Hvordan balansere redoksreaksjoner

Holde atomer og ladninger i balanse

Dette er et diagram som beskriver halvreaksjonene til en redoksreaksjon eller oksidasjons-reduksjonsreaksjon. Cameron Garnham, Creative Commons-lisens

Å balansere redoksreaksjoner , må du tilordne oksidasjonsnummer til reaktanter og Produkter for å bestemme hvor mange føflekker av hver art er nødvendig for å bevare masse og ladning.

Halvreaksjonsmetoden

Del først ligningen i to halvreaksjoner: oksidasjonsdelen og reduksjonsdelen. Dette kalles halvreaksjonsmetoden for å balansere redoksreaksjoner, eller ione-elektronmetoden. Hver halvreaksjon balanseres separat og deretter legges ligningene sammen for å gi en balansert totalreaksjon. Vi vil at nettoladningen og antall ioner skal være like på begge sider av den endelige balanserte ligningen.

For dette eksemplet, la oss vurdere en redoksreaksjon mellom KMnO₄og HI i en sur løsning:

MnO₄^-+ jeg^-→ jeg_to+ Mn²⁺

Skille reaksjonene

Skill de to halvreaksjonene:

Jeg^-→ jeg_to

MnO₄^-→ Mn²⁺

Balanser atomene

For å balansere atomene i hver halvreaksjon, balanser først alle atomene unntatt H og O. For en sur løsning, tilsett deretter H.

Balanser jodatomene:

2 jeg^-→ jeg_to

Mn i permanganatreaksjonen er allerede balansert, så la oss balansere oksygenet:

MnO₄^-→ Mn²⁺+ 4 H_toO

Legg til H⁺for å balansere vannmolekylene:

MnO₄^-+ 8 H⁺→ Mn²⁺+ 4 H_toO

De to halvreaksjonene er nå balansert for atomer:

MnO₄^-+ 8 H⁺→ Mn²⁺+ 4 H_toO

Balanser ladningen

Deretter balanserer du ladningene i hver halvreaksjon slik at reduksjonshalvreaksjonen forbruker samme antall elektroner som oksidasjonshalvreaksjonen leverer. Dette oppnås ved å legge til elektroner til reaksjonene:

2 jeg^-→ jeg_to+2e^-

5 og^-+ 8 H⁺+ MnO₄^-→ Mn²⁺+ 4 H_toO

Deretter multipliserer du oksidasjonstallene slik at de to halvreaksjonene har samme antall elektroner og kan kansellere hverandre:

5(2I.)^-→ jeg_to+2e^-)

2(5e^-+ 8H⁺+ MnO₄^-→ Mn²⁺+ 4H_toO)

Legg til halvreaksjonene

Legg nå til de to halvreaksjonene:

10 I^-→ 5 I_to+ 10 og^-

16 H⁺+ 2 MnO₄^-+ 10 og^-→ 2 Mn²⁺+ 8 H_toO

Dette gir følgende ligning:

10 I^-+ 10 og^-+ 16 H⁺+ 2 MnO₄^-→ 5 I_to+ 2 Mn²⁺+ 10 og^-+ 8 H_toO

Forenkle den overordnede ligningen ved å eliminere elektronene og H_toÅH⁺og OH^-som kan vises på begge sider av ligningen:

10 I^-+ 16 H⁺+ 2 MnO₄^-→ 5 I_to+ 2 Mn²⁺+ 8 H_toO

Sjekk arbeidet ditt

Sjekk tallene dine for å være sikker på at massen og ladningen er balansert. I dette eksemplet er atomene nå støkiometrisk balansert med en nettoladning på +4 på hver side av reaksjonen.

Oppsummert:

• Trinn 1: Bryt reaksjonen i halvreaksjoner med ioner.
• Trinn 2: Balanser halvreaksjonene støkiometrisk ved å tilsette vann, hydrogenioner (H⁺) og hydroksylioner (OH^-) til halvreaksjonene.
• Trinn 3: Balanser halvreaksjonsladningene ved å legge til elektroner til halvreaksjonene.
• Trinn 4: Multipliser hver halvreaksjon med en konstant slik at begge reaksjonene har samme antall elektroner.
• Trinn 5: Legg de to halvreaksjonene sammen. Elektronene skal avbryte og etterlate en balansert fullstendig redoksreaksjon.