![]() |
![]() |
Katalog Alicja Wójcik Chemia, Artykuły Ciekawy sposób bilansowania równań reakcji utleniania - redukcjiCiekawy sposób bilansowania równań reakcji utleniania-redukcjiUzupełnianie produktów i dobieranie współczynników stechiometrycznych reakcji jest zadaniem koniecznym, ale często trudnym. Szczególnie w reakcjach utleniania-redukcji. Zadanie to często sprawia moim uczniom kłopoty, zwłaszcza w przypadku złożonych reakcji.W jednym z pierwszych wydań "Kuriera Chemicznego" dr Witold Mizerski zaprezentował inny sposób bilansu reakcji, polegający na dopisywaniu reagentów. Pomysł jest może sztuczny, ale dobrze sprawdza się w bilansowaniu reakcji utleniania związków organicznych, zachodzących w roztworach wodnych. Sposób dopisywania reagentów nie wymaga znajomości stopni utlenienia reagentów, nie boryka się z pojęciem formalnego stopnia utlenienia atomów węgla. Jeśli nie spotkaliście się z nim, to zapraszam do jego zastosowania. Na początek poznajmy reguły: 1. dzielimy zapis reakcji na dwie reakcje połówkowe - niezbędna jest tu umiejętność wyróżnienia utleniacz i reduktora; 2. uzgadniamy niemetale - niemetal nie oznacza tu tlenu i wodoru! 3. uzgadniamy metale; 4. po tej stronie reakcji, w której jest za mało atomów tlenu, dopisujemy je w postaci cząsteczek H2O; 5. po tej stronie reakcji, w której jest za mało atomów wodoru, dopisujemy właściwą liczbę jonów H+; 6. obliczamy sumy ładunków po obu stronach równania i wyrównujemy je poprzez dopisanie odpowiedniej liczby elektronów (pamiętamy, że elektron ma ładunek (-)); 7. czynności od reguły 1 do 6 wykonujemy teraz na drugiej reakcji połówkowej; 8. sprawdzamy, czy w obu tych reakcjach liczby elektronów są jednakowe. Jeśli nie, to mnożymy je przez odpowiednie liczby, by ilość elektronów była jednakowa. Po tej czynności dodajemy stronami obie reakcje; 9. sprawdzamy, co da się uprościć; 10. jeśli wiadomo, że reakcja przebiega w roztworze obojętnym lub zasadowym, a po lewej stronie równania obecne są jony H+, to usuwamy je, dodając do obu stron równania taką liczbę jonów OH-, by po lewej stronie związać wszystkie jony H+ i utworzyć cząsteczki H2O. Przykład 1 Reakcja utleniania etanolu z pomocą nadmanganianu potasu KMnO4 w środowisku kwaśnym. Trzeba wiedzieć, że w trakcie takiej reakcji jony MnO4 - ulegają redukcji do jonów Mn2+. Pierwszą z reakcji połówkowych zapisujemy: Zgodnie z regułami 2 i 3 uzgadniamy najpierw mangan - po obu stronach jest tyle samo. Teraz tlen - reguła 3 każe dopisać tyle cząsteczek wody, by po obu stronach było po cztery atomy tlenu: Tlen uzgodniony, ale z wodorem nie jest dobrze - zgodnie z regułą 5 dopisujemy po lewej stronie właściwą liczbę jonów H+: ![]() Przystąpmy teraz do policzenia ładunków. Po lewej stronie jest (-1) + 8(+1) = +7. Po prawej mamy (+2). Nie zgadza się, więc wyrównujemy liczbę ładunków, dopisując 5 elektronów po lewej stronie: ![]() Pierwsza reakcja połówkowa zapisana. Druga reakcja połówkowa wymaga znajomości schematu: ![]() Tlen już OK! Zabierzmy się za wodór - zgodnie z regułą 5 dopisujemy jony H+ po prawej stronie: ![]() Wyrównajmy ładunki z pomocą elektronów: Druga reakcja połówkowa jest teraz gotowa. Czas na regułę 8: - wyrównujemy liczby elektronów w reakcjach połówkowych, mnożąc je przez odpowiednie liczby: - dodajemy reakcje stronami: Porządkujemy równanie zgodnie z regułą 9 - redukujemy jony wodorowe po stronie prawej i cząsteczki wody po lewej: ![]() Bilans reakcji wykonany! Przykład 2. Reakcja utleniania etylenu nadmanganianem potasu w środowisku zasadowym. Schemat reakcji połówkowej utleniacza: Reguła 2: brak niemetali Reguła 3: jeden atom manganu po obu stronach Reguła 4: ilość tlenu jednakowa Reguła 6: wyrównujemy ładunki elektronami: Reakcja dla reduktora: Reguła 2: liczba atomów węgla po obu stronach - jednakowa Reguła 4: wyrównujemy liczbę atomów tlenu: Reguła 5: teraz wodór: Reguła 6: wyrównujemy ładunki: Reakcje połówkowe gotowe! Przed dodaniem ich stronami wyrównajmy elektrony: Wynik ich dodawania: Wiedząc, że jony MnO4- redukują się do jonów MnO42- w środowisku zasadowym, stwierdzamy, że obecność jonów wodorowych ni jest możliwa w tej reakcji. Dopisujemy więc po obu stronach po dwa jony wodorotlenowe OH-, by związać jony H+ w cząsteczki wody: Stosujemy regułę 9 i upraszczamy elektrony i cząsteczki wody: Pełen sukces! Przedstawioną powyżej metodę dobierania współczynników stechiometrycznych w reakcjach redoks stosuję z powodzeniem od dziesięciu lat do rozwiązywania zadań konkursowych i olimpijskich podczas pracy z uczniami zdolnymi na zajęciach koła chemicznego. Przydatna jest zwłaszcza wówczas, gdy nie jest oczywisty stopień utlenienia pierwiastków w reakcjach redoks z udziałem związków organicznych.
Opracowanie: Wyświetleń: 9169
Uwaga! Wszystkie materiały opublikowane na stronach Profesor.pl są chronione prawem autorskim, publikowanie bez pisemnej zgody firmy Edgard zabronione. |