Kaedah separuh tindak balas: algoritma

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Banyak proses kimia berlaku dengan perubahan dalam keadaan pengoksidaan atom yang membentuk sebatian bertindak balas. Menulis persamaan untuk tindak balas jenis redoks selalunya disertai dengan kesukaran dalam menyusun pekali di hadapan setiap formula bahan. Untuk tujuan ini, teknik telah dibangunkan berkaitan dengan keseimbangan elektronik atau elektron-ion bagi pengagihan cas. Artikel itu menerangkan secara terperinci cara kedua menulis persamaan.

Kaedah separuh tindak balas, entiti

Ia juga dipanggil imbangan elektron-ion bagi taburan faktor pekali. Kaedah ini adalah berdasarkan pertukaran zarah bercas negatif antara anion atau kation dalam media terlarut dengan nilai pH yang berbeza.

Dalam tindak balas elektrolit jenis pengoksidaan dan penurun, ion dengan cas negatif atau positif terlibat. Persamaan molekul-ionikjenis, berdasarkan kaedah separa tindak balas, membuktikan dengan jelas intipati sebarang proses.

Untuk membentuk keseimbangan, sebutan khas bagi elektrolit pautan kuat digunakan sebagai zarah ionik, dan sebatian lemah, gas dan pemendakan dalam bentuk molekul yang tidak bercampur. Sebagai sebahagian daripada skema, adalah perlu untuk menunjukkan zarah di mana tahap pengoksidaan mereka berubah. Untuk menentukan medium pelarut dalam neraca, berasid (H⁺), beralkali (OH^-) dan neutral (H_{2O) syarat.}

Untuk apa ia digunakan?

Dalam OVR, kaedah separuh tindak balas bertujuan untuk menulis persamaan ionik secara berasingan untuk proses oksidatif dan pengurangan. Baki akhir ialah penjumlahan mereka.

Langkah pelaksanaan

Kaedah separuh tindak balas mempunyai keistimewaan penulisannya sendiri. Algoritma termasuk peringkat berikut:

- Langkah pertama ialah menulis formula semua bahan tindak balas. Contohnya:

H₂S + KMnO₄ + HCl

- Kemudian anda perlu mewujudkan fungsi, dari sudut pandangan kimia, setiap proses konstituen. Dalam tindak balas ini, KMnO₄ bertindak sebagai agen pengoksida, H₂S ialah agen penurunan, dan HCl mentakrifkan persekitaran berasid.

- Langkah ketiga ialah menulis dari baris baharu formula sebatian tindak balas ionik dengan potensi elektrolit yang kuat, yang atom-atomnya mengalami perubahan dalam keadaan pengoksidaannya. Dalam interaksi ini, MnO₄^- bertindak sebagai agen pengoksidaan, H₂S ialahreagen pengurangan, dan H⁺ atau kation oksonium H₃O⁺ menentukan persekitaran asid. Sebatian elektrolitik gas, pepejal atau lemah dinyatakan dengan formula molekul keseluruhan.

Mengetahui komponen awal, cuba tentukan masing-masing reagen pengoksidaan dan penurun yang akan mempunyai bentuk terkurang dan teroksida. Kadang-kadang bahan akhir sudah ditetapkan dalam keadaan, yang menjadikan kerja lebih mudah. Persamaan berikut menunjukkan peralihan H₂S (hidrogen sulfida) kepada S (sulfur), dan anion MnO₄ ^{-kepada Mn kation}2+.

Untuk mengimbangi zarah atom di bahagian kiri dan kanan, kation hidrogen H⁺ atau air molekul ditambahkan pada medium asid. Ion hidroksida OH^- atau H₂O.

ditambahkan pada larutan alkali

MnO₄^-→ Mn²⁺

Dalam larutan, atom oksigen daripada ion manganat bersama H⁺ membentuk molekul air. Untuk menyamakan bilangan unsur, persamaan ditulis seperti berikut: 2^{O + Mn}2+.

Kemudian pengimbangan elektrik dijalankan. Untuk melakukan ini, pertimbangkan jumlah caj di bahagian kiri, ternyata +7, dan kemudian di sebelah kanan, ternyata +2. Untuk mengimbangi proses, lima zarah negatif ditambahkan pada bahan permulaan: 8H⁺ + MnO₄^-+ 5e ^- → 4H₂O + Mn²⁺. Ini menghasilkan pengurangan separuh tindak balas.

Kini proses pengoksidaan mengikuti untuk menyamakan bilangan atom. Untuk ini, di sebelah kanantambah kation hidrogen: H₂S → 2H⁺ + S.

Selepas caj disamakan: H₂S -2e^- → 2H⁺ + S. Dapat dilihat bahawa dua zarah negatif diambil daripada sebatian permulaan. Ternyata separuh tindak balas proses oksidatif.

Tuliskan kedua-dua persamaan dalam lajur dan samakan caj yang diberikan dan yang diterima. Mengikut peraturan untuk menentukan gandaan terkecil, pengganda dipilih untuk setiap separuh tindak balas. Persamaan pengoksidaan dan pengurangan didarab dengannya.

Kini anda boleh menambah dua neraca dengan menambahkan sisi kiri dan kanan bersama-sama dan mengurangkan bilangan zarah elektron.

8H⁺ + MnO₄^- + 5e^-→ 4H₂O + Mn²⁺ |2

H₂S -2e^- → 2H⁺ + S |5

16J⁺ + 2MnO₄^- + 5J₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 10H⁺ + 5S

Dalam persamaan yang terhasil, anda boleh mengurangkan nombor H⁺ sebanyak 10: 6H⁺ + 2MnO₄ ^- + 5J₂S → 8H₂O + 2Mn ²⁺ + 5S.

Menyemak ketepatan neraca ion dengan mengira bilangan atom oksigen sebelum dan selepas anak panah, yang bersamaan dengan 8. Ia juga perlu menyemak caj bahagian akhir dan awal neraca: (+6) + (-2)=+4. Jika semuanya sepadan, maka ia betul.

Kaedah separuh tindak balas berakhir dengan peralihan daripada tatatanda ionik kepada persamaan molekul. Bagi setiap anionik danzarah kationik sebelah kiri neraca, ion bertentangan dalam cas dipilih. Kemudian mereka dipindahkan ke sebelah kanan, dalam jumlah yang sama. Kini ion boleh digabungkan menjadi keseluruhan molekul.

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

6Cl^- + 2K⁺ → 6Cl^- + 2K ⁺

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

Adalah mungkin untuk menggunakan kaedah separuh tindak balas, yang algoritmanya bermula untuk menulis persamaan molekul, bersama-sama dengan menulis baki jenis elektronik.

Penentuan agen pengoksida

Peranan ini tergolong dalam zarah ionik, atom atau molekul yang menerima elektron bercas negatif. Bahan yang teroksida mengalami pengurangan tindak balas. Mereka mempunyai kekurangan elektronik yang boleh diisi dengan mudah. Proses sedemikian termasuk reaksi separuh redoks.

Tidak semua bahan mempunyai keupayaan untuk menerima elektron. Agen pengoksidaan kuat termasuk:

wakil halogen;
asid seperti nitrik, selenik dan sulfurik;
kalium permanganat, dikromat, manganat, kromat;
oksida mangan dan plumbum tetravalen;
ion perak dan emas;
sebatian oksigen gas;
kuprum divalen dan oksida perak monovalen;
komponen garam yang mengandungi klorin;
vodka diraja;
hidrogen peroksida.

Penentuan agen pengurangan

Peranan ini tergolong dalam zarah ionik, atom atau molekul yang mengeluarkan cas negatif. Dalam tindak balas, bahan penurun mengalami tindakan pengoksidaan apabila elektron disingkirkan.

Sifat pemulihan mempunyai:

wakil banyak logam;
sebatian tetravalen sulfur dan hidrogen sulfida;
asid terhalogen;
besi, kromium dan mangan sulfat;
tin divalen klorida;
reagen yang mengandungi nitrogen seperti asid nitrus, oksida divalen, ammonia dan hidrazin;
karbon semula jadi dan oksida divalennya;
molekul hidrogen;
asid fosforus.

Kelebihan kaedah ion-elektron

Untuk menulis tindak balas redoks, kaedah separuh tindak balas digunakan lebih kerap daripada baki bentuk elektronik.

kaedah tindak balas separuh dalam medium alkali

Ini disebabkan oleh kelebihan kaedah ion-elektron:

Apabila menulis persamaan, pertimbangkan ion dan sebatian sebenar yang wujud dalam larutan.
Anda mungkin tidak mempunyai maklumat pada mulanya tentang bahan yang terhasil, ia ditentukan pada peringkat akhir.
Data gred pengoksidaan tidak selalu diperlukan.
Terima kasih kepada kaedah tersebut, anda boleh mengetahui bilangan elektron yang mengambil bahagian dalam separuh tindak balas, bagaimana pH larutan berubah.
Ketunggalanproses dan struktur bahan yang terhasil.

Separuh tindak balas dalam larutan asid

Menjalankan pengiraan dengan lebihan ion hidrogen mematuhi algoritma utama. Kaedah tindak balas separuh dalam medium asid bermula dengan merekodkan bahagian konstituen bagi sebarang proses. Kemudian ia dinyatakan dalam bentuk persamaan bentuk ionik dengan keseimbangan cas atom dan elektronik. Proses yang bersifat pengoksidaan dan pengurangan direkodkan secara berasingan.

Untuk menyamakan oksigen atom ke arah tindak balas dengan lebihannya, kation hidrogen diperkenalkan. Jumlah H⁺ sepatutnya cukup untuk mendapatkan air molekul. Dalam arah kekurangan oksigen, H₂O.

Kemudian jalankan keseimbangan atom hidrogen dan elektron.

Mereka meringkaskan bahagian persamaan sebelum dan selepas anak panah dengan susunan pekali.

kaedah tindak balas redoks separuh tindak balas

Kurangkan ion dan molekul yang sama. Zarah anionik dan kationik yang hilang ditambah kepada reagen yang telah direkodkan dalam persamaan keseluruhan. Nombor mereka selepas dan sebelum anak panah mesti sepadan.

Persamaan OVR (kaedah separuh tindak balas) dianggap dipenuhi apabila menulis ungkapan sedia bentuk molekul. Setiap komponen mesti mempunyai pengganda tertentu.

Contoh untuk persekitaran masam

Interaksi natrium nitrit dengan asid klorik membawa kepada penghasilan natrium nitrat dan asid hidroklorik. Untuk menyusun pekali, kaedah separa tindak balas digunakan, contoh penulisan persamaandikaitkan dengan menunjukkan persekitaran berasid.

NaNO₂ + HClO₃ → NaNO₃ + HCl

ClO₃^- + 6H⁺ + 6e^- → 3H₂O + Cl^- |1

NO₂^- + H₂O – 2e^- → TIDAK₃^- +2J⁺ |3

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

ClO₃^- + 3NO₂^{-→ Cl}- ^{+ 3NO}3-

3Na⁺ + H⁺ → 3Na⁺ + H ⁺

3NaNO₂ + HClO₃ → 3NaNO₃ + HCl.

Dalam proses ini, natrium nitrat terbentuk daripada nitrit, dan asid hidroklorik terbentuk daripada asid klorik. Keadaan pengoksidaan nitrogen berubah daripada +3 kepada +5, dan cas klorin +5 menjadi -1. Kedua-dua produk tidak mendap.

Separa tindak balas untuk medium beralkali

Menjalankan pengiraan dengan lebihan ion hidroksida sepadan dengan pengiraan untuk larutan berasid. Kaedah tindak balas separuh dalam medium beralkali juga bermula dengan ungkapan bahagian konstituen proses dalam bentuk persamaan ion. Perbezaan diperhatikan semasa penjajaran bilangan oksigen atom. Jadi, air molekul ditambah ke sisi tindak balas dengan lebihannya, dan anion hidroksida ditambah ke bahagian bertentangan.

Pekali di hadapan molekul H₂O menunjukkan perbezaan dalam jumlah oksigen selepas dan sebelum anak panah, dan untuk OH^{-ion ia digandakan. Semasa pengoksidaanreagen yang bertindak sebagai agen penurunan mengeluarkan atom O daripada anion hidroksil.}

Kaedah separuh tindak balas berakhir dengan baki langkah algoritma, yang bertepatan dengan proses yang mempunyai lebihan berasid. Hasil akhirnya ialah persamaan molekul.

Contoh beralkali

Apabila iodin dicampur dengan natrium hidroksida, natrium iodida dan iodat, molekul air, terbentuk. Untuk mendapatkan keseimbangan proses, kaedah separuh tindak balas digunakan. Contoh untuk larutan beralkali mempunyai spesifikasi tersendiri yang dikaitkan dengan penyamaan oksigen atom.

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.

Hasil tindak balas ialah hilangnya warna ungu iodin molekul. Terdapat perubahan dalam keadaan pengoksidaan unsur ini daripada 0 kepada -1 dan +5 dengan pembentukan natrium iodida dan iodat.

Reaksi dalam persekitaran neutral

Biasanya ini adalah nama proses yang berlaku semasa hidrolisis garam dengan pembentukan larutan sedikit berasid (dengan pH 6 hingga 7) atau sedikit beralkali (dengan pH 7 hingga 8)..

Kaedah separuh tindak balas dalam medium neutral ditulis dalam beberapapilihan.

Kaedah pertama tidak mengambil kira hidrolisis garam. Medium diambil sebagai neutral, dan air molekul ditetapkan di sebelah kiri anak panah. Dalam versi ini, satu separuh tindak balas diambil sebagai berasid, dan satu lagi sebagai beralkali.

Kaedah kedua sesuai untuk proses di mana anda boleh menetapkan nilai anggaran nilai pH. Kemudian tindak balas untuk kaedah ion-elektron dipertimbangkan dalam larutan alkali atau berasid.

Contoh persekitaran neutral

Apabila hidrogen sulfida digabungkan dengan natrium dikromat dalam air, mendakan sulfur, natrium dan kromium hidroksida trivalen diperoleh. Ini adalah tindak balas biasa untuk penyelesaian neutral.

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^-. Kation hidrogen dan anion hidroksida bergabung membentuk 6 molekul air. Ia boleh dialih keluar di sebelah kanan dan kiri, meninggalkan lebihan di hadapan anak panah.

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

2Na⁺ → 2Na⁺

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

Pada akhir tindak balas, mendakan kromium hidroksida biru dan kuningsulfur dalam larutan alkali dengan natrium hidroksida. Keadaan pengoksidaan unsur S dengan -2 menjadi 0, dan cas kromium dengan +6 menjadi +3.