- 단계
- - 일반
- 반응물 및 생성물의 산화수 확인
- 산화 및 환원 종 식별
- 반쪽 반응을 작성하고 원자와 전하의 균형을 맞 춥니 다.
- 이온 방정식의 계수를 일반 방정식으로 대체
- -산성 배지에서의 균형
- -기본 매체의 균형
- 예
- 식
- 연습 1
- 일반적인 단계
- 기본 매체의 균형
- 연습 2
- 일반적인 단계
- 산성 배지에서의 균형
- 참고 문헌
환원 분산 방법은 달리 두통 될 산화 환원 반응의 화학적 수식을 균형있게 한 것이다. 여기서 하나 이상의 종은 전자를 교환합니다. 그것들을 기증하거나 잃는 것은 산화 종이라고하고, 그것을 받아들이거나 얻는 것은 환원 종이라고합니다.
이 방법에서는 몰당 얼마나 많은 전자를 얻거나 잃었는지 나타 내기 때문에 이러한 종의 산화 수를 아는 것이 필수적입니다. 덕분에 반응물이나 생성물 인 것처럼 방정식에 전자를 써서 전하의 균형을 맞출 수 있습니다.
균형을 잡는 동안 세 가지 주역 인 H +, H2O 및 OH-와 함께 산화 환원 반응의 일반적인 반 반응. 출처 : Gabriel Bolívar.
상단 이미지 쇼 얼마나 효과적으로 전자, 전자는 - 반응물로 배치 될 때 산화 종의 이익 그들; 감소하는 종이 그들을 잃을 때 제품으로. 이러한 유형의 방정식의 균형을 맞추려면 산화 및 산화 환원 수의 개념을 숙지해야합니다.
H + , H 2 O 및 OH - 종은 이 운동에서 찾을 매우 일반적인 이유, 반응 매질의 pH에 따라, 수 산화 환원 균형이있는 것입니다. 매체가 산성이면 H + ; 반대로 매체가 기본 인 경우이지만, 우리는 OH를 사용 - 균형을 위해.
반응 자체의 특성에 따라 매체의 pH가 결정됩니다. 산성 또는 염기성 매질을 가정하여 수행 될 수 있지만, 분산, 최종 평형 방정식은 H 여부를 나타내는 이유, 즉 + OH 및 - 이온 실제로 폐기 가능 여부이다 .
단계
- 일반
반응물 및 생성물의 산화수 확인
다음 화학 방정식을 가정하십시오.
Cu (s) + AgNO 3 (aq) → Cu (NO 3 ) 2 + Ag (s)
이것은 산화 환원 반응에 해당하며 반응물의 산화 수에 변화가 발생합니다.
Cu 0 (s) + Ag + NO 3 (aq) → Cu 2+ (NO 3 ) 2 + Ag (s) 0
산화 및 환원 종 식별
산화 종은 환원 종을 산화시켜 전자를 얻습니다. 따라서 산화수가 감소합니다. 한편 환원 종의 산화수는 전자를 잃기 때문에 증가합니다.
따라서 이전 반응에서 구리는 Cu 0 에서 Cu 2+로 통과하기 때문에 산화됩니다 . 은은 Ag + 에서 Ag 0으로 갈수록 감소 합니다. 구리는 환원 종이 고 은은 산화 종입니다.
반쪽 반응을 작성하고 원자와 전하의 균형을 맞 춥니 다.
전자를 얻거나 잃는 종을 식별하면 환원 및 산화 반응에 대한 산화 환원 반쪽 반응이 작성됩니다.
Cu 0 → Cu 2+
Ag + → Ag 0
구리는 두 개의 전자를 잃고 은은 하나를 얻습니다. 우리는 전자를 두 반쪽 반응에 배치합니다.
구리 0 → 구리 2+ + 2E -
의 Ag + + 전자 - → AG 0
부하는 두 반쪽 반응에서 균형을 유지합니다. 그러나 그것들이 더 해지면 물질 보존의 법칙이 위반 될 것입니다. 전자의 수는 두 반쪽 반응에서 동일해야합니다. 따라서 두 번째 방정식에 2를 곱하고 두 방정식이 추가됩니다.
(구리는 0 → 구리 2+ + 2E - 1) X
은 (Ag + + E는 - →의 Ag 0 ) 2 (X)
구리 0 + 2AG + + 2E - → 구리 2+ + 2AG 0 + 2E -
전자는 반응물과 생성물의 측면에 있기 때문에 상쇄됩니다.
Cu 0 + 2Ag + → Cu 2+ + 2Ag 0
이것이 글로벌 이온 방정식입니다.
이온 방정식의 계수를 일반 방정식으로 대체
마지막으로 이전 방정식의 화학 양론 계수가 첫 번째 방정식으로 전송됩니다.
Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) → Cu (NO 3 ) 2 + 2Ag (s)
이 소금에서 은은 Ag + 이고 Cu (NO 3 ) 2 와 같은 일 이 일어나기 때문에 2는 AgNO 3 와 함께 위치했습니다 . 이 방정식이 결국 균형이 맞지 않으면 재판을 진행합니다.
이전 단계에서 제안 된 방정식은 시행 착오를 통해 직접 균형을 맞출 수있었습니다. 그러나, 레 독스 산성 (H 필요한 반응있다 +를 ) 또는 염기성 (OH - ) 매체 일어날하려면. 이런 일이 발생하면 매체가 중립적이라고 가정하면 균형을 이룰 수 없습니다. 표시된대로 (H + 도 OH-도 추가 되지 않음 ).
반면에 산화수의 변화가 일어나는 원자, 이온 또는 화합물 (대부분 산화물)이 반쪽 반응에 기록되어 있다는 것을 아는 것이 편리합니다. 이것은 실습 섹션에서 강조 표시됩니다.
-산성 배지에서의 균형
매체가 산성이면 두 개의 반쪽 반응에서 멈출 필요가 있습니다. 이번에는 균형을 잡을 때 산소와 수소 원자, 그리고 전자도 무시합니다. 전자는 결국 균형을 이룰 것입니다.
그런 다음 산소 원자가 적은 반응쪽에 물 분자를 추가하여이를 보충합니다. 다른 한편으로는 수소와 H + 이온의 균형을 맞 춥니 다 . 마지막으로 전자를 추가하고 이미 설명한 일반적인 단계를 수행합니다.
-기본 매체의 균형
매체가 염기성 일 때 약간의 차이가있는 산성 매체에서와 같은 방식으로 진행됩니다. 이번에는 산소가 더 많은쪽에이 과잉 산소와 동일한 수의 물 분자가 위치합니다. 다른 한편으로는 OH 이온 - 수소를 보상합니다.
마지막으로, 전자가 균형을 이루고 두 개의 반쪽 반응이 추가되고 글로벌 이온 방정식의 계수가 일반 방정식으로 대체됩니다.
예
다음 균형 및 불균형 산화 환원 방정식은이 균형 방법을 적용한 후 얼마나 변경되는지 확인하기위한 예입니다.
P 4 + C10의 - → PO 4 3- + CL - (언밸런스)
P 4 + C10의 10 - + 6 H 2 O → 4 PO 4 3- + CL 10 - + 12 H + (균형 산성 매질)
P 4 + C10의 10 - + 12 OH - → 4 PO 4 3- + CL 10 - + 6 H 2 O (균형 기본 배지)
I 2 + KNO 3 → I - + KIO 3 + NO 3 - (불균형)
3I 2 + KNO 3 + 3H 2 O → 5I - + KIO 3 + NO 3 - + 6H + (균형 산성 매질)
CR 2 O 2 7- + HNO 2 → CR 3+ + NO 3 - (언밸런스)
3HNO 2 + 5H + + CR 2 O 2 7- → 3NO 3+ 2CR 3+ + 4H 2 O (균형 산성 매질)
식
연습 1
기본 매체에서 다음 방정식의 균형을 맞 춥니 다.
I 2 + KNO 3 → I - + KIO 3 + NO 3 -
일반적인 단계
우리는 산화되거나 감소 된 것으로 의심되는 종의 산화수를 기록하는 것으로 시작합니다. 이 경우 요오드 원자 :
I 2 0 + KNO 3 → I - + KI 5 + O 3 + NO 3 -
요오드는 산화되고 동시에 감소하므로 두 개의 각각의 반쪽 반응을 작성합니다.
I 2 → I - (감소, 모든 I에 대한 - 일 개 전자가 소모됩니다)
I 2 → IO 3 - (산화, 모든이 IO에 대한 3 - (5 개) 전자가 출시)
산화 반 반응에서는 음이온 IO 배치 3 - , 그리고 I와 요오드 원자 5+ . 우리는 요오드 원자의 균형을 맞 춥니 다.
I 2 → 2I -
I 2 → 2IO 3 -
기본 매체의 균형
이제 우리는 기본 매질에서 산화 반 반응의 균형을 맞추는 데 초점을 맞 춥니 다. 우리는 산소 원자와 동일한 수의 물 분자를 제품 측면에 추가합니다.
나는 2 → 2IO 3 - + 6H 2 O
그리고 왼쪽에 우리는 OH와 수소를 균형 - :
I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O
두 개의 반쪽 반응을 작성하고 누락 된 전자를 더하여 음전하의 균형을 맞 춥니 다.
I 2 + 2E - → 2I -
I 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O + (e) -
두 반쪽 반응에서 전자의 수를 균등화하고 더합니다.
(I 2 + 2E - → 2I는 - ) 10 X
(I는 2 + 12OH - → 2IO 3 - + 6H 2 O + 10E - ) × 2
12I 2 + 24 OH - + 20E - → 20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O + 20E -
전자는 상쇄되고 모든 계수를 4로 나누어 글로벌 이온 방정식을 단순화합니다.
(12I 2 + 24 OH - → 20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O) X ¼
3I 2 + 6OH - → 5I - + IO 3 - + 3H 2 O
마지막으로 첫 번째 방정식에서 이온 방정식의 계수를 대체합니다.
3I 2 + 6OH - + KNO 3 → 5I - + KIO 3 + NO 3 - + 3H 2 O
방정식은 이미 균형을 이룹니다. 이 결과를 실시 예 2의 산성 배지에서의 균형과 비교하십시오.
연습 2
산성 매체에서 다음 방정식의 균형을 맞 춥니 다.
Fe 2 O 3 + CO → Fe + CO 2
일반적인 단계
철과 탄소의 산화수를 조사하여 두 가지 중 어느 것이 산화되거나 환원되었는지 확인합니다.
Fe 2 3+ O 3 + C 2+ O → Fe 0 + C 4+ O 2
철분이 감소되어 산화 종이되었습니다. 한편 탄소는 산화되어 환원 종으로 작용합니다. 관련된 산화 및 환원에 대한 반쪽 반응은 다음과 같습니다.
Fe 2 3+ O 3 → Fe 0 (환원, 각 Fe 3 전자가 소모 됨)
CO → CO 2 (산화, CO 2 2 전자가 방출 될 때마다 )
주 우리는 산화물, 철 작성하는 것이 2 O 3 가 철 포함되어 있기 때문에, 3+를 하지 않고 단지 철을 배치하는 것이, 3+ . 우리는 산소 원자를 제외하고 필요한 원자의 균형을 맞 춥니 다.
Fe 2 O 3 → 2Fe
CO → CO 2
그리고 우리는 그 사이에 산소가 함유 된 종들이 있기 때문에 두 반 반응에서 산성 매질에서 균형을 유지합니다.
산성 배지에서의 균형
산소 균형을 맞추기 위해 물을 추가 하고 수소 균형을 맞추기 위해 H + 를 추가합니다.
Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
6H + + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3H 2 O
CO + H 2 O → CO 2
CO + H 2 O → CO 2 + 2H +
이제 반 반응에 관련된 전자를 배치하여 전하의 균형을 맞 춥니 다.
6H + + (e) - + 철 2 O 3 → 2FE + 3H 2 O
CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2E -
우리는 두 반쪽 반응에서 전자 수를 균등화하고 추가합니다.
(6H + + 6E - +의 Fe 2 O 3 → 2FE + 3H 2 O) (X) 2
(CO + H 2 O → CO는 2 + 2H + + 2E는 - ) (6) (X)
12 H + + 12E - + 2FE 2 O 3 + 6CO + 6H 2 O → 4Fe + 6H 2 O + 6CO 2 + 12H + + 12E -
우리는 전자, H + 이온 및 물 분자를 취소합니다 .
2FE 2 O 3 + 6CO → 4Fe + 6CO 2
그러나 이러한 계수는 방정식을 더욱 단순화하기 위해 2로 나눌 수 있습니다.
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2
이 질문이 발생합니다.이 방정식에 산화 환원 균형이 필요 했습니까? 시행 착오로 훨씬 더 빨 랐을 것입니다. 이것은이 반응이 매질의 pH에 관계없이 진행됨을 보여줍니다.
참고 문헌
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- Quimitube. (2012). 연습 19 : 두 번의 산화 반 반응으로 염기성 매질에서 산화 환원 반응 조정. 출처 : quimitube.com
- 세인트 루이스의 워싱턴 대학교. (sf). 연습 문제 : 산화 환원 반응. 출처 : chemistry.wustl.edu
- John Wiley & Sons. (2020). 산화 환원 방정식의 균형을 맞추는 방법. 출처 : dummies.com
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