Redoks reaksiyonlarını dengelerken, bileşen reaktanların ve ürünlerin normal molar oranlarına ek olarak toplam elektronik yük dengelenmelidir. Bu örnek problem, bir çözelti içindeki bir redoks reaksiyonunu dengelemek için yarım reaksiyon yönteminin nasıl kullanılacağını göstermektedir.
Soru
Aşağıdaki redoks reaksiyonunu asidik bir solüsyonda dengeleyin:
Cu (lar) + HNO3(aq) → Cu2+(sulu) + HAYIR (g)
Çözüm
Adım 1: Neyin oksitlendiğini ve neyin azaltıldığını belirleyin.
Hangi atomların azaltıldığını veya oksitlendiğini belirlemek için, oksidasyon durumları reaksiyonun her atomuna.
İnceleme için:
- Oksidasyon Durumları Atama Kuralları
- Oksidasyon Durumlarının Atanması Örnek Problem
- Yükseltgenme ve İndirgenme Reaksiyonu Örnek Problemi
- Cu (s): Cu = 0
- HNO3: H = +1, N = +5, O = -6
- Cu2+: Cu = +2
- HAYIR (g): N = +2, O = -2
Cu, oksidasyon durumundan 0'a +2'ye gitti ve iki elektron kaybetti. Bakır bu reaksiyonla oksitlenir.
N, +5'ten +2'ye yükseltgenme durumundan üç elektron kazandı. Bu reaksiyon ile azot azaltılır.
Adım 2: Reaksiyonu iki yarım reaksiyona bölün: oksidasyon ve indirgeme.
Oksidasyon: Cu → Cu2+
Azaltma: HNO3 → HAYIR
Adım 3: Her yarı reaksiyonu hem stokiyometri hem de elektronik yük ile dengeleyin.
Bu, reaksiyona maddeler ilave edilerek gerçekleştirilir. Tek kural, ekleyebileceğiniz tek maddelerin çözeltide olması gerektiğidir. Bunlar su (H2O), H+ iyonlar (asidik çözeltilerde), OH- iyonlar (temel çözümlerde) ve elektronları içerir.
Oksidasyon yarım reaksiyonu ile başlayın:
Yarı reaksiyon zaten atomik olarak dengelenmiştir. Elektronik olarak dengelemek için, ürün tarafına iki elektron eklenmelidir.
Cu → Cu2+ + 2 e-
Şimdi indirgeme reaksiyonunu dengeleyin.
Bu reaksiyon daha fazla çalışma gerektirir. İlk adım tüm atomları dengelemektir oksijen ve hidrojen hariç.
HNO3 → HAYIR
Her iki tarafta sadece bir azot atomu vardır, bu nedenle azot zaten dengelidir.
İkinci adım oksijen atomlarını dengelemektir. Bu, daha fazla oksijene ihtiyaç duyan tarafa su ekleyerek yapılır. Bu durumda, reaktan tarafın üç oksijeni vardır ve ürün tarafının sadece bir oksijeni vardır. İki ekle su molekülleri ürün tarafına.
HNO3 → NO + 2 H2Ö
Üçüncü adım hidrojen atomlarını dengelemektir. Bu, H eklenerek gerçekleştirilir+ daha fazla hidrojene ihtiyaç duyan iyonlar. tepkin taraf bir hidrojen atomuna sahipken, ürün tarafında dört hidrojen atomu bulunur. 3 H ekle+ reaktif tarafa iyonlar.
HNO3 + 3 H+ → NO + 2 H2Ö
Denklem atomik olarak dengelenir, ancak elektriksel olarak değil. Son adım, reaksiyonun daha pozitif tarafına elektron ekleyerek yükü dengelemektir. Reaktif taraflardan biri, toplam yük +3 iken ürün tarafı nötrdür. +3 yüküne karşı koymak için reaktif tarafına üç elektron ekleyin.
HNO3 + 3 H+ + 3 e- → NO + 2 H2Ö
Şimdi indirgeme yarı denklemi dengelenmiştir.
Adım 4: Elektron transferini eşitleyin.
İçinde redoks reaksiyonları, kazanılan elektron sayısı kaybedilen elektron sayısına eşit olmalıdır. Bunu başarmak için, her bir reaksiyon aynı sayıda elektron içermek üzere tam sayılarla çarpılır.
Yükseltgenme yarı reaksiyonunun iki elektronu varken, indirgeme yarı reaksiyonunun üç elektronu vardır. Aralarındaki en düşük ortak payda altı elektron. Oksidasyon yarım reaksiyonunu 3 ile ve indirgeme yarım reaksiyonunu 2 ile çarpın.
3 Cu → 3 Cu2+ + 6 e-
2 HNO3 + 6 H+ + 6 e- → 2 NO + 4 H2Ö
Adım 5: Yarım reaksiyonları yeniden birleştirin.
Bu, iki reaksiyonun bir araya getirilmesiyle gerçekleştirilir. Eklendikten sonra, reaksiyonun her iki tarafında görünen her şeyi iptal edin.
3 Cu → 3 Cu2+ + 6 e-
+ 2 HNO3 + 6 H+ + 6 e- → 2 NO + 4 H2Ö
3 Cu + 2 HNO3 +6H+ + 6 e- → 3 Cu2+ + 2 HAYIR + 4 H2O + 6 e-
Her iki tarafın altı elektronlar iptal edilebilir.
3 Cu + 2 HNO3 + 6 H+ → 3 Cu2+ + 2 HAYIR + 4 H2Ö
Tam redoks reaksiyonu artık dengelenmiştir.
Cevap
3 Cu + 2 HNO3 + 6 H+ → 3 Cu2+ + 2 HAYIR + 4 H2Ö
Özetlemek:
- Reaksiyonun oksidasyon ve indirgeme bileşenlerini tanımlayın.
- Reaksiyonu, oksidasyon yarım reaksiyonuna ve indirgeme yarım reaksiyonuna ayırın.
- Her yarım reaksiyonu hem atomik hem de elektronik olarak dengeleyin.
- Oksidasyon ve indirgeme yarı denklemleri arasındaki elektron transferini eşitleyin.
- Tam redoks reaksiyonunu oluşturmak için yarım reaksiyonları yeniden birleştirin.