Ecuația dezechilibrată de mai jos descrie descompunerea clorurii de sodiu topite:
NaCl(l) ⟶ Na(l) + Cl2(g) dezechilibrată
Această reacție satisface criteriul de clasificare redox, deoarece numărul de oxidare pentru Na scade de la +1 la 0 (suferă reducere), iar cel pentru Cl crește de la −1 la 0 (suferă oxidare). Ecuația în acest caz este ușor de echilibrat prin inspecție, necesitând coeficienți stoichiometrici de 2 pentru NaCl și Na:
2NaCl(l) ⟶ 2Na(l) + Cl2(g) echilibrat
Reacțiile redox care au loc în soluții apoase sunt întâlnite frecvent în electrochimie și multe implică apa sau ionii săi caracteristici, H+(aq) și OH−(aq), ca reactanți sau produși. În aceste cazuri, ecuațiile care reprezintă reacția redox pot fi foarte dificil de echilibrat prin inspecție, iar utilizarea unei abordări sistematice numite metoda semi-reacției este utilă. Această abordare implică următorii pași:
- Scrieți ecuații scheletice pentru semi-reacțiile de oxidare și reducere.
- Echilibrați fiecare semi-reacție pentru toate elementele, cu excepția H și O.
- Echilibrați fiecare semi-reacție pentru O prin adăugarea de H2
- Echilibrați fiecare semi-reacție pentru H prin adăugarea de H+.
- Echilibrați fiecare semi-reacție pentru sarcină prin adăugarea de electroni.
- Dacă este necesar, înmulțiți una sau ambele semi-reacții astfel încât numărul de electroni consumați într-una să fie egal cu numărul de electroni produși în cealaltă.
- Adunați cele două semi-reacții și simplificați.
- Dacă reacția are loc într-un mediu bazic, adăugați ioni OH− folosind ecuația obținută la pasul 7 pentru a neutraliza ionii de H+ (adunați în numere egale pe ambele părți ale ecuației) și simplificați.
Exemplele de mai jos demonstrează aplicarea acestei metode la echilibrarea ecuațiilor pentru reacțiile redox apoase.
| EXEMPLUL 17.1
Ecuații de echilibrare pentru reacțiile redox în soluții acide Scrieți ecuația echilibrată care reprezintă reacția dintre cuprul solid și acidul azotic pentru a produce ioni de cupru(II) apoși și monoxid de azot gazos. Soluție Urmând pașii metodei semi-reacției: 1. Scrieți ecuații scheletice pentru semi-reacțiile de oxidare și reducere. a. oxidare:Cu(s)⟶Cu2+(aq) b. reducere:HNO3(aq)⟶NO(g) 2. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru toate elementele, cu excepția H și O. a. oxidare:Cu(s)⟶Cu2+(aq) b. reducere:HNO3(aq)⟶NO(g) 3. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru O prin adăugarea de H2O. a. oxidare:Cu(s)⟶Cu2+(aq) b. reducere:HNO3(aq)⟶NO(g)+2H2O(l) 4. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru H prin adăugarea de H+. a. oxidare:Cu(s)⟶Cu2+(aq) b. reducere:3H+(aq)+HNO3(aq)⟶NO(g)+2H2O(l) 5. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru sarcină prin adăugarea de electroni. a. oxidare:Cu(s)⟶Cu2+(aq)+2e− b. reducere:3e−+3H+(aq)+HNO3(aq)⟶NO(g)+2H2O(l) 6. Dacă este necesar, înmulțiți una sau ambele semi-reacții astfel încât numărul de electroni consumați într-una să fie egal cu numărul de electroni produși în cealaltă. a. oxidare (×3):3Cu(s)⟶3Cu2+(aq)+62e− b. reducere (×2):63e−+63H+(aq)+2HNO3(aq)⟶2NO(g)+42H2O(l) 7. Adunați cele două semi-reacții și simplificați. a. 3Cu(s)+6e−+6H+(aq)+2HNO3(aq)⟶3Cu2+(aq)+6e−+2NO(g)+4H2O(l) b. 3Cu(s)+6H+(aq)+2HNO3(aq)⟶3Cu2+(aq)+2NO(g)+4H2O(l) 8. Dacă reacția are loc într-un mediu bazic, adăugați ioni OH− prin ecuația obținută la pasul 7 pentru a neutraliza ionii H+ (adăugați în număr egal pe ambele părți ale ecuației) și simplificați. a. Acest pas nu este necesar deoarece soluția este considerată acidă. Ecuația echilibrată pentru reacția într-o soluție acidă este atunci 3Cu(s)+6H+(aq)+2HNO3(aq)⟶3Cu2+(aq)+2NO(g)+4H2O(l)
EXERCIȚIU Reacția de mai sus rezultă atunci când se utilizează acid azotic relativ diluat. Dacă se utilizează acid azotic concentrat, se produce dioxid de azot în loc de monoxid de azot. Scrieți o ecuație echilibrată pentru această reacție. Răspuns: Cu(s)+2H+(aq)+2HNO3(aq)⟶Cu2+(aq)+2NO2(g)+2H2O(l) |
| EXEMPLUL 17.2
Ecuații de echilibrare pentru reacțiile redox în soluții bazice Scrieți ecuația echilibrată care reprezintă reacția dintre ionul de permanganat apos, MnO4−, și hidroxidul de crom(III) solid, Cr(OH)3, pentru a produce oxid de mangan(IV) solid, MnO2, și ionul de cromat apos, CrO42−. Reacția are loc într-o soluție bazică. Soluție Urmând pașii metodei semi-reacției: 1. Scrieți ecuații scheletice pentru semi-reacțiile de oxidare și reducere. o oxidare: Cr(OH)3(s)⟶CrO42−(aq) o reducere: MnO4−(aq)⟶MnO2(s) 2. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru toate elementele, cu excepția H și O. o oxidare: Cr(OH)3(s)⟶CrO42−(aq) o reducere: MnO4−(aq)⟶MnO2(s) 3. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru O prin adăugarea de H2O. o oxidare: H2O(l)+Cr(OH)3(s)⟶CrO42−(aq) o reducere: MnO4−(aq)⟶MnO2(s)+2H2O(l) 4. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru H prin adăugarea de H+. o oxidare: H2O(l)+Cr(OH)3(s)⟶CrO42−(aq)+5H+(aq) o reducere: 4H+(aq)+MnO4−(aq)⟶MnO2(s)+2HO(l) 5. Echilibrați fiecare semi-reacție pentru sarcină prin adăugarea de electroni. o oxidare: H2O(l)+Cr(OH)3(s)⟶CrO42−(aq)+5H+(aq)+3e− o reducere: 3e−+4H+(aq)+MnO4−(aq)⟶MnO2(s)+2H2O(l) 6. Dacă este necesar, înmulțiți una sau ambele semi-reacții astfel încât numărul de electroni consumați într-una să fie egal cu numărul produs în celălalt. o Acest pas nu este necesar deoarece numărul de electroni este deja în echilibru. 7. Adunați cele două semi-reacții și simplificați. o H2O(l)+Cr(OH)3(s)+3e−+4H+(aq)+MnO4−(aq)⟶CrO42−(aq)+5H+(aq)+3e−+MnO2(s)+2H2O(l) o Cr(OH)3(s)+MnO4−(aq)⟶CrO42−(aq)+H+(aq)+MnO2(s)+H2O(l) 8. Dacă reacția are loc într-un mediu bazic, adăugați ioni OH− folosind ecuația obținută la pasul 7 pentru a neutraliza ionii H+ (adunați în numere egale pe ambele părți ale ecuației) și simplificați. o OH−(aq)+Cr(OH)3(s)+MnO4−(aq)⟶CrO42−(aq)+H+(aq)+OH−(aq)+MnO2(s)+H2O(l) o OH−(aq)+Cr(OH)3(s)+MnO4−(aq)⟶CrO42−(aq)+MnO2(s)+2H2O(l)
EXERCIȚIU Ionul de permanganat apos poate fi, de asemenea, redus folosind ionul de bromură apos, Br−, produșii acestei reacții fiind oxid de mangan(IV) solid și ionul de bromat apos, BrO3−. Scrie ecuația echilibrată pentru această reacție care are loc într-un mediu bazic. Răspuns: H2O(l)+2MnO4−(aq)+Br−(aq)⟶2MnO2(s)+BrO3−(aq)+2OH−(aq) |
Sursa: Chemistry 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2024 MultiMedia Publishing
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2
Descoperă universul fizicii printr-o perspectivă fenomenologică captivantă!
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1
O explorare cuprinzătoare a fizicii, combinând perspective teoretice cu fenomene din lumea reală.
Știința – Filosofia științei
Adăugați această lucrare remarcabilă în biblioteca dvs. și faceți un pas înainte spre o înțelegere mai profundă a lumii în care trăim.
Descoperă mai multe la MultiMedia
Abonează-te ca să primești ultimele articole prin email.
Lasă un răspuns