Banyak proses kimia terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi atom yang membentuk senyawa yang bereaksi. Penulisan persamaan reaksi jenis redoks seringkali disertai dengan kesulitan dalam menyusun koefisien di depan setiap rumus zat. Untuk tujuan ini, teknik telah dikembangkan terkait dengan keseimbangan distribusi muatan elektronik atau elektron-ion. Artikel ini menjelaskan secara rinci cara kedua menulis persamaan.
Metode semi-reaksi, entitas
Hal ini juga disebut keseimbangan elektron-ion dari distribusi faktor koefisien. Metode ini didasarkan pada pertukaran partikel bermuatan negatif antara anion atau kation dalam media terlarut dengan nilai pH yang berbeda.
Dalam reaksi elektrolit jenis pengoksidasi dan pereduksi, ion dengan muatan negatif atau positif terlibat. Persamaan molekul-ionikjenis, berdasarkan metode semi-reaksi, dengan jelas membuktikan esensi dari setiap proses.
Untuk membentuk keseimbangan, sebutan khusus elektrolit tautan kuat digunakan sebagai partikel ionik, dan senyawa lemah, gas, dan presipitasi dalam bentuk molekul yang tidak terdisosiasi. Sebagai bagian dari skema, perlu untuk menunjukkan partikel di mana tingkat oksidasinya berubah. Untuk menentukan media pelarut dalam neraca, asam (H+), basa (OH-) dan netral (H2O) kondisi.
Apa kegunaannya?
Dalam OVR, metode setengah reaksi ditujukan untuk menulis persamaan ionik secara terpisah untuk proses oksidatif dan reduksi. Saldo akhir akan menjadi penjumlahan mereka.
Langkah eksekusi
Metode setengah reaksi memiliki kekhasan tersendiri dalam penulisannya. Algoritma mencakup tahapan berikut:
- Langkah pertama adalah menuliskan rumus semua reaktan. Misalnya:
H2S + KMnO4 + HCl
- Kemudian Anda perlu menetapkan fungsi, dari sudut pandang kimia, dari setiap proses konstituen. Dalam reaksi ini, KMnO4 bertindak sebagai oksidator, H2S adalah reduktor, dan HCl mendefinisikan lingkungan asam.
- Langkah ketiga adalah menuliskan dari baris baru rumus senyawa ionik yang bereaksi dengan potensial elektrolit kuat, yang atom-atomnya mengalami perubahan bilangan oksidasi. Dalam interaksi ini, MnO4- bertindak sebagai oksidator, H2S adalahreagen pereduksi, dan H+ atau kation oksonium H3O+ menentukan lingkungan asam. Senyawa elektrolit berbentuk gas, padat, atau lemah dinyatakan dengan rumus molekul utuh.
Mengetahui komponen awal, coba tentukan reagen pengoksidasi dan pereduksi mana yang masing-masing memiliki bentuk tereduksi dan teroksidasi. Terkadang zat akhir sudah diatur dalam kondisi, yang membuat pekerjaan lebih mudah. Persamaan berikut menunjukkan transisi H2S (hidrogen sulfida) menjadi S (sulfur), dan anion MnO4 -ke Mn kation2+.
Untuk menyeimbangkan partikel atom di bagian kiri dan kanan, kation hidrogen H+ atau molekul air ditambahkan ke medium asam. Ion hidroksida OH- atau H2O.
ditambahkan ke larutan basa
MnO4-→ Mn2+
Dalam larutan, atom oksigen dari ion manganat bersama dengan H+ membentuk molekul air. Untuk menyamakan jumlah elemen, persamaannya ditulis sebagai berikut: 2O + Mn2+.
Kemudian dilakukan penyeimbangan listrik. Untuk melakukan ini, pertimbangkan jumlah total biaya di bagian kiri, ternyata +7, dan kemudian di sisi kanan, ternyata +2. Untuk menyeimbangkan proses, lima partikel negatif ditambahkan ke zat awal: 8H+ + MnO4-+ 5e - → 4H2O + Mn2+. Ini menghasilkan setengah reaksi reduksi.
Sekarang ikuti proses oksidasi untuk menyamakan jumlah atom. Untuk ini, di sisi kanantambahkan kation hidrogen: H2S → 2H+ + S.
Setelah muatan disamakan: H2S -2e- → 2H+ + S. Dapat dilihat bahwa dua partikel negatif diambil dari senyawa awal. Ternyata setengah reaksi dari proses oksidatif.
Tuliskan kedua persamaan dalam kolom dan samakan muatan yang diberikan dan yang diterima. Menurut aturan untuk menentukan kelipatan terkecil, pengali dipilih untuk setiap setengah reaksi. Persamaan oksidasi dan reduksi dikalikan dengan itu.
Sekarang Anda dapat menjumlahkan kedua neraca dengan menjumlahkan ruas kiri dan kanan serta mengurangi jumlah partikel elektron.
8H+ + MnO4- + 5e-→ 4H2O + Mn2+ |2
H2S -2e- → 2H+ + S |5
16H+ + 2MnO4- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 10H+ + 5S
Dalam persamaan yang dihasilkan, Anda dapat mengurangi angka H+ dengan 10: 6H+ + 2MnO4 - + 5H2S → 8H2O + 2Mn 2++ 5S.
Memeriksa kebenaran keseimbangan ion dengan menghitung jumlah atom oksigen sebelum dan sesudah panah, yang sama dengan 8. Juga perlu untuk memeriksa muatan bagian akhir dan awal neraca: (+6) + (-2)=+4. Jika semuanya cocok, maka sudah benar.
Metode setengah reaksi diakhiri dengan transisi dari notasi ionik ke persamaan molekul. Untuk setiap anionik danpartikel kationik dari sisi kiri keseimbangan, ion berlawanan muatan dipilih. Kemudian mereka dipindahkan ke sisi kanan, dalam jumlah yang sama. Sekarang ion dapat digabungkan menjadi molekul utuh.
6H+ + 2MnO4- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 5S
6Cl- + 2K+ → 6Cl- + 2K +
H2S + KMnO4 + 6HCl → 8H2O + 2MnCl 2 + 5S + 2KCl.
Dimungkinkan untuk menerapkan metode setengah-reaksi, yang algoritmenya bermuara pada penulisan persamaan molekuler, bersama dengan penulisan neraca jenis elektronik.
Penentuan oksidator
Peran ini dimiliki oleh partikel ionik, atomik, atau molekuler yang menerima elektron bermuatan negatif. Zat yang mengoksidasi mengalami reduksi dalam reaksi. Mereka memiliki kekurangan elektronik yang dapat dengan mudah diisi. Proses tersebut termasuk setengah reaksi redoks.
Tidak semua zat memiliki kemampuan untuk menerima elektron. Oksidator kuat meliputi:
- perwakilan halogen;
- asam seperti nitrat, selenat dan sulfat;
- kalium permanganat, dikromat, manganat, kromat;
- mangan dan timbal tetravalen oksida;
- ionik perak dan emas;
- senyawa oksigen gas;
- Tembaga divalen dan oksida perak monovalen;
- komponen garam yang mengandung klorin;
- royal vodka;
- hidrogen peroksida.
Penentuan zat pereduksi
Peran ini dimiliki oleh partikel ionik, atomik, atau molekuler yang mengeluarkan muatan negatif. Dalam reaksi, zat pereduksi mengalami aksi oksidasi ketika elektron dihilangkan.
Properti restoratif memiliki:
- perwakilan dari banyak logam;
- senyawa tetravalen sulfur dan hidrogen sulfida;
- asam terhalogenasi;
- besi, kromium dan mangan sulfat;
- timah divalen klorida;
- reagen yang mengandung nitrogen seperti asam nitrat, oksida divalen, amonia dan hidrazin;
- karbon alami dan oksida divalennya;
- molekul hidrogen;
- asam fosfor.
Kelebihan metode ion elektron
Untuk menulis reaksi redoks, metode setengah reaksi lebih sering digunakan daripada keseimbangan bentuk elektronik.
Ini karena kelebihan metode ion elektron:
- Saat menulis persamaan, perhatikan ion dan senyawa nyata yang ada dalam larutan.
- Anda mungkin awalnya tidak memiliki informasi tentang zat yang dihasilkan, mereka ditentukan pada tahap akhir.
- Data tingkat oksidasi tidak selalu diperlukan.
- Berkat metode ini, Anda dapat mengetahui jumlah elektron yang berpartisipasi dalam setengah reaksi, bagaimana pH larutan berubah.
- Singularitasproses dan struktur zat yang dihasilkan.
Setengah reaksi dalam larutan asam
Melakukan perhitungan dengan kelebihan ion hidrogen mematuhi algoritma utama. Metode setengah-reaksi dalam media asam dimulai dengan pencatatan bagian-bagian penyusun dari setiap proses. Kemudian mereka dinyatakan dalam bentuk persamaan bentuk ionik dengan keseimbangan muatan atom dan elektronik. Proses yang bersifat oksidasi dan reduksi dicatat secara terpisah.
Untuk menyamakan atom oksigen dalam arah reaksi dengan kelebihannya, kation hidrogen diperkenalkan. Jumlah H+ harus cukup untuk mendapatkan molekul air. Dalam arah kekurangan oksigen, H2O.
Kemudian lakukan keseimbangan atom hidrogen dan elektron.
Mereka menjumlahkan bagian-bagian persamaan sebelum dan sesudah panah dengan susunan koefisien.
Reduksi ion dan molekul identik. Partikel anionik dan kationik yang hilang ditambahkan ke reagen yang sudah direkam dalam persamaan keseluruhan. Nomor mereka setelah dan sebelum panah harus sama.
Persamaan OVR (metode setengah reaksi) dianggap terpenuhi saat menulis ekspresi bentuk molekul yang sudah jadi. Setiap komponen harus memiliki pengali tertentu.
Contoh untuk lingkungan asam
Interaksi natrium nitrit dengan asam klorat mengarah pada produksi natrium nitrat dan asam klorida. Untuk mengatur koefisien, digunakan metode semi-reaksi, contoh penulisan persamaanterkait dengan menunjukkan lingkungan asam.
NaNO2 + HClO3 → NaNO3 + HCl
ClO3- + 6H+ + 6e-→ 3H2O + Cl- |1
TIDAK2- + H2O – 2e- → TIDAK3- +2H+ |3
ClO3- + 6H+ + 3H2 O + 3NO2- → 3H2O + Cl - + 3NO3- +6H+
ClO3- + 3NO2-→ Cl- + 3NO3-
3Na+ + H+ → 3Na+ + H +
3NaNO2 + HClO3 → 3NaNO3 + HCl.
Dalam proses ini, natrium nitrat terbentuk dari nitrit, dan asam klorida terbentuk dari asam klorat. Keadaan oksidasi nitrogen berubah dari +3 menjadi +5, dan muatan klorin +5 menjadi -1. Kedua produk tidak mengendap.
Semi-reaksi untuk media alkali
Melakukan perhitungan dengan kelebihan ion hidroksida sesuai dengan perhitungan untuk larutan asam. Metode setengah reaksi dalam media basa juga dimulai dengan ekspresi bagian-bagian penyusun proses dalam bentuk persamaan ionik. Perbedaan diamati selama penyelarasan jumlah atom oksigen. Jadi, air molekuler ditambahkan ke sisi reaksi dengan kelebihannya, dan anion hidroksida ditambahkan ke sisi yang berlawanan.
Koefisien di depan molekul H2O menunjukkan perbedaan jumlah oksigen setelah dan sebelum panah, dan untuk OH-ion itu digandakan. Selama oksidasireagen yang bertindak sebagai reduktor menghilangkan atom O dari anion hidroksil.
Metode setengah reaksi diakhiri dengan langkah algoritma yang tersisa, yang bertepatan dengan proses yang memiliki kelebihan asam. Hasil akhirnya adalah persamaan molekul.
Contoh basa
Ketika yodium dicampur dengan natrium hidroksida, natrium iodida dan iodat, molekul air, terbentuk. Untuk mendapatkan keseimbangan proses digunakan metode setengah reaksi. Contoh untuk larutan alkali memiliki kekhasan tersendiri terkait dengan pemerataan atom oksigen.
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.
Hasil reaksi adalah hilangnya warna ungu molekul iodin. Terjadi perubahan bilangan oksidasi unsur ini dari 0 menjadi -1 dan +5 dengan terbentuknya natrium iodida dan iodat.
Reaksi dalam lingkungan netral
Biasanya ini adalah nama proses yang terjadi selama hidrolisis garam dengan pembentukan larutan sedikit asam (dengan pH 6 hingga 7) atau sedikit basa (dengan pH 7 hingga 8).
Metode setengah reaksi dalam medium netral dituliskan dalam beberapapilihan.
Metode pertama tidak memperhitungkan hidrolisis garam. Medium diambil sebagai netral, dan molekul air ditempatkan di sebelah kiri panah. Dalam versi ini, satu setengah-reaksi dianggap sebagai asam, dan yang lainnya sebagai basa.
Metode kedua cocok untuk proses di mana Anda dapat mengatur nilai perkiraan nilai pH. Kemudian reaksi untuk metode ion-elektron dianggap dalam larutan basa atau asam.
Contoh lingkungan netral
Ketika hidrogen sulfida digabungkan dengan natrium dikromat dalam air, endapan belerang, natrium, dan kromium hidroksida trivalen diperoleh. Ini adalah reaksi khas untuk larutan netral.
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-. Kation hidrogen dan anion hidroksida bergabung membentuk 6 molekul air. Mereka dapat dihapus di sisi kanan dan kiri, meninggalkan kelebihan di depan panah.
H2O +3H2S + Cr2O 72- → 3S + 2Cr(OH)3 +2OH-
2Na+ → 2Na+
Na2Cr2O7 + 3H2 S +H2O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)3
Pada akhir reaksi, endapan kromium hidroksida biru dan kuningbelerang dalam larutan basa dengan natrium hidroksida. Bilangan oksidasi unsur S dengan -2 menjadi 0, dan muatan kromium dengan +6 menjadi +3.
