reaktsiya mahsulotiga qaraganda ko'proq kislorod atomlari bo'lsa, u holda

ortiqcha kislorod atomlari kislotali muhitda H+ ionlari bilan suv molekulalari bilan bog‘lanadi
neytral va ishqoriy muhitda ortiqcha kislorod atomlari suv molekulalari bilan OH guruhlariga bog'lanadi -

Agar asl ion yoki molekulada reaksiya mahsulotiga qaraganda kamroq kislorod atomlari bo'lsa, u holda

· Kislotali va neytral eritmalarda kislorod atomlarining etishmasligi suv molekulalari bilan qoplanadi.

· ishqoriy eritmalarda - OH - ionlari hisobiga.

4. Yarim reaksiyalar uchun elektron-ion tenglamalarini tuzing.

Buning uchun elektronlar har bir yarim reaksiyaning chap tomoniga shunday qo'shiladi (yoki ayiriladi) tenglamalarning chap va o'ng tomonlaridagi umumiy zaryad bir xil bo'ladi. Olingan tenglamalarni elektronlarni muvozanatlash uchun eng kichik omillarga ko'paytiramiz.

5. Olingan elektron-ion tenglamalarni umumlashtiring. Shu kabi atamalarni qisqartiring va ion-molekulyar ORR tenglamasini oling

6. Olingan ion-molekulyar tenglama asosida molekulyar tenglama tuziladi.

Misol :

1 . Na 2 SO 3 +KMnO 4 +H 2 SO 4 →Na 2 SO 4 +MnSO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O

2Na + +SO 3 2- +K + +MnO 4 - +2H + +SO 4 2- →2Na + +SO 4 2- +Mn 2+ +SO 4 2- +2K + +SO 4 2- +H 2 O

SO 3 2- → SO 4 2-

MnO 4 - → Mn 2+

2 . Kislotali muhit - H +

3 .

MnO 4 - + 8 H + →Mn 2+ + 4 H 2 O

SO 3 2- + H 2 O → SO 4 2- + 2 H +

4 .

MnO 4 - + 8 H + + 5ē →Mn 2+ + 4 H 2 O│ X2

SO 3 2- + H 2 O - 2ē → SO 4 2- + 2 H + │ X5

5 .

2MnO 4 - + 16 H + + 10ē →2Mn 2+ + 8 H 2 O

5SO 3 2- + 5H 2 O - 10ē → 5SO 4 2- + 10 H +

2MnO 4 - + 16 H + + 5SO 3 2- + 5H 2 O →2Mn 2+ + 8 H 2 O + 5SO 4 2- + 10 H +

2MnO 4 - + 6 H + + 5SO 3 2- →2Mn 2+ + 3 H 2 O + 5SO 4 2-

6 . 5Na 2 SO 3 +2KMnO 4 +3H 2 SO 4 →5Na 2 SO 4 +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +3H 2 O

Eslatma!

*Qayta tiklovchilar*
Qaytaruvchining nomi (oksidlovchi agent)	Elektron tenglama	Ion-elektron tenglamasi	Oksidlanish mahsuloti ( tiklanish)
Xrom (III) ioni ) ishqoriy muhitda	Cr +3 - 3ē = Cr +6	Cr 3+ + 8OH - - 3ē = CrO 4 2- + 4H 2 O	CrO 4 2-
Kislotali muhitda xrom (III) ioni	Cr +3 - 3ē = Cr +6	2Cr 3+ + 7H 2 O - 6ē = Cr 2 O 7 2- + 14 H +	Cr2O72-
Vodorod sulfidi	S -2 - 2ē = S 0	H 2 S - 2ē = S + 2H +
Sulfit ioni	S +4 - 2ē = S +6	SO 3 2- +H 2 O – 2ē = SO 4 2- + 2 H +	SO 4 2-
*Oksidlovchi moddalar*
Kislotali muhitda permanganat ioni	Mn +7 + 5ē = Mn +2	MnO 4 - + 8H + + 5ē = Mn 2+ + 4H 2 O	Mn 2+
Neytral muhitda permanganat ioni	Mn +7 + 3ē = Mn +4	MnO 4 - + 2H 2 O + 3ē = MnO 2 + 4OH -	MnO2
Ishqoriy muhitda permanganat ioni	Mn +7 + ē = Mn +6	MnO 4 - + ē = MnO 4 2-	MnO 4 2-
Dixromat ioni	2Cr +6 + 6ē = 2Cr +3	Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6ē = 2Cr 3+ + 7H 2 O	Cr +3
Kislotali muhitda vodorod periks	2O - + 2ē = 2O -2	H 2 O 2 +2H + + 2ē = 2H 2 O	H2O
Neytral va gidroksidi muhitda vodorod periks	2O - + 2ē = 2O -2	H 2 O 2 + 2ē = 2 OH -	OH-

Ushbu usulda dastlabki va oxirgi moddalardagi atomlarning oksidlanish darajalari taqqoslanadi, bu qoidaga amal qilinadi: qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni oksidlovchi qo'shilgan elektronlar soniga teng bo'lishi kerak. Tenglama tuzish uchun reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlarining formulalarini bilish kerak. Ikkinchisi eksperimental ravishda yoki elementlarning ma'lum xususiyatlari asosida aniqlanadi. Keling, misollar yordamida ushbu usulning qo'llanilishini ko'rib chiqaylik.

1-misol. Misning palladiy (II) nitrat eritmasi bilan reaksiyasi tenglamasini tuzish. Reaksiyaning dastlabki va yakuniy moddalarining formulalarini yozamiz va oksidlanish darajasidagi o'zgarishlarni ko'rsatamiz:

Mis, mis ionini hosil qilib, ikkita elektronni beradi, uning oksidlanish darajasi 0 dan +2 gacha ortadi. Mis qaytaruvchi vositadir. Palladiy ioni ikkita elektron qo'shib, oksidlanish darajasini +2 dan 0 gacha o'zgartiradi. Palladiy (II) nitrat oksidlovchi moddadir. Ushbu o'zgarishlarni elektron tenglamalar bilan ifodalash mumkin

shundan kelib chiqadiki, qaytaruvchi va oksidlovchi bilan koeffitsientlar 1 ga teng. Yakuniy reaksiya tenglamasi:

Cu + Pd(NO 3) 2 = Cu(NO 3) 2 + Pd

Ko'rib turganingizdek, elektronlar umumiy reaktsiya tenglamasida ko'rinmaydi.

Tenglamaning to'g'riligini tekshirish uchun biz har bir elementning o'ng va chap tomonidagi atomlar sonini hisoblaymiz. Masalan, o'ng tomonda 6 ta kislorod atomi, chap tomonda ham 6 ta atom mavjud; palladiy 1 va 1; mis ham 1 va 1. Bu tenglama to'g'ri yozilganligini anglatadi.

Keling, bu tenglamani ion shaklida qayta yozamiz:

Cu + Pd 2+ + 2NO 3 - = Cu 2+ + 2NO 3 - + Pd

Va bir xil ionlarni kamaytirgandan keyin biz olamiz

Cu + Pd 2+ = Cu 2+ + Pd

2-misol. Marganets (IV) oksidning konsentrlangan xlorid kislota bilan reaksiyasi tenglamasini tuzish (laboratoriyada shu reaksiya yordamida xlor olinadi).

Reaksiyaning boshlang‘ich va oxirgi moddalari formulalarini yozamiz:

NCl + MnO2 → Sl2 + MnSl2 + N2O

Reaksiyadan oldin va keyin atomlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishini ko'rsatamiz:

Bu reaksiya oksidlanish-qaytarilishdir, chunki xlor va marganets atomlarining oksidlanish darajalari o'zgaradi. HCl qaytaruvchi, MnO 2 oksidlovchi moddadir. Biz elektron tenglamalarni tuzamiz:

qaytaruvchi va oksidlovchining koeffitsientlarini toping. Ular mos ravishda 2 va 1 ga teng. 2 koeffitsienti (1 emas) o'rnatiladi, chunki oksidlanish darajasi -1 bo'lgan 2 ta xlor atomi 2 ta elektronni beradi. Ushbu koeffitsient allaqachon elektron tenglamada mavjud:

2HCl + MnO 2 → Cl 2 + MnCl 2 + H 2 O

Boshqa reaksiyaga kirishuvchi moddalar uchun koeffitsientlarni topamiz. Elektron tenglamalardan ko'rinib turibdiki, 2 mol HCl uchun 1 mol Mn O 2 bor. Lekin hosil bo'lgan ikki marta zaryadlangan marganets ionini bog'lash uchun yana 2 mol kislota zarurligini hisobga olib, qaytaruvchining oldiga 4 koeffitsientini qo'yish kerak.Shundan keyin 2 mol suv olinadi. Yakuniy tenglama

4NCl + MnO2 = Sl2 + MnSl2 + 2N2O

Tenglamani yozishning to'g'riligini tekshirish faqat bitta elementning atomlari sonini hisoblash bilan cheklanishi mumkin, masalan, xlor: chap tomonda 4 ta, o'ng tomonda esa 2 + 2 = 4.

Elektron muvozanat usuli reaksiya tenglamalarini molekulyar shaklda tasvirlaganligi sababli, kompilyatsiya va tekshirishdan so'ng ular ion shaklida yozilishi kerak.

Tuzilgan tenglamani ion shaklida qayta yozamiz:

4H + + 4Cl - + MnO 2 = Cl 2 + Mn 2 + + 2Cl - + 2H 2 O

va tenglamaning har ikki tomonida bir xil ionlarni bekor qilgandan so'ng, biz olamiz

4H + + 2Cl - + MnO 2 = Cl 2 + Mn 2+ + 2H 2 O

3-misol. Vodorod sulfidining kaliy permanganatning kislotalangan eritmasi bilan o'zaro ta'sirining reaksiya tenglamasini tuzish.

Keling, reaktsiya sxemasini yozamiz - boshlang'ich va hosil bo'lgan moddalarning formulalarini:

H 2 S + KMnO 4 + H 2 S O 4 → S + MnS O 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Keyin reaksiyadan oldin va keyin atomlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishini ko'rsatamiz:

Oltingugurt va marganets atomlarining oksidlanish darajalari o'zgaradi (H 2 S - qaytaruvchi, KMn O 4 - oksidlovchi). Biz elektron tenglamalarni tuzamiz, ya'ni. Biz elektronni yo'qotish va olish jarayonlarini tasvirlaymiz:

Va nihoyat, oksidlovchi va qaytaruvchi, so'ngra boshqa reaktivlar uchun koeffitsientlarni topamiz. Elektron tenglamalardan ko'rinib turibdiki, biz 5 mol H 2 S va 2 mol KMn O 4 ni olishimiz kerak, keyin biz 5 mol S atomini va 2 mol MnSO 4 ni olamiz. Bundan tashqari, tenglamaning chap va o'ng tomonidagi atomlarni taqqoslash natijasida biz 1 mol K 2 S O 4 va 8 mol suv ham hosil bo'lishini aniqlaymiz. Yakuniy reaktsiya tenglamasi bo'ladi

5H 2 S + 2KMnO 4 + ZN 2 S O 4 = 5S + 2MnS O 4 + K 2 S O 4 + 8H 2 O

Tenglamani yozishning to'g'riligi bir elementning atomlarini sanash orqali tasdiqlanadi, masalan, kislorod; chap tomonda ulardan 2 tasi bor. 4 + 3. 4 = 20 va o'ng tomonda 2. 4 + 4 + 8 = 20.

Biz tenglamani ion shaklida qayta yozamiz:

5H 2 S + 2MnO 4 - + 6H + = 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O

Ma'lumki, to'g'ri yozilgan reaksiya tenglamasi moddalar massasining saqlanish qonunining ifodasidir. Shuning uchun boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlarida bir xil atomlar soni bir xil bo'lishi kerak. To'lovlar ham saqlanishi kerak. Boshlang'ich moddalarning zaryadlari yig'indisi doimo reaksiya mahsulotlarining zaryadlari yig'indisiga teng bo'lishi kerak.

Quyidagi reaktsiya tenglamalarining diagrammalarini ko'rib chiqing. Ularning muhim farqi nimada? Bu reaksiyalarda elementlarning oksidlanish darajalari o'zgarganmi?

Birinchi tenglamada elementlarning oksidlanish darajalari o'zgarmadi, ikkinchisida ular o'zgardi - mis va temir uchun.

Ikkinchi reaksiya oksidlanish-qaytarilish reaksiyasidir.

Reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlarini tashkil etuvchi elementlarning oksidlanish darajalarining o‘zgarishiga olib keladigan reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari (OQR) deb ataladi.

REDOX REAKSIYALARI UCHUN TENGLAMALAR YAPISH.

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini tuzishning ikkita usuli mavjud - elektron muvozanat usuli va yarim reaksiya usuli. Bu erda biz elektron balans usulini ko'rib chiqamiz.
Ushbu usulda boshlang'ich moddalardagi va reaktsiya mahsulotlaridagi atomlarning oksidlanish darajalari taqqoslanadi va biz quyidagi qoidaga amal qilamiz: qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni oksidlovchi tomonidan olingan elektronlar soniga teng bo'lishi kerak.
Tenglama tuzish uchun reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlarining formulalarini bilish kerak. Keling, ushbu usulni misol bilan ko'rib chiqaylik.

Reaksiyadagi koeffitsientlarni joylang, ularning sxemasi:

HCl + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + H 2 O

Koeffitsientlarni belgilash algoritmi

1. Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini ko'rsatamiz.

Oksidlanish darajalari o'zgargan kimyoviy elementlarga urg'u beriladi.

2. Biz elektron tenglamalar tuzamiz, unda biz berilgan va qabul qilingan elektronlar sonini ko'rsatamiz.

Vertikal chiziq orqasida biz oksidlanish va qaytarilish jarayonlarida uzatilgan elektronlar sonini qo'yamiz. Eng kichik umumiy karralini toping (qizil doira ichida ko'rsatilgan). Biz bu raqamni ko'chirilgan elektronlar soniga ajratamiz va koeffitsientlarni olamiz (ko'k doirada ko'rsatilgan). Bu shuni anglatadiki, marganetsdan oldin -1 koeffitsienti bo'ladi, biz buni yozmaymiz va Cl 2 dan oldin ham -1 bo'ladi.
Biz HCl ning oldiga 2 koeffitsientini qo'ymaymiz, lekin reaksiya mahsulotlaridagi xlor atomlari sonini hisoblaymiz. Bu - 4 ga teng. Shuning uchun HCl ning oldiga - 4 ni qo'yamiz, o'ng tomonda vodorod va kislorod atomlari sonini tenglashtiramiz, H 2 O ning oldiga - 2 koeffitsientini qo'yamiz. Natijada kimyoviy tenglama hosil bo'ladi:

Keling, murakkabroq tenglamani ko'rib chiqaylik:

H 2 S + KMnO 4 + H 2 SO 4 = S + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Biz kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini ajratamiz:

Elektron tenglamalar quyidagi shaklni oladi

Oksidlanish darajasi -2 va 0 bo'lgan oltingugurtdan oldin biz 5 koeffitsientini qo'yamiz, marganets birikmalaridan oldin -2, boshqa kimyoviy elementlarning atomlari sonini tenglashtiramiz va yakuniy reaktsiya tenglamasini olamiz.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari nazariyasining asosiy tamoyillari

1. Oksidlanish chaqirdi atom, molekula yoki ion tomonidan elektronlarni yo'qotish jarayoni.

Masalan :

Al – 3e - = Al 3+

Fe 2+ - e - = Fe 3+

H 2 – 2e - = 2H +

2Cl - - 2e - = Cl 2

Oksidlanish jarayonida oksidlanish darajasi ortadi.

2. Qayta tiklash chaqirdi atom, molekula yoki ion tomonidan elektron olish jarayoni.

Masalan:

S + 2e - = S 2-

BILAN l 2 + 2e- = 2Sl -

Fe 3+ + e - = Fe 2+

Qaytarilish vaqtida oksidlanish darajasi pasayadi.

3. Elektron beradigan atomlar, molekulalar yoki ionlar deyiladi restavratorlar . Reaktsiya paytidaular oksidlanadi.

Elektron oladigan atomlar, molekulalar yoki ionlar deyiladi oksidlovchi moddalar . Reaktsiya paytidaular tiklanmoqda.

Atomlar, molekulalar va ionlar ma'lum moddalarning bir qismi bo'lganligi sababli, bu moddalar mos ravishda deyiladi restavratorlar yoki oksidlovchi moddalar.

4. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari ikki qarama-qarshi jarayonning birligini ifodalaydi - oksidlanish va qaytarilish.

Qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni oksidlovchi tomonidan olingan elektronlar soniga teng..

MASHQLAR

Simulyator No1 Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari

Simulyator No 2 Elektron balans usuli

Simulyator №3 “Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari” testi

TOPSHIRISH VAZIFALARI

№ 1. Kimyoviy elementlar atomlarining oksidlanish darajasini ularning birikmalarining formulalari yordamida aniqlang: H 2 S, O 2, NH 3, HNO 3, Fe, K 2 Cr 2 O 7.

№ 2. Quyidagi o'tishlarda oltingugurtning oksidlanish darajasi bilan nima sodir bo'lishini aniqlang:

A) H 2 S → SO 2 → SO 3

B ) SO 2 → H 2 SO 3 → Na 2 SO 3

Ikkinchi genetik zanjirni tugatgandan so'ng qanday xulosaga kelish mumkin?

Kimyoviy elementlar atomlarining oksidlanish darajasining o'zgarishiga qarab kimyoviy reaksiyalarni qanday guruhlarga bo'lish mumkin?

№ 3. Elektron balans usuli yordamida CHRda koeffitsientlarni joylashtiring, oksidlanish (qaytarilish), oksidlovchi (qaytaruvchi) jarayonlarini ko'rsating; reaksiyalarni to‘liq va ion shaklida yozing:

A) Zn + HCl = H 2 + ZnCl 2

B) Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

№ 4. Reaksiya tenglamalarining berilgan diagrammasi:
SuS + HNO 3 (suyultirilgan ) = Cu(NO 3) 2 + S + NO + H 2 O

K + H 2 O = KOH + H 2
Elektron balans usuli yordamida reaksiyalardagi koeffitsientlarni joylashtiring.
Moddani ko'rsating - oksidlovchi va modda - qaytaruvchi.

Ko'pgina OVRlarning o'ziga xos xususiyati shundaki, ularning tenglamalarini tuzishda koeffitsientlarni tanlash qiyin. Koeffitsientlarni tanlashni osonlashtirish uchun ular ko'pincha foydalanadilar elektron muvozanat usuli va ion-elektron usuli (yarim reaksiya usuli). Keling, ushbu usullarning har biridan foydalanishni misollar bilan ko'rib chiqaylik.

Elektron balans usuli

Bunga asoslanadi keyingi qoida: Qaytaruvchi atomlar tomonidan berilgan elektronlarning umumiy soni oksidlovchi atomlar tomonidan qabul qilingan elektronlarning umumiy soniga mos kelishi kerak..

ORRni tuzishga misol sifatida, kislotali muhitda natriy sulfitning kaliy permanganat bilan o'zaro ta'siri jarayonini ko'rib chiqaylik.

Avval siz reaktsiya diagrammasini tuzishingiz kerak: Kislotali muhitda MnO 4 - Mn 2+ gacha kamaytirilishini hisobga olib, reaktsiyaning boshida va oxirida moddalarni yozing ():

Keyinchalik, ulanishlarning qaysi biri ekanligini aniqlaymiz; Reaksiya boshida va oxirida ularning oksidlanish darajasini topamiz:

Na 2 S +4 O 3 + KMn +7 O 4 + H 2 SO 4 = Na 2 S +6 O 4 + Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Yuqoridagi diagrammadan ko'rinib turibdiki, reaksiya jarayonida oltingugurtning oksidlanish darajasi +4 dan +6 gacha ko'tariladi, shuning uchun S +4 2 ta elektron beradi va bo'ladi. kamaytiruvchi vosita. Marganetsning oksidlanish darajasi +7 dan +2 gacha kamaydi, ya'ni. Mn+7 5 ta elektronni qabul qiladi va bo'ladi oksidlovchi vosita.

Elektron tenglamalar tuzamiz va oksidlovchi va qaytaruvchining koeffitsientlarini topamiz.

S +4 – 2e – = S +6 ¦ 5

Mn +7 +5e - = Mn +2 ¦ 2

Qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni qaytaruvchi tomonidan qabul qilingan elektronlar soniga teng bo'lishi uchun quyidagilar zarur:

Qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni oksidlovchining oldiga koeffitsient sifatida qo'yiladi.
Oksidlovchi tomonidan qabul qilingan elektronlar soni qaytaruvchining oldiga koeffitsient sifatida qo'yiladi.

Shunday qilib, oksidlovchi Mn+7 tomonidan qabul qilingan 5 ta elektron qaytaruvchi oldiga koeffitsient sifatida, qaytaruvchi S+4 tomonidan berilgan 2 ta elektron oksidlovchi oldiga koeffitsient sifatida qo'yiladi:

5Na 2 S +4 O 3 + 2KMn +7 O 4 + H 2 SO 4 = 5Na 2 S +6 O 4 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Keyinchalik, oksidlanish holatini o'zgartirmaydigan elementlarning atomlari sonini tenglashtirishimiz kerak, quyidagi ketma-ketlikda: metall atomlari soni, kislota qoldiqlari, muhit molekulalari soni (kislota yoki ishqor). Nihoyat, hosil bo'lgan suv molekulalari sonini hisoblang.

Shunday qilib, bizning holatimizda o'ng va chap tomonlardagi metall atomlarining soni bir xil.

Tenglamaning o'ng tomonidagi kislota qoldiqlari sonidan foydalanib, kislota uchun koeffitsientni topamiz.

Reaksiya natijasida 8 ta kislotali qoldiq SO 4 2- hosil boʻladi, ulardan 5 tasi 5SO 3 2- → 5SO 4 2- ga aylanishi, 3 tasi esa 8SO 4 2- - 5SO 4 sulfat kislota molekulalari taʼsirida. 2- = 3SO 4 2 - .

Shunday qilib, siz 3 molekula sulfat kislota olishingiz kerak:

5Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5Na 2 SO 4 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Xuddi shunday, berilgan kislota miqdoridagi vodorod ionlari sonidan suv uchun koeffitsientni topamiz

6H + + 3O -2 = 3H 2 O

Tenglamaning yakuniy shakli:

Koeffitsientlar to'g'ri joylashtirilganligining belgisi tenglamaning ikkala tomonidagi har bir element atomlarining teng sonidir.

Ion-elektron usul (yarim reaksiya usuli)

Elektrolitlar eritmalarida oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari, shuningdek almashinuv reaktsiyalari ionlar ishtirokida sodir bo'ladi. Shuning uchun ion-molekulyar ORR tenglamalari oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining mohiyatini aniqroq aks ettiradi. Ion-molekulyar tenglamalarni yozishda kuchli elektrolitlar , kuchsiz elektrolitlar, choʻkma va gazlar esa molekulalar (dissosilanmagan shaklda) shaklida yoziladi. Ion sxemasida o'zgarishlarga uchragan zarralar ularning oksidlanish holatlari, shuningdek, atrof-muhitni tavsiflovchi zarralar: H + - kislotali muhit OH — — ishqoriy muhit va H 2 O - neytral muhit.

orasidagi reaksiya tenglamasini tuzish misolini ko'rib chiqamiz kislotali muhitda natriy sulfit va kaliy permanganat.

Avval siz reaktsiya diagrammasini tuzishingiz kerak: reaksiya boshida va oxiridagi moddalarni yozing:

Na 2 SO 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Tenglamani ion shaklida yozamiz, oksidlanish-qaytarilish jarayonida ishtirok etmaydigan ionlarni kamaytirish:

SO 3 2- + MnO 4 - + 2H + = Mn 2+ + SO 4 2- + H 2 O

Keyinchalik, oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarni aniqlaymiz va qaytarilish va oksidlanish jarayonlarining yarim reaktsiyalarini tuzamiz.

Yuqoridagi reaktsiyada oksidlovchi modda - MnO 4- 5 ta elektronni qabul qiladi va kislotali muhitda Mn 2+ gacha qaytariladi. Bunday holda, MnO 4 - tarkibiga kiruvchi kislorod chiqariladi, u H + bilan birlashib, suv hosil qiladi:

MnO 4 - + 8H + + 5e - = Mn 2+ + 4H 2 O

Qaytaruvchi SO 3 2-- 2 ta elektron berib, SO 4 2-gacha oksidlanadi. Ko'rib turganingizdek, hosil bo'lgan SO 4 2- ionida dastlabki SO 3 2- dan ko'ra ko'proq kislorod mavjud. Kislorod etishmasligi suv molekulalari bilan to'ldiriladi va natijada 2H + chiqariladi:

SO 3 2- + H 2 O - 2e - = SO 4 2- + 2H +

Oksidlovchi va qaytaruvchi uchun koeffitsientni topish, Oksidlanish-qaytarilish jarayonida qaytaruvchi qancha elektron qo'shsa, shuncha ko'p elektron qo'shishini hisobga olgan holda:

MnO 4 - + 8H + + 5e - = Mn 2+ + 4H 2 O ¦2 oksidlovchi vosita, qaytarilish jarayoni

SO 3 2- + H 2 O - 2e - = SO 4 2- + 2H + ¦5 qaytaruvchi vosita, oksidlanish jarayoni

Keyin ikkala yarim reaktsiyani jamlashingiz kerak, topilgan koeffitsientlarga oldindan ko'paytirib, biz quyidagilarni olamiz:

2MnO 4 - + 16H + + 5SO 3 2- + 5H 2 O = 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5SO 4 2- + 10H +

Shu kabi atamalarni qisqartirib, ion tenglamasini topamiz:

2MnO 4 - + 5SO 3 2- + 6H + = 2Mn 2+ + 5SO 4 2- + 3H 2 O

Keling, molekulyar tenglamani yozamiz, quyidagi shaklga ega:

5Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5Na 2 SO 4 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

Na 2 SO 3 + KMnO 4 + H 2 O = Na 2 SO 4 + MnO 2 + KOH

IN ion shakli tenglama quyidagi shaklni oladi:

SO 3 2- + MnO 4 — + H 2 O = MnO 2 + SO 4 2- + OH —

Bundan tashqari, oldingi misoldagi kabi, oksidlovchi MnO 4 - va qaytaruvchi SO 3 2-.

Neytral va ozgina ishqoriy muhitda MnO 4 - 3 ta elektronni qabul qiladi va MnO 2 ga kamayadi. SO 3 2- - 2 ta elektron berib, SO 4 2- ga oksidlanadi.

Yarim reaksiyalar quyidagi shaklga ega:

MnO 4 - + 2H 2 O + 3e - = MnO 2 + 4OH - ¦2 oksidlovchi, qaytarilish jarayoni

SO 3 2- + 2OH - - 2e - = SO 4 2- + H 2 O ¦3 qaytaruvchi, oksidlanish jarayoni

Oksidlovchi va qaytaruvchining koeffitsientlarini hisobga olgan holda ion va molekulyar tenglamalarni yozamiz:

3SO 3 2- + 2MnO 4 — + H 2 O =2 MnO 2 + 3SO 4 2- + 2OH —

3Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + H 2 O = 2MnO 2 + 3Na 2 SO 4 + 2KOH

Yana bir misol orasida reaksiya tenglamasini tuzish mumkin ishqoriy muhitda natriy sulfit va kaliy permanganat.

Na 2 SO 3 + KMnO 4 + KOH = Na 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + H 2 O

IN ion shakli tenglama quyidagi shaklni oladi:

SO 3 2- + MnO 4 - + OH - = MnO 2 + SO 4 2- + H 2 O

Ishqoriy muhitda oksidlovchi MnO 4 - 1 elektronni qabul qiladi va MnO 4 2-gacha kamayadi. Qaytaruvchi SO 3 2- SO 4 2- ga oksidlanib, 2 ta elektronni beradi.

Yarim reaksiyalar quyidagi shaklga ega:

MnO 4 - + e - = MnO 2 ¦2 oksidlovchi vosita, qaytarilish jarayoni

SO 3 2- + 2OH — — 2e — = SO 4 2- + H 2 O ¦1 qaytaruvchi vosita, oksidlanish jarayoni

Ion va molekulyar tenglamalarni yozamiz, oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarning koeffitsientlarini hisobga olgan holda:

SO 3 2- + 2MnO 4 — + 2OH — = 2MnO 4 2- + SO 4 2- + H 2 O

Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + H 2 O = 2K 2 MnO 4 + 3Na 2 SO 4 + 2KOH

Shuni ta'kidlash kerakki, o'z-o'zidan ORR har doim ham oksidlovchi va qaytaruvchi vosita ishtirokida sodir bo'lmasligi mumkin. Shuning uchun oksidlovchi va qaytaruvchining kuchini miqdoriy tavsiflash va reaktsiya yo'nalishini aniqlash uchun oksidlanish-qaytarilish potentsiallarining qiymatlari qo'llaniladi.

Kategoriyalar,

Bu usul moddadagi atomning oksidlanish darajasi haqidagi fikrga asoslanadi. Oksidlanish darajasi atomning shartli zaryadidir, moddadagi barcha bog'lanishlar sof ion hisoblanadi. Oksidlanish darajasi (+) yoki (-) belgisi bilan arabcha raqam bilan ko'rsatilgan.

1. Reaksiya diagrammasini yozing. Reaksiya sxemasi - bu an'anaviy kimyoviy ifoda bo'lib, unda boshlang'ich moddalar chap tomonda, ma'lum bo'lgan reaktsiya mahsulotlari esa o'ngda ko'rsatilgan. Diagrammaning o'ng va chap qismlari orasiga "o'q" belgisi qo'yilgan. Sxema to'liq (barcha mahsulotlar ma'lum) yoki to'liq bo'lmagan (faqat ba'zi mahsulotlar ma'lum) bo'lishi mumkin. Elektron balans usuli faqat to'liq sxemalar bilan ishlashga imkon beradi. Diagrammaga kiritilmasligi mumkin bo'lgan yagona modda suvdir.

Misol: Cu + HNO 3 ® Cu(NO 3) 2 + NO +. . . .

(ellips suvning yakuniy tenglamaning o'ng va chap tomonida paydo bo'lishi mumkinligini anglatadi).

2. Diagrammada har bir atom ustidagi oksidlanish darajalarini joylashtiring:

3. Oksidlanish darajalarini o'zgartirgan atomlarni toping. Ular uchun elektron o'tish tenglamalarini yarating:

Cu 0 + H +1 N +5 O ® Cu +2 (N +5 O ) 2 + N +2 O -2 + . . . .

Cu 0 - 2 = Cu +2,

N +5 + 3 = N +2.

4. Elektron balansni tuzing (elektron o'tishlar tenglamalarini ko'paytirish kerak bo'lgan koeffitsientlarni tanlang, shunda qaytaruvchi moddalardan chiqib ketadigan elektronlar soni oksidlovchi vosita tomonidan qabul qilingan elektronlar soniga teng bo'ladi).

Cu 0 - 2 = Cu +2 3

N +5 + 3 = N +2 2

Elektron balansdan kelib chiqadiki, hosil bo'lgan tenglamaning chap tomonida qaytaruvchi moddaning (Cu +2) har 3 atomi uchun oksidlovchi moddaning (N +5) 2 atomi bo'lishi kerak. Kelajakdagi tenglamaning o'ng tomonida 3 Cu +2 atomga 2 N +2 atom bo'lishi kerak.

5. Reaksiya sxemasida birinchi koeffitsientlarni elektron balansga mos ravishda qo'ying (mumkin bo'lganda!).

3Cu + HNO 3 ® 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + . . . .

E'tibor bering: nazariy jihatdan mumkin bo'lgan to'rtta koeffitsientdan faqat uchtasi ko'rsatilgan. Nitrat kislota oldidagi koeffitsient hali ham noma'lum, chunki N+5 oʻzini murakkab tutadi: bir tomondan, ORRda qatnashadi (bu elektron balansda hisobga olinadi), ikkinchi tomondan esa oʻzgarmasdan mis nitratiga (Cu(NO 3)) oʻtadi. 2) (bu elektron balansda hisobga olinmaydi, t .chunki bu holda azotning oksidlanish darajasi o'zgarmaydi).

6. Vodorod va kisloroddan tashqari barcha atomlar uchun tenglashtiring. Bunday holda, elektron balansdan olingan koeffitsientlarning o'zboshimchalik bilan o'zgarishi qabul qilinishi mumkin emas.

3Cu + 8 HNO 3 ® 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + . . . .

7. Vodorod uchun tenglashtiring. Bu faqat bitta usulda amalga oshiriladi: kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismiga tegishli miqdordagi suv molekulalarini qo'shish orqali vodorod yo'q. Ushbu misolda chapda 8 ta vodorod atomi va o'ngda nol bor. H2O molekulasida 2 ta vodorod atomi mavjud:

3Cu + 8HNO 3 ® 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

8. Natijadagi ifoda ORR tenglamasi bo'lishi kerak, agar avval xatolikka yo'l qo'yilmagan bo'lsa. Bu tenglamani kislorod uchun tekshirish kerak. Agar o'ng va chap tarafdagi kislorod atomlarining soni bir xil bo'lsa, "o'q" o'rniga biz "teng" belgisini qo'yamiz (bu tenglama). Agar u kislorodga mos kelmasa, 1-banddan boshlab sozlashni takrorlash kerak.

Yakuniy tenglama:

3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.