Yarı reaksiya metodu: alqoritm

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 05:16

Reaksiyaya girən birləşmələri əmələ gətirən atomların oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməsi ilə bir çox kimyəvi proseslər baş verir. Redoks tipli reaksiyalar üçün tənliklərin yazılması çox vaxt maddələrin hər bir düsturunun qarşısında əmsalların təşkili çətinliyi ilə müşayiət olunur. Bu məqsədlər üçün yük paylanmasının elektron və ya elektron-ion tarazlığı ilə bağlı üsullar hazırlanmışdır. Məqalədə tənliklərin yazılmasının ikinci üsulu ətraflı təsvir edilmişdir.

Yarı reaksiya metodu, obyekt

Ona əmsal amillərinin paylanmasının elektron-ion tarazlığı da deyilir. Metod müxtəlif pH dəyərlərinə malik həll olunmuş mühitlərdə anionlar və ya kationlar arasında mənfi yüklü hissəciklərin mübadiləsinə əsaslanır.

Oksidləşdirici və azaldıcı tipli elektrolitlərin reaksiyalarında mənfi və ya müsbət yüklü ionlar iştirak edir. Molekulyar-ion tənlikləriyarımreaksiyalar metoduna əsaslanan növlər istənilən prosesin mahiyyətini aydın şəkildə sübut edir.

Tarazlıq yaratmaq üçün ion hissəcikləri kimi güclü əlaqənin elektrolitlərinin xüsusi təyinatı, zəif birləşmələr, qazlar və dissosiasiya olunmamış molekullar şəklində yağıntılar istifadə olunur. Sxemin bir hissəsi olaraq, onların oksidləşmə dərəcəsinin dəyişdiyi hissəcikləri göstərmək lazımdır. Balansdakı həlledici mühiti müəyyən etmək üçün turşu (H⁺), qələvi (OH^-) və neytral (H_{2)O) şərtlər.}

Nə üçün istifadə olunur?

OVR-də yarım reaksiya metodu oksidləşdirici və reduksiya prosesləri üçün ayrıca ion tənliklərinin yazılmasına yönəlib. Yekun balans onların yekunu olacaq.

İcra addımları

Yarım reaksiya metodunun özünəməxsus yazı xüsusiyyətləri var. Alqoritm aşağıdakı mərhələləri əhatə edir:

- İlk addım bütün reaktivlərin düsturlarını yazmaqdır. Məsələn:

H₂S + KMnO₄ + HCl

- Sonra hər bir tərkib prosesinin kimyəvi baxımdan funksiyasını təyin etməlisiniz. Bu reaksiyada KMnO₄ oksidləşdirici agent, H₂S reduksiyaedici, HCl isə turşu mühiti təyin edir.

- Üçüncü addım güclü elektrolit potensialına malik ion reaksiyasına girən birləşmələrin düsturlarını yeni sətirdən yazmaqdır, atomları oksidləşmə dərəcələrində dəyişiklik var. Bu qarşılıqlı təsirdə MnO₄^- oksidləşdirici agent kimi çıxış edir, H₂Sazaldıcı reagent və H⁺ və ya oksonium kationı H₃O⁺ turşu mühitini təyin edir. Qaz, bərk və ya zəif elektrolitik birləşmələr tam molekulyar düsturlarla ifadə edilir.

İlkin komponentləri bilməklə, hansı oksidləşdirici və reaktiv reagentlərin müvafiq olaraq azaldılmış və oksidləşmiş formada olacağını müəyyən etməyə çalışın. Bəzən son maddələr artıq şərtlərə qoyulur, bu da işi asanlaşdırır. Aşağıdakı tənliklər H₂S (hidrogen sulfid) S (kükürd) və anion MnO₄ ^{keçidini göstərir. -- Mn katyon}2+.

Sol və sağ hissələrdə atom hissəciklərini tarazlaşdırmaq üçün turşu mühitinə hidrogen kationu H⁺ və ya molekulyar su əlavə edilir. Hidroksid ionları OH^- və ya H₂O.

qələvi məhlula əlavə edilir.

MnO₄^-→ Mn²⁺

Məhsulda manqanat ionlarından olan oksigen atomu H⁺ ilə birlikdə su molekullarını əmələ gətirir. Elementlərin sayını bərabərləşdirmək üçün tənlik aşağıdakı kimi yazılır: 2^{O + Mn}2+.

Sonra elektrik balansı aparılır. Bunu etmək üçün sol hissədə ödənişlərin ümumi miqdarını nəzərdən keçirin, +7, sonra sağ tərəfdə +2 çıxır. Prosesi tarazlaşdırmaq üçün başlanğıc maddələrə beş mənfi hissəcik əlavə edilir: 8H⁺ + MnO₄^-+ 5e ^- → 4H₂O + Mn²⁺. Bu, yarım reaksiyanın azalması ilə nəticələnir.

İndi atomların sayını bərabərləşdirmək üçün oksidləşmə prosesi gedir. Bunun üçün sağ tərəfdəhidrogen kationları əlavə edin: H₂S → 2H⁺ + S.

Ödənişlər bərabərləşdirildikdən sonra: H₂S -2e^- → 2H⁺ + S. Başlanğıc birləşmələrdən iki mənfi hissəciyin götürüldüyünü görmək olar. Oksidləşmə prosesinin yarım reaksiyası ortaya çıxdı.

Hər iki tənliyi sütuna yazın və verilən və alınan ittihamları bərabərləşdirin. Ən kiçik çarpanların müəyyən edilməsi qaydasına əsasən, hər yarım reaksiya üçün bir çarpan seçilir. Oksidləşmə və reduksiya tənliyi onunla vurulur.

İndi siz sol və sağ tərəfləri birləşdirərək və elektron hissəciklərinin sayını az altmaqla iki balansı əlavə edə bilərsiniz.

8H⁺ + MnO₄^- + 5e^-→ 4H₂O + Mn²⁺ |2

H₂S -2e^- → 2H⁺ + S |5

16H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 10H⁺ + 5S

Nəticədə tənlikdə H⁺ sayını 10 azalda bilərsiniz: 6H⁺ + 2MnO₄ ^- + 5H₂S → 8H₂O + 2Mn ²⁺ + 5S.

Oxdan əvvəl və sonra 8-ə bərabər olan oksigen atomlarının sayını hesablamaqla ion balansının düzgünlüyünü yoxlamaq. Həmçinin tarazlığın son və ilk hissələrinin yüklərini yoxlamaq lazımdır: (+6) + (-2)=+4. Hər şey uyğun gəlirsə, o, düzgündür.

Yarım reaksiya metodu ion qeydindən molekulyar tənliyə keçidlə başa çatır. Hər bir anion üçün vətarazlığın sol tərəfindəki katyonik hissəcik, yüklü bir ionun əksi seçilir. Sonra sağ tərəfə, eyni miqdarda köçürülür. İndi ionlar bütün molekullara birləşdirilə bilər.

6H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 5S

6Cl^- + 2K⁺ → 6Cl^- + 2K ⁺

H₂S + KMnO₄ + 6HCl → 8H₂O + 2MnCl ₂ + 5S + 2KCl.

Elektron tipli tarazlıqların yazılması ilə yanaşı, alqoritmi molekulyar tənliyin yazılmasına qədər uzanan yarım reaksiyalar metodunu tətbiq etmək mümkündür.

Oksidləşdirici maddələrin təyini

Bu rol mənfi yüklü elektronları qəbul edən ion, atom və ya molekulyar hissəciklərə aiddir. Oksidləşən maddələr reaksiyalarda reduksiyaya məruz qalır. Onların asanlıqla doldurula bilən elektron çatışmazlığı var. Belə proseslərə redoks yarım reaksiyaları daxildir.

Bütün maddələr elektron qəbul etmək qabiliyyətinə malik deyil. Güclü oksidləşdirici maddələrə aşağıdakılar daxildir:

• halogen nümayəndələri;
• azot, selen və kükürd kimi turşu;
• kalium permanqanat, dikromat, manqanat, xromat;
• manqan və qurğuşun tetravalent oksidləri;
• gümüş və qızıl ion;
• qazlı oksigen birləşmələri;
• ikivalentli mis və birvalent gümüş oksidləri;
• xlor tərkibli duz komponentləri;
• kral arağı;
• hidrogen peroksid.

Reduktorların təyini

Bu rol mənfi yük yayan ion, atom və ya molekulyar hissəciklərə aiddir. Reaksiyalarda elektronlar xaric edildikdə reduksiya edən maddələr oksidləşdirici təsirə məruz qalır.

Bərpaedici xüsusiyyətlərə malikdir:

• bir çox metalların nümayəndələri;
• kükürdün tetravalent birləşmələri və hidrogen sulfid;
• halogenləşdirilmiş turşular;
• dəmir, xrom və manqan sulfatlar;
• qalay ikivalentli xlorid;
• azotlu turşu, ikivalent oksid, ammonyak və hidrazin kimi azot tərkibli reagentlər;
• təbii karbon və onun ikivalent oksidi;
• hidrogen molekulları;
• fosfor turşusu.

Elektron-ion metodunun üstünlükləri

Redoks reaksiyalarını yazmaq üçün elektron forma balansından daha tez-tez yarım reaksiya metodundan istifadə olunur.

Bu, elektron-ion metodunun üstünlükləri ilə bağlıdır:

1. Tənlik yazarkən məhlulda mövcud olan real ionları və birləşmələri nəzərə alın.
2. İlk olaraq yaranan maddələr haqqında məlumatınız olmaya bilər, onlar son mərhələdə müəyyən edilir.
3. Oksidləşmə dərəcəsi məlumatları həmişə lazım deyil.
4. Metod sayəsində siz yarım reaksiyalarda iştirak edən elektronların sayını, məhlulun pH-nın necə dəyişdiyini öyrənə bilərsiniz.
5. Təklikproseslər və yaranan maddələrin quruluşu.

Turşu məhlulunda yarım reaksiyalar

Hidrogen ionlarının çoxluğu ilə hesablamaların aparılması əsas alqoritmə tabedir. Turşu mühitində yarım reaksiyalar üsulu hər hansı prosesin tərkib hissələrinin qeydə alınması ilə başlayır. Sonra onlar atom və elektron yük balansı ilə ion formasının tənlikləri şəklində ifadə edilir. Oksidləşdirici və azaldıcı xarakterli proseslər ayrıca qeydə alınır.

Atom oksigeni onun artıqlığı ilə reaksiyalar istiqamətində bərabərləşdirmək üçün hidrogen kationları daxil edilir. H⁺ miqdarı molekulyar su əldə etmək üçün kifayət olmalıdır. Oksigen çatışmazlığı istiqamətində H₂O.

Sonra hidrogen atomlarının və elektronların tarazlığını həyata keçirin.

Tənliklərin oxdan əvvəl və sonra hissələrini əmsalların düzülüşü ilə yekunlaşdırırlar.

Eyni ionları və molekulları azaldın. Çatışmayan anion və kation hissəcikləri ümumi tənlikdə artıq qeydə alınmış reagentlərə əlavə edilir. Onların oxdan sonrakı və əvvəlki sayı uyğun olmalıdır.

OVR tənliyi (yarım reaksiya metodu) molekulyar formanın hazır ifadəsini yazarkən yerinə yetirilmiş hesab olunur. Hər bir komponentin müəyyən çarpanı olmalıdır.

Turş mühitlər üçün nümunələr

Natrium nitritin xlor turşusu ilə qarşılıqlı təsiri natrium nitrat və xlorid turşusunun istehsalına səbəb olur. Əmsalları tənzimləmək üçün yarım reaksiyalar üsulundan, tənliklərin yazılması nümunələrindən istifadə olunurasidik mühitə işarə edir.

NaNO₂ + HClO₃ → NaNO₃ + HCl

ClO₃^- + 6H⁺ + 6e^- → 3H₂O + Cl^- |1

NO₂^- + H₂O – 2e^- → NO₃^- +2H⁺ |3

ClO₃^- + 6H⁺ + 3H₂ O + 3NO₂^- → 3H₂O + Cl ^- + 3NO₃^- +6H⁺

ClO₃^- + 3NO₂^{-→ Cl}- ^{+ 3NO}3-

3Na⁺ + H⁺ → 3Na⁺ + H ⁺

3NaNO₂ + HClO₃ → 3NaNO₃ + HCl.

Bu prosesdə nitritdən natrium nitrat, xlor turşusundan isə xlorid turşusu əmələ gəlir. Azotun oksidləşmə vəziyyəti +3-dən +5-ə qədər dəyişir və xlorun yükü +5 -1 olur. Hər iki məhsul çökmür.

Qələvi mühit üçün yarı reaksiyalar

Hidroksid ionlarının çoxluğu ilə hesablamaların aparılması turşu məhlulları üçün hesablamalara uyğundur. Qələvi mühitdə yarım reaksiyalar üsulu da prosesin tərkib hissələrinin ion tənlikləri şəklində ifadəsi ilə başlayır. Atom oksigen sayının uyğunlaşdırılması zamanı fərqlər müşahidə olunur. Belə ki, artıqlığı ilə reaksiyanın tərəfinə molekulyar su, əks tərəfə isə hidroksid anionları əlavə edilir.

H₂O molekulunun qarşısındakı əmsalı oxdan sonra və əvvəl oksigen miqdarının fərqini göstərir və OH^{-ionları ikiqat artır. Oksidləşmə zamanıreagent kimi çıxış edən reagent O atomlarını hidroksil anionlarından təmizləyir.}

Yarım reaksiyalar üsulu alqoritmin turş artıqlığına malik proseslərlə üst-üstə düşən qalan addımları ilə başa çatır. Son nəticə molekulyar tənlikdir.

Qələvi nümunələr

Yod natrium hidroksidlə qarışdıqda, natrium yodid və yodat, su molekulları əmələ gəlir. Prosesin tarazlığını əldə etmək üçün yarım reaksiya üsulundan istifadə olunur. Qələvi məhlulların nümunələri atom oksigeninin bərabərləşdirilməsi ilə bağlı öz xüsusiyyətlərinə malikdir.

NaOH + I₂ →NaI + NaIO₃ + H₂O

I + e^- → I^- |5

6OH^- + I - 5e^- → I^- + 3H 2_{O + IO}3- ^|1

I + 5I + 6OH^- → 3H₂O + 5I^- + IO ₃^-

6Na⁺ → Na⁺ + 5Na⁺

6NaOH + 3I₂ →5NaI + NaIO₃ + 3H₂O.

Reaksiyanın nəticəsi molekulyar yodun bənövşəyi rənginin yox olmasıdır. Bu elementin oksidləşmə vəziyyətində natrium yodidin və yodun əmələ gəlməsi ilə 0-dan -1 və +5-ə qədər dəyişiklik var.

Neytral mühitdə reaksiyalar

Adətən bu, duzların hidrolizi zamanı bir az turşu (pH 6-7) və ya az qələvi (pH 7-8) məhlulun əmələ gəlməsi ilə baş verən proseslərin adıdır..

Neytral mühitdə yarım-reaksiya üsulu bir neçə şəkildə yazılıbseçimlər.

Birinci üsul duz hidrolizini nəzərə almır. Orta neytral olaraq götürülür və oxun solunda molekulyar su təyin edilir. Bu versiyada bir yarım reaksiya turşu, digəri isə qələvi kimi qəbul edilir.

İkinci üsul pH dəyərinin təxmini dəyərini təyin edə biləcəyiniz proseslər üçün uyğundur. Sonra ion-elektron metodu üçün reaksiyalar qələvi və ya turşu məhlulda nəzərdən keçirilir.

Neytral mühit nümunəsi

Hidrogen sulfidi suda natrium dikromatla birləşdirdikdə kükürd, natrium və üçvalentli xrom hidroksidlərinin çöküntüsü alınır. Bu neytral həll üçün tipik reaksiyadır.

Na₂Cr₂O₇ + H₂ S +H2O → NaOH + S + Cr(OH)₃

H₂S - 2e^- → S + H⁺ |3

7H₂O + Cr₂O₇^2- + 6e^- → 8OH^- + 2Cr(OH)₃ |1

7H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3H⁺ +3S + 2Cr(OH)₃ +8OH^-. Hidrogen kationları və hidroksid anionları birləşərək 6 su molekulunu əmələ gətirir. Onlar sağ və sol tərəfdən çıxarıla bilər, artıqlığı oxun qarşısında qoyaraq.

H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3S + 2Cr(OH)₃ +2OH^-

2Na⁺ → 2Na⁺

Na₂Cr₂O₇ + 3H₂ S +H₂O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)₃

Reaksiyanın sonunda mavi xrom hidroksid və sarı çöküntünatrium hidroksid ilə qələvi məhlulda kükürd. S elementinin -2 ilə oksidləşmə vəziyyəti 0, +6 ilə xrom yükü isə +3 olur.