Ako vyvážiť redoxné reakcie?

Aj keď sú polovičné reakcie hypotetickými reakciami, rozdelenie rovnice vám umožní ľahko určiť, či dochádza k redoxnej reakcii.

Redukčná/oxidačná (redoxná) reakcia je chemická reakcia, pri ktorej je jeden z reaktantov redukovaný, zatiaľ čo druhý je oxidovaný. Redukcia a oxidácia sa vzťahujú na prenos elektrónov medzi prvkami alebo zlúčeninami a označujú sa oxidačným stavom. Atóm sa oxiduje, keď sa zvyšuje jeho oxidačné číslo, a redukuje sa, keď sa jeho oxidačné číslo znižuje. Redoxné reakcie sú nevyhnutné pre základné funkcie života, ako je fotosyntéza a dýchanie. Vyrovnanie redoxnej reakcie má niekoľko ďalších krokov ako vyváženie pravidelnej chemickej rovnice. Najdôležitejším krokom je zistiť, či skutočne dochádza k redoxnej reakcii .

Časť 1 z 3: identifikácia redoxnej reakcie

1
Naučte sa pravidlá pre priradenie oxidačného stavu. Oxidačný stav druhu (každý prvok v rovnici) je číslo rovnajúce sa počtu elektrónov, ktoré je možné získať, stratiť alebo zdieľať s iným prvkom počas procesu chemickej väzby. Existuje sedem pravidiel, ktoré vám umožňujú určiť oxidačný stav prvku. Musia byť dodržané v nižšie uvedenom poradí. Ak sú dve pravidlá v rozpore, na priradenie oxidačného stavu (OS) použite prvé pravidlo.
- Pravidlo č. 1: Jednotlivý atóm má sám o sebe OS 0. Napríklad: Au, OS = 0. Cl ₂ má tiež OS 0, pokiaľ nie je kombinovaný s iným prvkom.
- Pravidlo č. 2: Celkový OS všetkých atómov v neutrálnom druhu je 0, ale v ióne sa rovná iónovému náboju. OS molekuly sa musí rovnať 0, ale OS pre každý prvok v tejto molekule nemusí byť nula. Napríklad, H ₂ O má OS 0, ale každý atóm vodíka má OS +1, zatiaľ čo atóm kyslíka má OS -2. Ión Ca ²⁺ má oxidačný stav +2.
- Pravidlo č. 3: Kovy skupiny 1 majú pre zlúčeniny OS +1 a kovy skupiny 2 majú OS +2.
- Pravidlo č. 4: Oxidačný stav fluóru v zlúčenine je -1.
- Pravidlo č. 5: Oxidačný stav vodíka v zlúčenine je +1.
- Pravidlo č. 6: Oxidačný stav kyslíka v zlúčenine je -2.
- Pravidlo č. 7: V zlúčeninách s dvoma prvkami, kde najmenej jeden je kov, majú prvky v skupine 15 OS -3, skupina 16 má OS -2 a skupina 17 má OS –1.
2
Reakciu rozdeľte na dve polovičné reakcie. Aj keď sú polovičné reakcie hypotetickými reakciami, rozdelenie rovnice vám umožní ľahko určiť, či dochádza k redoxnej reakcii. Za týmto účelom vezmite prvý reaktant a napíšte ho ako polovičnú reakciu s produktom, ktorý obsahuje prvok v reaktante. Potom vezmite druhý reaktant a napíšte ho ako polovičnú reakciu s produktom, ktorý obsahuje tento prvok.
- Napríklad: Fe + V ₂ O ₃ - -> Fe ₂ O ₃ + VO sa rozpadá na nasledujúce dve polovičné reakcie:
  - Fe - -> Fe ₂ O ₃
  - V ₂ O ₃ - -> VO
- Ak existuje iba jeden reaktant a dva produkty, urobte jednu polovičnú reakciu s reaktantom a prvým produktom a jednu polovičnú reakciu s reaktantom a druhým produktom. Pri kombinovaní polovičných reakcií na konci nezabudnite reaktanty skombinovať. To isté môžete urobiť, ak existujú dva reaktanty a iba jeden produkt: na polovičné reakcie použite každý reaktant s rovnakým produktom.
  - ClO ^- - -> Cl ^- + ClO ₃^-
  - Polovičná reakcia 1: ClO ^- - -> Cl ^-
  - Polovičná reakcia 2: ClO ^- - -> ClO ₃^-
3
Každému prvku v rovnici priraďte oxidačné stavy. Pomocou siedmich pravidiel na priraďovanie oxidačných stavov určte oxidačný stav pre každý druh v danej chemickej rovnici. Aj keď môže byť zlúčenina neutrálna, prvky, ktoré túto zlúčeninu tvoria, budú mať nabitý oxidačný stav. Nezabudnite postupovať podľa pravidiel.
- Pre prvú polovičnú reakciu v našom vyššie uvedenom príklade: OS pre samotný atóm Fe je 0 (pravidlo č. 1), OS pre Fe vo Fe ₂ je +3 (pravidlo č. 2 a č. 6) a OS pre O v O ₃ je -2 (pravidlo č. 6).
- Za druhej polovici reakcie: OS pre V v V ₂ je 3 (pravidlo # 2 a # 6), zatiaľ čo operačný systém pre O v O ₃ je -2 (R # 6). OS pre V je +2 (pravidlo č. 2), zatiaľ čo O je -2 (pravidlo č. 6).
Ak potrebujete ďalšiu pomoc vrátane toho, ako vyvážiť redoxnú reakciu v základnom roztoku, čítajte ďalej!
4
Zistite, či je jeden druh oxidovaný a jeden redukovaný. Pri pohľade na oxidačné stavy každého druhu vo vašej polovičnej reakcii zistite, či sa jeden druh oxiduje (oxidačný stav sa zvyšuje), zatiaľ čo druhý druh je redukovaný (oxidačný stav klesá).
- V našom prípade je prvá polovičná reakcia oxidovaná, pretože Fe začína s OS 0 a pokračuje až do 3. Druhá polovičná reakcia sa znižuje, pretože V začína s OS +6 a klesá na +2.
- Pretože jeden druh je oxidovaný a druhý redukovaný, je táto rovnica redoxnou reakciou.

Časť 2 z 3: vyvažovanie redoxnej reakcie v neutrálnom alebo kyslom roztoku

1
Rozdeľte reakciu na dve polovičné reakcie. Vaša rovnica by už mala byť rozdelená na dve polovičné reakcie z predchádzajúceho kroku určovania, či dochádza k redoxnej reakcii. Ak vám už bolo povedané, že ide o redoxnú reakciu, potom je vašim prvým krokom rozdelenie na dve polovičné reakcie. Za týmto účelom vezmite prvý reaktant a napíšte ho ako polovičnú reakciu s produktom, ktorý obsahuje prvok v reaktante. Potom vezmite druhý reaktant a napíšte ho ako polovičnú reakciu s produktom, ktorý obsahuje tento prvok.
- Napríklad: Fe + V ₂ O ₃ - -> Fe ₂ O ₃ + VO sa rozpadá na nasledujúce dve polovičné reakcie:
  - Fe - -> Fe ₂ O ₃
  - V ₂ O ₃ - -> VO
- Ak existuje iba jeden reaktant a dva produkty, urobte jednu polovičnú reakciu s reaktantom a prvým produktom a jednu polovičnú reakciu s reaktantom a druhým produktom. Pri kombinovaní polovičných reakcií na konci nezabudnite reaktanty skombinovať. To isté môžete urobiť, ak existujú dva reaktanty a iba jeden produkt: na polovičné reakcie použite každý reaktant s rovnakým produktom.
  - ClO ^- - -> Cl ^- + ClO ₃^-
  - Polovičná reakcia 1: ClO ^- - -> Cl ^-
  - Polovičná reakcia 2: ClO ^- - -> ClO ₃^-
2
Vyrovnajte všetky prvky v rovnici okrem vodíka a kyslíka. Potom, čo ste zistili, že dochádza k redoxnej reakcii, je načase ju vyvážiť. Začnite vyvážením všetkých prvkov v každej polovičnej reakcii, ktoré nie sú vodíkom (H) alebo kyslíkom (O). Tieto budú v nasledujúcich krokoch vyvážené.
- Polovičná reakcia 1:
  - Fe - -> Fe ₂ O ₃
  - Na ľavej strane je 1 atóm Fe a 2 na pravej strane. Vyvážením vynásobte ľavé číslo 2.
  - 2Fe - -> Fe ₂ O ₃
- Polovičná reakcia 2:
  - V ₂ O ₃ - -> VO
  - Na ľavej strane sú 2 atómy V a jeden na pravej strane, na vyváženie vynásobte pravé 2.
  - V ₂ O ₃ - -> 2VO
3
Vyvážte atómy kyslíka pridaním h ₂ o na opačnú stranu reakcie. Určte počet atómov kyslíka na každej strane rovnice. Vyrovnajte rovnicu pridaním molekúl vody na stranu, ktorá má menej atómov kyslíka, kým nie sú obe strany rovnaké.
- Polovičná reakcia 1:
  - 2Fe - -> Fe ₂ O ₃
  - Na pravej strane sú 3 atómy kyslíka a na ľavej strane nie sú žiadne. Pridajte 3 H ₂ O molekuly na ľavú stranu na rovnováhe.
  - 2FE + 3H ₂ O - -> Fe ₂ O ₃
- Polovičná reakcia 2:
  - V ₂ O ₃ - -> 2VO
  - Na ľavej strane sú 3 atómy O a dva na pravej strane. Pridajte 1 H ₂ O molekulu na pravú stranu do rovnováhy.
  - V ₂ O ₃ - -> 2VO + H ₂ O
4
Vyvážte atómy vodíka pridaním h ⁺ k opaku rovnice. Rovnako ako pri atómoch kyslíka určte počet atómov vodíka na každej strane rovnice. Potom vyvážte pridaním atómov H ⁺ na stranu, ktorá má menej atómov, kým nie sú obe strany rovnaké.
- Polovičná reakcia 1:
  - 2FE + 3H ₂ O - -> Fe ₂ O ₃
  - Na ľavej strane je 6 atómov H a žiadny na pravej strane. Na vyváženie pridajte 6 H ⁺ na pravú stranu.
  - 2FE + 3H ₂ O - -> Fe ₂ O ₃ + 6H ⁺
- Polovičná reakcia 2:
  - V ₂ O ₃ - -> 2VO + H ₂ O
  - Na pravej strane sú 2 atómy H a na ľavej strane nie sú žiadne. Na vyváženie pridajte 2 H ⁺ na ľavú stranu.
  - V ₂ O ₃ + 2H ⁺ - -> 2VO + H ₂ O
Ak máte neutrálny alebo kyslý roztok, môžete vyrovnať redoxnú reakciu tak, že rovnicu najskôr rozdelíte na dve polovičné reakcie.
5
Vyrovnajte náboje pridaním elektrónov na správnu stranu rovnice. Potom, čo vyrovnáte vodíky a kyslíky, bude jedna strana vašej rovnice pozitívnejšia ako druhá. Na stranu každej rovnice pridajte kladnejší počet elektrónov, aby bol náboj rovný nule.
- Elektróny budú takmer vždy pridané na stranu s atómami H ⁺.
- Polovičná reakcia 1:
  - 2FE + 3H ₂ O - -> Fe ₂ O ₃ + 6H ⁺
  - Náboj na ľavej strane rovnice je 0, zatiaľ čo na pravej strane je kvôli iónom vodíka náboj 6+. Na vyváženie pridajte 6 elektrónov na pravú stranu.
  - 2FE + 3H ₂ O - -> Fe ₂ O ₃ + 6H ⁺ + 6e ^-
- Polovičná reakcia 2:
  - V ₂ O ₃ + 2H ⁺ - -> 2VO + H ₂ O
  - Náboj na ľavej strane rovnice je 2+, zatiaľ čo na pravej strane je 0. Pridať 2 elektróny na ľavú stranu, aby poplatok na nulu.
  - V ₂ O ₃ + 2H ⁺ + 2e ^- - -> 2VO + H ₂ O
6
Každú polovičnú reakciu vynásobte mierkovým faktorom tak, aby boli elektróny v oboch polovičných reakciách rovnaké. Elektróny na oboch stranách rovnice musia byť rovnaké, takže keď sa polovičné reakcie spoja, elektróny sa zrušia. Reakciu vynásobte najnižším spoločným faktorom elektrónov, aby boli rovnaké.
- Polovičná reakcia 1 má 6 elektrónov, zatiaľ čo polovičná reakcia 2 má 2 elektróny. Vynásobením polovičnej reakcie 2 číslom 3 bude mať 6 elektrónov a bude sa rovnať prvej polovičnej reakcii.
- Polovičná reakcia 1:
  - 2FE + 3H ₂ O - -> Fe ₂ O ₃ + 6H ⁺ + 6e ^-
- Polovičná reakcia 2:
  - V ₂ O ₃ + 2H ⁺ + 2e ^- - -> 2VO + H ₂ O
  - Vynásobte 3: 3V ₂ O ₃ + 6H ⁺ + 6e ^- - ->> 6VO + 3H ₂ O
7
Skombinujte dve polovičné reakcie. Napíšte všetky reaktanty na ľavú stranu rovnice a všetky produkty na pravú stranu rovnice. Všimnite si, že na každej strane sú podobné výrazy vrátane H ₂ O, H ⁺ a e ^-. Môžete zrušiť podobné výrazy, pričom zostávajúce výrazy ponechajú vyváženú rovnicu.
- 2Fe + 3H ₂ O + 3V ₂ O ₃ + 6H ⁺ + 6e ^- - -> Fe ₂ O ₃ + 6H ⁺ + 6e ^- + 6VO + 3H ₂ O
- Elektróny na oboch stranách rovnice vyrušia sa získa: 2FE + 3H ₂ O + 3V ₂ O ₃ + 6H ⁺ - -> Fe ₂ O ₃ + 6H ⁺ + 6VO + 3H ₂ O
- Existujú 3 H ₂ O a 6 H ⁺ iónov na oboch stranách rovnice, ktorá tiež zrušiť za zisku finálnej vyváženú rovnicu: 2FE + 3V ₂ O ₃ - -> Fe ₂ O ₃ + 6VO
8
Znovu skontrolujte, či má každá strana rovnice rovnaký náboj. Keď ste s vyvažovaním skončili, skontrolujte, či sú náboje vyvážené na každej strane rovnice. Náboje na každej strane rovnice by mali byť rovnaké.
- Na pravej strane našej rovnice: OS pre Fe je 0. Vo V ₂ O ₃ je OS pre V +3 a pre O je -2. Vynásobením počtu atómov každého prvku V = +3 x 2 = 6, O = -2 x 3 = -6. Poplatky sa rušia.
- Pre ľavú stranu našej rovnice: Vo Fe ₂ O ₃ je OS pre Fe +3 a pre O je -2. Vynásobením počtu atómov každého prvku Fe = +3 x 2 = +6, O = -2 x 3 = -6. Poplatky sa rušia. Vo VO je OS pre V +2, zatiaľ čo pre O je -2. Poplatky sa tiež rušia na tejto strane.
- Pretože všetky náboje sú rovné nule, naša rovnica bola správne vyvážená.

Časť 3 z 3: vyváženie redoxnej reakcie v zásaditom roztoku

1
Rozdeľte reakciu na dve polovičné reakcie. Vyvažovanie v základnom riešení prebieha podľa rovnakých krokov ako vyššie, s jedným krokom navyše na konci. Vaša rovnica by mala byť už rozdelená na dve polovičné reakcie z predchádzajúceho kroku určovania, či dochádza k redoxnej reakcii. Ak vám už bolo povedané, že ide o redoxnú reakciu, potom je vašim prvým krokom rozdelenie na dve polovičné reakcie. Za týmto účelom vezmite prvý reaktant a napíšte ho ako polovičnú reakciu s produktom, ktorý obsahuje prvok v reaktante. Potom vezmite druhý reaktant a napíšte ho ako polovičnú reakciu s produktom, ktorý obsahuje tento prvok.
- Nasledujúcu reakciu vyvážte napríklad v zásaditom roztoku: Ag + Zn ²⁺ - -> Ag ₂ O + Zn sa rozdelí na nasledujúce dve polovičné reakcie:
  - Ag - -> Ag ₂ O
  - Zn ²⁺ - -> Zn
Ako vyvážim ión oxidu dusičitého s iónom oxidu dusičitého?
2
Vyrovnajte všetky prvky v rovnici okrem vodíka a kyslíka. Potom, čo ste zistili, že dochádza k redoxnej reakcii, je načase ju vyvážiť. Začnite vyvážením všetkých prvkov v každej polovičnej reakcii, ktoré nie sú vodíkom (H) alebo kyslíkom (O). Tieto budú v nasledujúcich krokoch vyvážené.
- Polovičná reakcia 1:
  - Ag - -> Ag ₂ O
  - Na ľavej strane je 1 atóm Ag a 2 na pravej strane, vynásobte ľavé číslo dvoma, aby ste dosiahli rovnováhu.
  - 2Ag - -> Ag ₂ O
- Polovičná reakcia 2:
  - Zn ²⁺ - -> Zn
  - Vľavo je 1 atóm Zn a 1 vpravo, preto je už vyvážený.
3
Vyvážte atómy kyslíka pridaním h ₂ o na opačnú stranu reakcie. Určte počet atómov kyslíka na každej strane rovnice. Vyrovnajte rovnicu pridaním molekúl vody na stranu, ktorá má menej atómov kyslíka, kým nie sú obe strany rovnaké.
- Polovičná reakcia 1:
  - 2Ag - -> Ag ₂ O
  - Na ľavej strane nie sú žiadne atómy O a jeden na pravej strane. Pridá sa 1 H ₂ O molekuly na ľavej strane do rovnováhy.
  - H ₂ O + 2Ag - -> Ag ₂ O
- Polovičná reakcia 2:
  - Zn ²⁺ - -> Zn
  - Na oboch stranách nie sú žiadne atómy O, preto je vyvážený.
4
Vyvážte atómy vodíka pridaním h ⁺ k opaku rovnice. Rovnako ako pri atómoch kyslíka určte počet atómov vodíka na každej strane rovnice. Potom vyvážte pridaním atómov H ⁺ na stranu, ktorá má menej atómov, kým nie sú obe strany rovnaké.
- Polovičná reakcia 1:
  - H ₂ O + 2Ag - -> Ag ₂ O
  - Na ľavej strane sú 2 atómy H a žiadny na pravej strane. Na vyváženie pridajte 2 H ⁺ na pravú stranu.
  - H ₂ O + 2Ag - -> Ag ₂ O + 2H ⁺
- Polovičná reakcia 2:
  - Zn ²⁺ - -> Zn
  - Na oboch stranách nie sú žiadne atómy H, preto je vyvážený.
5
Vyrovnajte náboje pridaním elektrónov na správnu stranu rovnice. Potom, čo vyrovnáte vodíky a kyslíky, bude jedna strana vašej rovnice pozitívnejšia ako druhá. Na stranu každej rovnice pridajte kladnejší počet elektrónov, aby bol náboj rovný nule.
- Elektróny budú takmer vždy pridané na stranu s atómami H ⁺.
- Polovičná reakcia 1:
  - H ₂ O + 2Ag - -> Ag ₂ O + 2H ⁺
  - Náboj na ľavej strane rovnice je 0, zatiaľ čo na pravej strane je kvôli iónom vodíka náboj 2+. Na vyváženie pridajte 2 elektróny na pravú stranu.
  - H ₂ O + 2Ag - -> Ag ₂ O + 2H ⁺ + 2e ^-
- Polovičná reakcia 2:
  - Zn ²⁺ - -> Zn
  - Náboj na ľavej strane rovnice je 2+, zatiaľ čo na pravej strane je 0. Pridajte 2 elektróny na ľavú stranu, aby sa náboj vynuloval.
  - Zn ²⁺ + 2e ^- - -> Zn
6
Každú polovičnú reakciu vynásobte mierkovým faktorom tak, aby boli elektróny v oboch polovičných reakciách rovnaké. Elektróny na oboch stranách rovnice musia byť rovnaké, takže keď sa polovičné reakcie spoja, elektróny sa zrušia. Reakciu vynásobte najnižším spoločným faktorom elektrónov, aby boli rovnaké.
- V našom prípade sú obe strany už vyvážené 2 elektrónmi na každej strane.
Potom, čo ste zistili, že dochádza k redoxnej reakcii, je načase ju vyvážiť.
7
Skombinujte dve polovičné reakcie. Napíšte všetky reaktanty na ľavú stranu rovnice a všetky produkty na pravú stranu rovnice. Všimnite si, že na každej strane sú podobné výrazy vrátane H ₂ O, H ⁺ a e ^-. Môžete zrušiť podobné termíny, pričom zvyšné termíny ponechajú vyváženú rovnicu.
- H ₂ O + 2Ag + Zn ²⁺ + 2e ^- - -> Ag ₂ O + Zn + 2H ⁺ + 2e ^-
- Elektróny na oboch stranách rovnice vyrušia sa získa: H ₂ O + 2Ag + Zn ²⁺ - -> Ag ₂ O + Zn + 2 H ⁺
8
Vyvážte kladné vodíkové ióny so zápornými hydroxylovými iónmi. Pretože chcete vyvážiť základné riešenie, chcete zrušiť vodíkové ióny. Pridajte rovnaký počet iónov OH ^- na vyváženie iónov H ⁺. Pri pridávaní OH ^- iónov musíte na obe strany rovnice pridať rovnaké číslo.
- H ₂ O + 2Ag + Zn ²⁺ - -> Ag ₂ O + Zn + 2 H ⁺
- Na pravej strane rovnice sú 2 ióny H ⁺. Pridajte 2 OH ^- ióny na obe strany rovnice.
- H ₂ O + 2Ag + Zn ²⁺ + 2OH ^- - -> Ag ₂ O + Zn + 2 H ⁺ + 2OH ^-
- H ⁺ a OH ^- spoločne tvorí jedna molekula vody (H ₂ O), čím sa získa H ₂ O + 2Ag + Zn ²⁺ + 2OH ^- - -> Ag ₂ O + Zn + 2 H ₂ O
- Môžete zrušiť jednu molekulu vody na pravej strane, čím získate konečnú vyváženú rovnicu: 2Ag + Zn ²⁺ + 2OH ^- - -> Ag ₂ O + Zn + H ₂ O
9
Znovu skontrolujte, či je na každej strane rovnice nulový náboj. Keď ste s vyvažovaním skončili, skontrolujte, či sú náboje vyvážené na každej strane rovnice. Náboje (oxidačný stav všetkých prvkov) na každej strane rovnice by sa mali rovnať nule.
- Pre ľavú stranu našej rovnice: Ag má OS 0. ^Ión Zn ^{2+ má OS +2. V OH ^- ion OS je -1, ale pretože sú tu 2 celkový náboj je -2. +2 Zn a -2 OH ^- iónu sa zrušia na nulu.}
- Na pravej strane: V Ag ₂ O má Ag OS +1, zatiaľ čo O je -2. Vynásobením počtu atómov Ag = +1 x 2 = +2 sa -2 z O zruší. Zn má OS 0. Molekula vody má tiež OS 0.
- Pretože všetky náboje sú rovné nule, naša rovnica bola správne vyvážená.

Prečítajte si tiež: Ako získať tento rok lepšie známky ako minulý rok?

Ako vyvážiť redoxné reakcie?

Kroky

Časť 1 z 3: identifikácia redoxnej reakcie

Časť 2 z 3: vyvažovanie redoxnej reakcie v neutrálnom alebo kyslom roztoku

Časť 3 z 3: vyváženie redoxnej reakcie v zásaditom roztoku

Otázky a odpovede

Komentáre (2)

Prečítajte si tiež: