- Langkah-langkah
- - Umum
- Periksa bilangan pengoksidaan reaktan dan produk
- Kenal pasti spesies pengoksidaan dan pengurangan
- Tuliskan separuh tindak balas dan imbangkan atom dan cas
- Pekali pengganti persamaan ion ke dalam persamaan umum
- - Imbangan dalam medium asid
- - Imbangan dalam medium asas
- Contoh
- Latihan
- Latihan 1
- Langkah am
- Imbangan dalam medium asas
- Latihan 2
- Langkah am
- Imbangan dalam medium asid
- Rujukan
The kaedah mengimbangi redoks adalah salah satu yang membolehkan menyeimbangkan persamaan kimia tindak balas redoks, yang sebaliknya akan menjadi sakit kepala. Di sini satu atau lebih spesies bertukar elektron; yang menderma atau kehilangannya disebut spesies pengoksidaan, sementara yang menerima atau memperolehnya, spesies pengurangan.
Dalam kaedah ini adalah penting untuk mengetahui bilangan pengoksidaan spesies ini, kerana mereka menunjukkan berapa banyak elektron yang mereka peroleh atau hilang per mol. Berkat ini, mungkin untuk mengimbangi cas elektrik dengan menuliskan elektron dalam persamaan seolah-olah ia adalah reaktan atau produk.
Tindak balas separa umum tindak balas redoks bersama-sama dengan tiga protagonis semasa pengimbangan mereka: H +, H2O dan OH-. Sumber: Gabriel Bolívar.
Gambar atas menunjukkan seberapa berkesan elektron, e - diletakkan sebagai reaktan apabila spesies pengoksidaan memperolehnya; dan sebagai produk apabila spesies pengurangan kehilangannya. Perhatikan bahawa untuk mengimbangi persamaan jenis ini, perlu menguasai konsep nombor pengoksidaan dan pengurangan pengoksidaan.
The H + , H 2 O dan OH - spesies , bergantung kepada pH medium tindak balas, membenarkan pengimbangan redoks, itulah sebabnya ia adalah perkara biasa untuk mencari mereka dalam latihan. Sekiranya mediumnya berasid, kita menggunakan H + ; tetapi jika sebaliknya mediumnya asas, maka kita menggunakan OH - untuk mengimbangi.
Sifat tindak balas itu sendiri menentukan pH medium yang sepatutnya. Itulah sebabnya, walaupun pengimbangan dapat dilakukan dengan asumsi medium berasid atau asas, persamaan seimbang akhir akan menunjukkan sama ada ion H + dan OH - benar-benar dapat dikeluarkan atau tidak .
Langkah-langkah
- Umum
Periksa bilangan pengoksidaan reaktan dan produk
Andaikan persamaan kimia berikut:
Cu + AgNO 3 (aq) → Cu (NO 3 ) 2 + Ag (s)
Ini sesuai dengan reaksi redoks, di mana perubahan berlaku pada bilangan pengoksidaan reaktan:
Cu 0 (+) + Ag + NO 3 (aq) → Cu 2+ (NO 3 ) 2 + Ag ( 0 ) 0
Kenal pasti spesies pengoksidaan dan pengurangan
Spesies pengoksidaan memperoleh elektron dengan mengoksidakan spesies pengurangan. Oleh itu, bilangan pengoksidaannya berkurang: ia menjadi kurang positif. Sementara itu, bilangan pengoksidaan spesies pengurangan meningkat, kerana kehilangan elektron: ia menjadi lebih positif.
Oleh itu, pada reaksi sebelumnya, tembaga dioksidakan, kerana ia mengalir dari Cu 0 ke Cu 2+ ; dan perak dikurangkan, seperti dari Ag + ke Ag 0 . Tembaga adalah spesies pengurangan, dan perak adalah spesies pengoksidaan.
Tuliskan separuh tindak balas dan imbangkan atom dan cas
Mengenal pasti spesies mana yang memperoleh atau kehilangan elektron, tindak balas separuh redoks untuk tindak balas pengurangan dan pengoksidaan ditulis:
Cu 0 → Cu 2+
Ag + → Ag 0
Tembaga kehilangan dua elektron, sementara perak memperoleh satu. Kami meletakkan elektron dalam kedua-dua tindak balas separuh:
Cu 0 → Cu 2+ + 2e -
Ag + + e - → Ag 0
Perhatikan bahawa beban tetap seimbang dalam kedua-dua reaksi separuh; tetapi jika ia ditambahkan bersama, undang-undang pemuliharaan jirim akan dilanggar: bilangan elektron mesti sama dalam dua reaksi setengah. Oleh itu, persamaan kedua didarabkan dengan 2 dan kedua persamaan ditambahkan:
(Cu 0 → Cu 2+ + 2e - ) x 1
(Ag + + e - → Ag 0 ) x 2
Cu 0 + 2Ag + + 2e - → Cu 2+ + 2Ag 0 + 2e -
Elektron terbatal kerana berada di sisi reaktan dan produk:
Cu 0 + 2Ag + → Cu 2+ + 2Ag 0
Ini adalah persamaan ion global.
Pekali pengganti persamaan ion ke dalam persamaan umum
Akhirnya, pekali stoikiometrik dari persamaan sebelumnya dipindahkan ke persamaan pertama:
Cu + 2AgNO 3 (aq) → Cu (NO 3 ) 2 + 2Ag (s)
Perhatikan bahawa 2 diposisikan dengan AgNO 3 kerana dalam garam garam ini adalah seperti Ag + , dan hal yang sama berlaku dengan Cu (NO 3 ) 2 . Sekiranya persamaan ini tidak seimbang pada akhirnya, kami terus menjalankan percubaan.
Persamaan yang dicadangkan pada langkah-langkah sebelumnya dapat diimbangi secara langsung oleh percubaan dan kesilapan. Walau bagaimanapun, terdapat tindak balas redoks yang memerlukan medium berasid (H + ) atau asas (OH - ). Apabila ini berlaku, ia tidak dapat diimbangkan dengan andaian bahawa medium itu neutral; seperti yang baru ditunjukkan (tidak H + atau OH - ditambahkan ).
Sebaliknya, lebih mudah untuk mengetahui bahawa atom, ion atau sebatian (kebanyakan oksida) di mana perubahan dalam bilangan pengoksidaan berlaku ditulis dalam separuh tindak balas. Perkara ini akan diketengahkan di bahagian latihan.
- Imbangan dalam medium asid
Apabila medium adalah asid, perlu berhenti pada dua tindak balas separuh. Kali ini ketika menyeimbangkan kita mengabaikan atom oksigen dan hidrogen, dan juga elektron. Elektron akan seimbang pada akhirnya.
Kemudian, di sisi reaksi dengan atom oksigen yang lebih sedikit, kita menambahkan molekul air untuk menebusnya. Di sisi lain, kita mengimbangkan hidrogen dengan ion H + . Dan akhirnya, kami menambah elektron dan meneruskan dengan mengikuti langkah-langkah umum yang telah digariskan.
- Imbangan dalam medium asas
Apabila medium itu asas, kita meneruskan dengan cara yang sama seperti di medium berasid dengan perbezaan kecil: kali ini di sisi di mana terdapat lebih banyak oksigen, sejumlah molekul air yang sama dengan oksigen berlebihan ini akan berada; dan di sisi lain, ion OH - untuk mengimbangi hidrogen.
Akhirnya, elektron seimbang, dua tindak balas separuh ditambahkan, dan pekali persamaan ion global digantikan menjadi persamaan umum.
Contoh
Persamaan redoks seimbang dan tidak seimbang berikut berfungsi sebagai contoh untuk melihat berapa banyak perubahan yang berlaku setelah menggunakan kaedah pengimbangan ini:
P 4 + ClO - → PO 4 3- + Cl - (tidak seimbang)
P 4 + 10 ClO - + 6 H 2 O → 4 PO 4 3- + 10 Cl - + 12 H + (medium asid seimbang)
P 4 + 10 ClO - + 12 OH - → 4 PO 4 3- + 10 Cl - + 6 H 2 O (medium asas seimbang)
I 2 + KNO 3 → I - + KIO 3 + NO 3 - (tidak seimbang)
3I 2 + KNO 3 + 3H 2 O → 5I - + KIO 3 + NO 3 - + 6H + (medium asid seimbang)
Cr 2 O 2 7- + HNO 2 → Cr 3+ + NO 3 - (tidak seimbang)
3HNO 2 + 5H + + Cr 2 O 2 7- → 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O (medium asid seimbang)
Latihan
Latihan 1
Seimbangkan persamaan berikut dalam medium asas:
I 2 + KNO 3 → I - + KIO 3 + NO 3 -
Langkah am
Kita mulakan dengan menuliskan bilangan pengoksidaan spesies yang kita sangka telah teroksidasi atau dikurangkan; dalam kes ini, atom yodium:
I 2 0 + KNO 3 → I - + KI 5+ O 3 + NO 3 -
Perhatikan bahawa yodium dioksidakan dan pada masa yang sama dikurangkan, jadi kami terus menuliskan dua tindak balas separuh masing-masing:
I 2 → I - (pengurangan, untuk setiap elektron I - 1 habis)
I 2 → IO 3 - (pengoksidaan, untuk setiap elektron IO 3 - 5 dilepaskan)
Dalam tindak balas separuh pengoksidaan, kita meletakkan anion IO 3 - , dan bukan atom yodium sebagai I 5+ . Kami mengimbangkan atom yodium:
I 2 → 2I -
I 2 → 2IO 3 -
Imbangan dalam medium asas
Sekarang kita memberi tumpuan untuk mengimbangi semi-reaksi oksidasi dalam medium asas, kerana ia mempunyai spesies beroksigen. Kami menambah jumlah molekul air yang sama dengan atom oksigen:
I 2 → 2IO 3 - + 6H 2 O
Dan di sebelah kiri kita mengimbangkan hidrogen dengan OH - :
I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O
Kami menulis dua reaksi separuh dan menambahkan elektron yang hilang untuk mengimbangkan cas negatif:
I 2 + 2e - → 2I -
I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O + 10e -
Kami menyamakan bilangan elektron dalam kedua-dua tindak balas separuh dan menambahkannya:
(I 2 + 2e - → 2I - ) x 10
(I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O + 10e - ) x 2
12I 2 + 24 OH - + 20e - → 20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O + 20e -
Elektron terbatal dan kami membahagikan semua pekali dengan empat untuk mempermudah persamaan ion global:
(12I 2 + 24 OH - → 20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O) x ¼
3I 2 + 6OH - → 5I - + IO 3 - + 3H 2 O
Dan akhirnya, kita menggantikan pekali persamaan ion dalam persamaan pertama:
3I 2 + 6OH - + KNO 3 → 5I - + KIO 3 + NO 3 - + 3H 2 O
Persamaannya sudah seimbang. Bandingkan hasil ini dengan keseimbangan dalam medium asid dalam Contoh 2.
Latihan 2
Seimbangkan persamaan berikut dalam medium asid:
Fe 2 O 3 + CO → Fe + CO 2
Langkah am
Kami melihat bilangan pengoksidaan besi dan karbon untuk mengetahui yang mana antara keduanya telah dioksidakan atau dikurangkan:
Fe 2 3+ O 3 + C 2+ O → Fe 0 + C 4+ O 2
Besi telah dikurangkan, menjadikannya spesies pengoksidaan. Sementara itu, karbon telah dioksidakan, berperilaku sebagai spesies pengurangan. Reaksi separuh untuk pengoksidaan dan pengurangan yang berkaitan adalah:
Fe 2 3+ O 3 → Fe 0 (pengurangan, untuk setiap elektron Fe 3 habis)
CO → CO 2 (pengoksidaan, untuk setiap elektron CO 2 2 dilepaskan)
Perhatikan bahawa kami menulis oksida, Fe 2 O 3 , kerana mengandungi Fe 3+ , bukan hanya meletakkan Fe 3+ . Kami mengimbangkan atom yang diperlukan kecuali oksigen:
Fe 2 O 3 → 2Fe
CO → CO 2
Dan kami terus melakukan pengimbangan dalam medium asid dalam kedua-dua semi-reaksi, kerana terdapat spesies beroksigen di antara keduanya.
Imbangan dalam medium asid
Kami menambahkan air untuk mengimbangkan oksigen, dan kemudian H + untuk mengimbangkan hidrogen:
Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
6H + + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
CO + H 2 O → CO 2
CO + H 2 O → CO 2 + 2H +
Sekarang kita mengimbangkan caj dengan meletakkan elektron yang terlibat dalam tindak balas separuh:
6H + + 6e - + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e -
Kami menyamakan bilangan elektron dalam kedua-dua tindak balas separuh dan menambahkannya:
(6H + + 6e - + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O) x 2
(CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e - ) x 6
12 H + + 12e - + 2Fe 2 O 3 + 6CO + 6H 2 O → 4Fe + 6H 2 O + 6CO 2 + 12H + + 12e -
Kami membatalkan elektron, ion H + dan molekul air:
2Fe 2 O 3 + 6CO → 4Fe + 6CO 2
Tetapi pekali ini dapat dibahagi dua untuk mempermudah persamaan, dengan:
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2
Persoalan ini timbul: adakah pengimbangan redoks diperlukan untuk persamaan ini? Dengan percubaan dan kesilapan pasti lebih cepat. Ini menunjukkan bahawa tindak balas ini berterusan tanpa mengira pH medium.
Rujukan
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 September 2019). Cara Mengimbangkan Reaksi Redoks. Dipulihkan dari: thinkco.com
- Ann Nguyen & Luvleen Brar. (05 Jun 2019). Mengimbangkan Reaksi Redoks. LibreTexts Kimia. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
- Quimitube. (2012). Latihan 19: Penyesuaian tindak balas redoks dalam medium asas dengan dua tindak balas separuh pengoksidaan. Dipulihkan dari: quimitube.com
- Universiti Washington di St. Louis. (sf). Masalah Amalan: Reaksi Redoks. Dipulihkan dari: chemistry.wustl.edu
- John Wiley & Anak. (2020). Cara Mengimbangkan Persamaan Redoks. Dipulihkan dari: dummies.com
- Rubén Darío OG (2015). Mengimbangkan persamaan kimia. Dipulihkan dari: aprendeenlinea.udea.edu.co