Semireaction մեթոդը `ալգորիթմ

Շատ քիմիական պրոցեսներ անցնում են ատոմների օքսիդային աստիճաններում փոփոխություններով, որոնք կազմում են ռեակտիվ միացություններ: Օքսիդացման նվազեցման ռեակցիաների հավասարումների գրելը հաճախ հաճախ ուղեկցվում է նյութերի յուրաքանչյուր բանաձեւի համար գործակիցների կազմակերպման դժվարությամբ: Այս նպատակների համար մշակվել է լիցքավորման բաշխման էլեկտրոնային կամ էլեկտրոն-ion հավասարակշռությանը վերաբերող տեխնիկան: Հոդվածում մանրամասն նկարագրված է հավասարումների կառուցման երկրորդ մեթոդը:

Կիսահիմքային մեթոդ, ըստ էության

Այն կոչվում է էլեկտրոն-իոն հավասարակշռություն `գործակիցների գործոնների բաշխման: Մեթոդը հիմնված է ջրհեղեղի ինդեքսի տարբեր արժեքներով լուծարված լրատվամիջոցներում անիոնների կամ կատիոնների միջեւ բացասական լիցքավորված մասնիկների փոխանակման վրա:

Էլեկտրոլիտների օքսիդացման եւ կրճատման ռեակցիաներում բացասական կամ դրական լիցքավորված իոնները մասնակցում են: Մոլեկուլային-իոնային հավասարումները, որոնք հիմնված են կես արձագանքի մեթոդի վրա, ակնհայտորեն ցույց են տալիս ցանկացած գործընթացի էությունը:

Հավասարակշռություն ստեղծելու համար ուժեղ հղումային էլեկտրոլիտների հատուկ նշանակությունը օգտագործվում է որպես ionic մասնիկներ, եւ թույլ միացություններ, գազեր եւ նստվածքներ, անզգայացված մոլեկուլների տեսքով: Ծրագրի կազմի մեջ անհրաժեշտ է նշել այն մասնիկները, որոնցում օքսիդացման աստիճանը տարբերվում է: Հեղուկի լուծարման միջոցը որոշելու համար սահմանվում են թթու (H ⁺ ), ալկալային (OH-) եւ չեզոք (H ₂ O) պայմաններ:

Ինչից օգտվելու համար:

OVR- ին կես արձագանքման մեթոդը ուղղված է ածխաջրածնային հավասարումների գրառմանը, առանձին `օքսիդատիվ եւ նվազեցնող գործընթացների համար: Վերջնական հաշվեկշիռը կլինի դրանց ամփոփումը:

Իրականացման փուլերը

Կես ռեկրեացիոն մեթոդը ունի գրելու իր առանձնահատկությունները: Ալգորիթմը ներառում է հետեւյալ քայլերը.

- Առաջին բանը պետք է գրել բանաձեւերը բոլոր ռեակտորների համար: Օրինակ `

H ₂ S + KMnO ₄ + HCl

- Այնուհետեւ անհրաժեշտ է ստեղծել յուրաքանչյուր բաղադրիչ գործընթացի քիմիական տեսանկյունից ֆունկցիա: Այս արձագանքում KMnO ₄ հանդես է գալիս որպես օքսիդացման նյութ, H ₂ S- ը նվազեցնող նյութ է, եւ HCl որոշում է թթվային միջավայրը:

- Երրորդ քայլը գրել է ածխաջրածնային ռեակցիայի առաջացման միացությունների նոր տողը, ուժեղ էլեկտրոլիտի պոտենցիալով, որի ատոմները դիտարկվում են փոխելու իրենց օքսիդացման աստիճանը: Այս փոխազդեցության մեջ MnO _{4- ը} հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ, H ₂ S- ը կրճատող ռեագենտ է, եւ H ⁺ կամ օկոնիոնի թթու H ₃ O ⁺ որոշում է acidic միջավայրը: Գազային, ամուր կամ թույլ էլեկտրոլիտիկ միացություններ են արտահայտվում մոլեկուլային բանաձեւերով:

Իմանալով սկզբնական բաղադրիչները, փորձեք որոշել, թե որ օքսիդացման եւ նվազեցնող նյութը կունենա նվազեցված եւ օքսիդացված ձեւ: Երբեմն վերջնական նյութերը արդեն պայմանավորված են պայմաններում, ինչը հեշտացնում է աշխատանքը: Հետեւյալ հավասարումների մեջ նշվում է H ₂ S- ի (ջրածնի սուլֆիդի) S (ծծմբի) եւ MnO ₄ anion- ի անցումը Mn ²⁺ կատիոնին:

Ձախ եւ աջ հատվածներում ատոմային մասնիկները հավասարակշռելու համար հիդրոհզորացուցիչ H ⁺ կամ մոլեկուլային ջուրը ավելացնում է թթվային միջավայրը: Ալկալային լուծույթին ավելացվում են OH- կամ Հ _2-ի հիդրոքսիդ ions:

MnO ₄ ^- → Mn ²⁺

Որոշման մեջ մոլիբդենային իոններից թթվածնային ատոմը Հ ⁺ հետ միասին ձեւավորվում է ջրային մոլեկուլների կողմից: Էլեմենտների քանակը հավասարեցնելու համար հավասարումը գրված է հետեւյալ կերպ. 8H ⁺ + MnO ₄ ^- → 4H ₂ O + Mn ²⁺ :

Այնուհետեւ կատարվում է էլեկտրական հավասարակշռում: Դա անելու համար հաշվի կառնեք ձախ հատվածում կատարված մեղադրանքի ընդհանուր գումարը, ստացվում է +7, իսկ աջ կողմում `+2: Գործընթացը հավասարակշռելու համար սկսած նյութերին ավելացվում են հինգ բացասական մասնիկներ. 8H ⁺ + MnO ₄ ^- + 5e ^- → 4H ₂ O + Mn ²⁺ : Ստացվում է կես ռեակցիայի վերականգնում:

Այժմ օքսիդացման գործընթացը հետեւում է ատոմների քանակին: Դրա համար ջրածնի կալիումները ավելացվում են աջ կողմում `H ₂ S → 2H ⁺ + S.

Հավասարեցումից հետո `H ₂ S -2e ^- → 2H ⁺ + S. Պարզվում է, որ երկու բացասական մասնիկները վերցվում են նախնական միացություններից: Ստացվում է օքսիդացման գործընթացի կես արձագանքը:

Գրեք երկու հավասարումների սյունակում եւ հավասարացրեք տվյալ եւ ստացված մեղադրանքները: Ամենափոքր բազմակի որոշման կանոնով մենք ընտրում ենք յուրաքանչյուր կես արձագանքի իր գործոնը: Օքսիդացնող եւ նվազեցնող հավասարումը բազմապատկվում է:

Այժմ կարելի է ամփոփել երկու հավասարակշռությունը `ավելացնելով ձախ եւ աջ կողմերը միմյանց եւ նվազեցնելով էլեկտրոնային մասնիկների քանակը:

8H ⁺ + MnO ₄ ^- + 5e ^- → 4H ₂ O + Mn ²⁺ | 2

H ₂ S -2e ^-> 2H ⁺ + S | 5

16H ⁺ + 2MnO ₄ ^- + 5H ₂ S → 8H ₂ O + 2Mn ²⁺ + 10H ⁺ + 5S

Ստացված հավասարման դեպքում H ^{+ թիվը} կարող է կրճատվել 10: 6H ⁺ + 2MnO ₄ ^- + 5H ₂ S → 8H ₂ O + 2Mn ² + + 5S:

Մենք ստուգում ենք իոնային հավասարակշռության կազմի ճշգրտությունը `հաշվի առնելով թթվածնային ատոմների քանակը նախքան եւ դրանից հետո, ինչը 8 է: Պետք է համեմատել հավասարակշռության վերջնական եւ նախնական մասերի մեղադրանքները (+6) + (-2) = +4: Եթե ամեն ինչ նույնն է, ապա այն կազմված է ճիշտ:

Կես արձագանքման մեթոդը ավարտվում է ion ռեկորդից դեպի մոլեկուլային հավասարման անցում կատարելու միջոցով: Հավասարակշռության ձախ կողմում գտնվող յուրաքանչյուր անիոնային եւ կատիոնային մասնիկի համար ընտրվում է պատասխանատու իոնը: Այնուհետեւ դրանք նույնքան գումար են փոխանցվում աջ կողմում: Այժմ իոնները կարելի է միավորել ամբողջ մոլեկուլներին:

6H ⁺ + 2MnO ₄ ^- + 5H ₂ S → 8H ₂ O + 2Mn ²⁺ + 5S

6Cl ^- + 2K ⁺ → 6Cl ^- + 2K ⁺

H ₂ S + KMnO ₄ + 6HCl → 8H ₂ O + ₂ MnCl ₂ + 5S + 2KCl:

Կիրառելով կես ռեակտիվ մեթոդ, որի ալգորիթմը նվազեցնում է մոլեկուլային հավասարման գրելը, կարելի է էլեկտրոնային տիպի մնացորդներ գրել:

Օքսիդանտների որոշում

Այս դերը պատկանում է իոնիկ, ատոմային կամ մոլեկուլային մասնիկների, որոնք ընդունում են բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները: Օքսիդացող նյութերը վերականգնում են ռեակցիաները: Նրանք ունեն էլեկտրոնային թերություն, որը հեշտությամբ կարելի է համալրել: Նման գործընթացները ներառում են օքսիդացում-կրճատման կես ռեակցիաներ:

Ոչ բոլոր նյութերը էլեկտրոնները կցելու կարողություն չունեն: Ուժեղ օքսիդացող ռեագենտներին ներառում են `

• Հալոգենացված ներկայացուցիչներ;
• Ազոտի, սելենիի եւ ծծմբի թթվային տեսակ;
• Կալիումի պերմանգանատ, դիկրոմատ, մանգանատ, քրոմատ;
• Մանգանի եւ կապարի ուղղաձիգ օքսիդներ;
• Արծաթն ու ոսկին են ionic;
• Թթվածին գազի միացություններ;
• Պղնձի երկբեւեռ եւ արծաթե մոնովալենտային օքսիդներ;
• Քլոր պարունակող աղի բաղադրիչներ;
• Արքայական օղի;
• Ջրածնի պերօքսիդ:

Կրճատող նյութերի որոշում

Նման դերը պատկանում է իոնային, ատոմային կամ մոլեկուլային մասնիկներին, որոնք բացասական լիցք են հաղորդում: Ռեակցիաներում նվազեցնող նյութերը թթվածնային գործողություն են անցնում, երբ էլեկտրոնները բաժանվում են:

Վերականգնողական հատկությունները հետեւյալն են .

• Շատ մետաղների ներկայացուցիչներ;
• Ծծմբի խառնուրդի եւ ջրածնի սուլֆիդի ծծումբը;
• Հալածացված թթուներ;
• Երկաթ, քրոմ եւ մանգանի սուլֆատներ;
• Tin երկվալ քլորիդ;
• Ազոտային պարունակող ռեակտիվներ, ինչպիսիք են ազոտաթթու, երկվալային օքսիդ, ամմոնիում եւ հիդրազին;
• Բնական ածխածնի եւ դրա օքսիդը երկակի են.
• Ջրածին մոլեկուլներ;
• Թթվային ֆոսֆոր:

Էլեկտրոն-իոն մեթոդի առավելությունները

Օքսիդացման եւ նվազեցման ռեակցիաներ գրելու համար կես արձագանքման մեթոդը ավելի հաճախ օգտագործվում է, քան էլեկտրոնային տեսակների մնացորդը:

Դա պայմանավորված է առավելություններից Էլեկտրոն-իոն մեթոդը :

1. Գրելու պահին հավասարումները համարում են լուծման մեջ գոյություն ունեցող իրական իոնները եւ միացությունները:
2. Դուք կարող եք ի սկզբանե տեղեկություններ չհայտնաբերել նյութերի մասին, դրանք որոշվում են վերջնական փուլերում:
3. Օքսիդացման աստիճանի վերաբերյալ տվյալները միշտ չէ, որ անհրաժեշտ են:
4. Մեթոդի շնորհիվ հնարավոր է պարզել կես ռեակցիաների մասնակցող էլեկտրոնների քանակը, քանի որ լուծման ջրածնային ցուցանիշը փոխվում է:
5. Իոնային տեսակների նվազեցված հավասարումների միջոցով ուսումնասիրվում են գործընթացների առանձնահատկությունները եւ դրանց արդյունքում առաջացող նյութերի կառուցվածքը:

Կիսաթթվային լուծման կես ռեակցիաներ

Ավելի քան ջրածնի իոնների հաշվարկը ենթադրում է հիմնական ալգորիթմ: Թթվային միջավայրում կես ռեակցիաների մեթոդը սկսվում է ցանկացած գործընթացի բաղադրիչների արձանագրմամբ: Այնուհետեւ դրանք արտահայտվում են իոնային ձեւի հավասարումների տեսքով `ատոմային եւ էլեկտրոնային մեղադրանքի հավասարակշռության պահպանմամբ: Օքսիդացման եւ կրճատման բնագավառի գործընթացները առանձին են արձանագրվում:

Ատոմային թթվածին հավասարեցնելու համար իր ավելցուկային ռեակցիաների ուղղությամբ ավելացվում է ջրածնի կալիումները: Հ ⁺ քանակը բավարար է մոլեկուլյար ջուր ստանալու համար: Թթվածնի պակասի կողմը վերագրվում է H ₂ O.

Այնուհետեւ հավասարակշռեք ջրածնային ատոմները եւ էլեկտրոնները:

Ամփոփում է հավասարումների մասերը սյունից առաջ եւ հետո, գործակիցների հետ:

Կրճատել նույն իոնները եւ մոլեկուլները: Արդեն արձանագրված ռեակտիվների համար ընդհանուր հավասարման մեջ կատարվում է անհայտ բացակայող եւ կատիոնային տեսակների ավելացում: Նրանց թիվը նախ եւ առաջ պետք է համընկնի:

OVR- ի հավասարումը (կես ռեակցիաների մեթոդը) համարվում է բավարարված մոլեկուլային ձեւի պատրաստ արտահայտություն գրելու ժամանակ: Յուրաքանչյուր բաղադրիչ պետք է ունենա որոշակի բազմապատկիչ:

Օրինակներ acidic լրատվամիջոցների համար

Նատրիումի նիտրիդի փոխազդեցությունը քլորիդ թթվի հետ հանգեցնում է նատրիումի նիտրատի եւ հիդրոքլորիդային թթվի արտադրության: Կոֆեկտների կազմակերպման համար օգտագործվում է կես արձագանքման մեթոդը, գրելու հավասարումների օրինակներ, կապված են acidic միջավայրի հետ:

NaNO ₂ + HClO ₃ → NaNO ₃ + HCl

ClO ₃ ^- + 6H ⁺ + 6e ^- → 3H ₂ O + Cl ^- | 1

NO ₂ ^- + H ₂ O - 2e ^- → NO ₃ ^- + 2H ⁺ | 3

Կլո ₃ ^- + 6H ⁺ + 3H ₂ O + 3NO ₂ ^- → 3H ₂ O + Cl ^- + 3NO ₃ ^- + 6H ⁺

ClO ₃ ^- + 3NO ₂ ^- → Cl ^- + 3NO ₃ ^-

3Na ⁺ + H ⁺ → 3Na ⁺ + H ⁺

3NaNO ₂ + HClO ₃ → 3NaNO ₃ + HCl:

Այս գործընթացում նատրիումի նիտրատը ստացվում է նիտրիտից, իսկ հիդրոկլորիթը կազմված է քլորի թթվից: Ազոտի օքսիդատիվ աստիճանը տատանվում է +3-ից +5-ը, իսկ քլորի +5-ը դառնում է -1: Երկու արտադրատեսակները չեն ձեւավորում:

Սխտորային միջավայրի կիսամյակային ռեակցիաները

Հիդրոօքսիդի իոնների գերազանցող հաշվարկների կատարումը համապատասխանում է acidic լուծումների հաշվարկներին: Ալկալային միջավայրում կես ռեակցիաների մեթոդը նույնպես սկսվում է գործընթացի բաղադրիչ մասերի արտահայտությամբ իոնային հավասարումների տեսքով: Տարբերությունները դիտարկվում են ատոմային թթվածնի քանակի հավասարության ժամանակ: Այսպիսով, մոլեկուլային ջուրը ավելանում է ռեակցիայի նկատմամբ `ավելցուկով, իսկ հիդրոքսիդի ասեղները ավելացնում են հակառակ մասը:

H ₂ O մոլեկուլի դիմաց գործակիցը ցույց է տալիս թնդանոթի քանակի տարբերությունը սլաքից առաջ եւ առաջ, եւ OH ions- ները կրկնապատկվում են: Օքսիդացման ժամանակ, որպես նվազեցնող նյութի գործող ռեագենտը, վերցնում է ատոմները հեռու hydroxyl anions- ից:

Կես ռեակտիվ մեթոդը ավարտվում է ալգորիթմի մնացած քայլերի հետ, որոնք համընկնում են թթվային ավելցուկ ունեցող գործընթացների հետ: Վերջնական արդյունքը մոլեկուլային տիպի հավասարումն է:

Ալկալային միջավայրի օրինակներ

Երբ յոդը խառնվում է նատրիումի հիդրոօքսիդի հետ, ձեւավորվում են ջրի մոլեկուլներ, նատրիումիոդ եւ ոդադիտ: Գործընթացի հավասարակշռությունը ստանալու համար օգտագործվում է կես արձագանքման մեթոդը: Ալկալային լուծումների օրինակները ունեն ատոմային թթվածնի հավասարեցման հետ կապված իրենց առանձնահատկությունները:

NaOH + I ₂ → NaI + NaIO ₃ + H ₂ O

I + e ^- → I ^- | 5

6OH ^- + I - 5e ^- → I ^- + 3H ₂ O + IO ₃ ^- |

I + 5I + 6OH ^- → 3H ₂ O + 5 I ^- + IO ₃ ^-

6 Նա ⁺ → Na ⁺ + 5 Նա ⁺

6NaOH + 3I2 → 5NaI + NaIO3 + 3H2O:

Ռեակցիայի արդյունքը մոլեկուլյար յոդի մանուշակագույն մանրանկարչության անհետացումն է: Այս տարրերի օքսիդացման աստիճանի փոփոխություն կա 0-ից -1 եւ +5-ը `յոդի եւ նատրիումիոդոդի ձեւավորման միջոցով:

Ռեակցիաներ չեզոք միջավայրում

Սովորաբար դրանք են այն գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում աղերի հիդրոիզի ժամանակ, թույլ թթվային (6-ից 7-ի ջրածնի ցուցանիշով) կամ մի փոքր ալկալային լուծույթի (7-ից 8-ի pH) ձեւավորմամբ:

Չեզոք միջավայրում կես ռեակցիաների մեթոդը արձանագրվում է մի քանի տարբերակներով:

Առաջին մեթոդը հաշվի չի առնում աղի հիդրոդլիզը: Միջինը ենթադրվում է չեզոք, եւ մոլեկուլային ջուրը վերագրվում է սլաքի ձախ կողմում: Այս դեպքում կես արձագանքը վերածվում է որպես acidic, իսկ մյուսը `ալկալային ռեակցիայի համար:

Երկրորդ մեթոդը հարմար է այն գործընթացների համար, որոնք կարող են սահմանվել ջրածնի ինդեքսի մոտավոր արժեքը: Այնուհետեւ իոն էլեկտրոնի մեթոդի համար ռեակցիաները համարվում են ալկալային կամ թթվային լուծույթում:

Օրինակ, չեզոք միջավայրի հետ

Երբ ջրածնային սուլֆիդը զուգորդվում է ջրի դիկկոմատով ջրով, ստացվում է եռքատ, նատրիումի եւ եռալենտային հիդրոքսիդների քրոմի աղբ: Սա տիպիկ արձագանք է չեզոք լուծման համար:

Na ₂ Cr ₂ O ₇ + H ₂ S + H2 O → NaOH + S + Cr (OH) ₃

H ₂ S - 2e ^- → S + H ⁺ | 3

7H ₂ O + Cr ₂ O ₇ ^2- + 6e ^- → 8OH ^- + 2Cr (OH) ₃ | 1

7H ₂ O + 3H ₂ S + Cr ₂ O ₇ ^2- → 3H ⁺ + 3S + 2Cr (OH) ₃ + 8OH ^- . Ջրածինների եւ hydroxide anions- ները, երբ համակցված են, ձեւավորում են 6 ջրային մոլեկուլներ: Նրանք կարող են հեռացվել աջ եւ ձախ մասերում, եւ ավելացնում են սլաքի դիմաց:

H ₂ O + 3H ₂ S + Cr ₂ O ₇ ^2- → 3S + 2 Cr (OH) ₃ + 2OH ^-

2 Նա ⁺ → 2 Նա ⁺

Na ₂ Cr ₂ O ₇ + 3H ₂ S + H ₂ O → 2NaOH + 3S + 2 Cr (OH) ₃

Ռեակցիայի վերջում կալցիումի հիդրօքսիդի հետ շաղախ գույնի եւ դեղին ծծմբի քրոմի հիդրօքսիդից կազմված է աղը: S- ի -2-ի օքսիդատիվ աստիճանը դառնում է 0, իսկ քրոմի գինը +6-ով վերափոխվում է +3: