Proszę o wytłumaczenie mi bilansu jonowo - elektronowego reakcji redoks, z uwzględnieniem:
* w którym równaniu - utleniania czy redukcji - bierze się pod uwagę wodę i jony środowiskowe?
* czy tak jest zawsze czy są jakieś wyjątki?
* oraz proszę o podanie kilku przykładów do rozwiązania samodzielnie
Proszę o w miarę łopatologiczne podejście do tematu ;)
Hej ;)
No to zabieramy sie do pracy:
Na początku trzeba zapamiętać, że Utleniacz się redukuje, a reduktor utlenia się.
Utlenianie to zwiększanie stopnia utlenienia, np. z Fe^+2 na Fe-3.
Reduckja to proces odwrotny, czyli zmniejszanie stopnia utlenienia, np. S^+6 na S^-2.
Umówmy się, że w moim zapisie znaczek "^" będzie oznaczał stopień utlenienia, np. S^+6 oznacza siarkę na +6 stopniu utlenienia
Treść zadania: Napisz równania jonowo-elektronowe dla podanych schematów reakcji:
MnO4^-1 + H+ + Fe^2+-> Fe^3+ + H2O + Mn^2+
Pamiętając, że na anodzie zachodzi proces utleniania, wyszukujemy zmiany w stopniach utlenienia jonów tych samych pierwiastów(lub zawierających te same pierwiastki lub jeden z nich jeżeli mamy do czynienia z jonami złożonymi) na wyższe, w tym przypadku jest to jon żelaza, które ze stopnia 2+ wchodzi na 3+, więc zapisujemy dla anody równanie:
(-) A: Fe^2+ -> Fe^3+ + e-
Pamiętając, że na katodzie zachodzi proces redukji, wyszukujemy zmiany w stopniach utlenienia jonów tych samych pierwiastów(lub zawierających te same pierwiastki lub jeden z nich jeżeli mamy do czynienia z jonami złożonymi) na niższe, w tym przypadku jest to jon MnO4^-1(w którym mangan jest na stopniu 7+), który przechodzi na jon manganu na stopniu +2(Mn^2+). Aby było nam łatwo dobrać współczynniki, na katodzie po lewej stronie równania zapisujemy jon wodoru, po to by razem z tlenem(zawartym w jonie MnO4^-1) utworzyć po prawej stronie wodę. Tak więc zapisujemy dla kadoty równanie:
(+) K: MnO4^-1 + H+ -> Mn^2+ + H2O
Następnie należy dobrać współczynniki w równaniu katodowym tak, aby zgadzały nam się reagenty po obu stronach. Patrzymy, że po lewej stronie mamy 4atomy tlenu, więc tyle samo powinno być po prawej stronie. Tak samo robimy z wodorami. Gdy dobierzemy już współczynniki, należy sprawdzić czy po obu stronach mamy taki sam ładunek. Widzimy, że po lewej stronie ładunek jest wyższy o 5+, dlatego dodajemy po tej stronie 5 elektronów Na końcu, zapis jonowo elektronowy dla katody wygląda następująco:
(+) K: MnO4^-1 + 8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O
Ostateczny zapis schematu wzraz z dobranymi współczynnikami stechimetrycznymi wygląda następująco:
5Fe^2+ + MnO4^-1 + 8H+ -> 5Fe^3+ + Mn^2+ + 4H2O
Z kolejnymi przykładami(które masz podane i rozwiązane w załączniku) będzie podobnie, jednak do trudniejszych przykładów należy przykład:
MnO4^-1 + SO3^2- + H+ -> SO4^2- + Mn^2+ + H2O
W którym jony wodoru oraz woda znajda się po obu stronach zapisu równania jonowo-elektronowego dla katody oraz anody. Ostatecznie współczynniki wodorów oraz wody po obu stronach skrócą się, w wyniku czego zapis ostateczny będzie zapisem z poprawnie dobranymi współczynnikami ;)
Wszystko jest na takich samych zasadach jak dla poprzedniego przykładu oprócz jednego wyjątku o którym już wspomniałem.
MnO4^-1 + SO3^2- + H+ -> SO4^2- + Mn^2+ + H2O
Zaczniemy od katody. W tym wypadku jest to łatwiejsze i szybsze do zrobienia. Zapis dla anody w tym wypadku jest bardziej skomplikowany.
(+) K: MnO4^-1 + 8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O
Następnie tworzymy zapis dla anody. Patrzymy co nam pozostało. Sa to jony SO3^2- oraz SO4^2-.
Jednak przy próbie zapisu procesu utleniania z użyciem tylko i wyłącznie tych jonów, byłoby niemożliwością dobranie współczynników, ponieważ po lewej stronie zawsze brakowałoby nam tlenu.
(-) A: SO3^2- -> SO4^2-
W tym celu po lewej by uzyskać dodatkowe atomy tlenu dopisujemy wodę. Jeżeli dopisujemy wodę, to musimy zadbac o to, zeby nie zabrakło nam atomów wodoru po prawej stronie, dlatego dopisujemy po prawej stronie jon wodorowy. Zapis wygląda następująco:
(-) A: SO3^2- + H2O -> SO4^2- + H+
Następnie dobieramy współczynniki oraz sprawdzamy, czy zgadza nam się ładunek po obu stronach:
(-) A: SO3^2- + H2O -> SO4^2- + 2H+ + 2e-
Po obustronnym pomnożeniu zapisu anody razy 5(by uzyskać po prawej stronie 10 elektronów) oraz zapisu katody razy 2(by uzyskać po lewej stronie 10 elektronów), w celu skróceniu się elektronów po ubu stronach...
(-) A: SO3^2- + H2O -> SO4^2- + 2H+ + 2e-|*5
(+) K: MnO4^-1 + 8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O|*2
(-) A: 5SO3^2- + 5H2O -> 5SO4^2- + 10H+ + 10e-
(+) K: 2MnO4^-1 + 16H+ + 10e- -> 2Mn^2+ + 8H2O
Ostateczny zapis schematu wzraz z dobranymi współczynnikami stechimetrycznymi wygląda następująco:
5SO3^2- + 2MnO4^-1 + 6H+ -> 5SO4^2- + 2Mn^2+ + 3H2O
Mam nadzieję, że wytłumaczyłem wystarczająco łopatologicznie ;)
Jeżeli zrozumiesz moje tłumaczenie, to bez problemu zrobisz przykłady, które znajdują się w załączniku. Są razem z odpowiedziami, więc będziesz mogła sobie od razu sprawdzić, czy nie popełniłaś błędu ;D
Pozdro ;)