Michakato mingi ya kemikali hufanyika kwa mabadiliko katika hali ya oksidi ya atomi zinazounda misombo inayoitikia. Kuandika milinganyo kwa athari za aina ya redox mara nyingi huambatana na ugumu wa kupanga mgawo mbele ya kila fomula ya dutu. Kwa madhumuni haya, mbinu zimetengenezwa kuhusiana na usawa wa umeme au elektroni-ion ya usambazaji wa malipo. Makala yanaelezea kwa kina njia ya pili ya kuandika milinganyo.
Mbinu ya majibu nusu, huluki
Pia inaitwa salio la elektroni la usambaaji wa vipengee mgawo. Mbinu hii inategemea ubadilishanaji wa chembe zenye chaji hasi kati ya anions au kaio katika midia iliyoyeyushwa yenye thamani tofauti za pH.
Katika miitikio ya elektroliti za aina ya vioksidishaji na kupunguza, ayoni zenye chaji hasi au chanya huhusishwa. Milinganyo ya molekuli-ionicaina, kulingana na mbinu ya majibu nusu, thibitisha kwa uwazi kiini cha mchakato wowote.
Ili kuunda mizani, sifa maalum ya elektroliti za kiungo chenye nguvu hutumika kama chembe za ioni, na misombo dhaifu, gesi na unyeshaji katika mfumo wa molekuli zisizounganishwa. Kama sehemu ya mpango, inahitajika kuonyesha chembe ambazo kiwango cha oxidation yao hubadilika. Kubainisha kiyeyushi katika mizani, asidi (H+), alkali (OH-) na upande wowote (H2)O) masharti.
Inatumika kwa nini?
Katika OVR, mbinu ya kujibu nusu inalenga kuandika milinganyo ya ionic kando kwa michakato ya oksidi na kupunguza. Salio la mwisho litakuwa muhtasari wao.
Hatua za utekelezaji
Njia ya hatua nusu ina sifa zake za uandishi. Algorithm inajumuisha hatua zifuatazo:
- Hatua ya kwanza ni kuandika kanuni za viitikio vyote. Kwa mfano:
H2S + KMnO4 + HCl
- Kisha unahitaji kubainisha utendaji, kutoka kwa mtazamo wa kemikali, wa kila mchakato wa kipengele. Katika mmenyuko huu, KMnO4 hufanya kama wakala wa vioksidishaji, H2S ni wakala wa kupunguza, na HCl hufafanua mazingira yenye asidi.
- Hatua ya tatu ni kuandika kutoka kwa mstari mpya misombo ya misombo ya ioni inayoitikia yenye uwezo mkubwa wa elektroliti, atomi zake ambazo zina mabadiliko katika hali zao za oksidi. Katika mwingiliano huu, MnO4- hufanya kama wakala wa vioksidishaji, H2S nikitendanishi cha kupunguza, na H+ au mlio wa oxonium H3O+ huamua mazingira ya asidi. Misombo ya kielektroniki ya gesi, dhabiti au dhaifu huonyeshwa kwa fomula nzima za molekuli.
Kwa kufahamu viambajengo vya awali, jaribu kubainisha ni vitendanishi vipi vya kuongeza vioksidishaji na vya kupunguza vitakuwa na umbo zilizopunguzwa na zilizooksidishwa, mtawalia. Wakati mwingine vitu vya mwisho tayari vimewekwa katika hali, ambayo inafanya kazi iwe rahisi. Milinganyo ifuatayo inaonyesha mabadiliko ya H2S (sulfidi hidrojeni) hadi S (sulfuri), na anion MnO4 -kwa Mn cation2+.
Ili kusawazisha chembechembe za atomiki katika sehemu ya kushoto na kulia, mwanisho wa hidrojeni H+ au maji ya molekuli huongezwa kwenye kiungo cha asidi. Ioni za hidroksidi OH- au H2O.
huongezwa kwenye myeyusho wa alkali.
MnO4--→ Mn2+
Katika myeyusho, atomi ya oksijeni kutoka ioni za manganeti pamoja na H+ huunda molekuli za maji. Ili kusawazisha idadi ya vipengele, mlinganyo umeandikwa kama ifuatavyo: 2O + Mn2+..
Kisha usawazishaji wa umeme unafanywa. Ili kufanya hivyo, fikiria jumla ya malipo katika sehemu ya kushoto, inageuka +7, na kisha upande wa kulia inageuka +2. Ili kusawazisha mchakato, chembe tano hasi huongezwa kwa vitu vinavyoanza: 8H+ + MnO4-+ 5e - → 4H2O + Mn2+. Hii inasababisha kupunguzwa kwa nusu-majibu.
Sasa mchakato wa oksidi unafuata ili kusawazisha idadi ya atomi. Kwa hili, upande wa kuliaongeza mikondo ya hidrojeni: H2S → 2H+ + S.
Baada ya malipo kusawazishwa: H2S -2e- → 2H+ + S. Inaweza kuonekana kuwa chembe mbili hasi zinachukuliwa kutoka kwa misombo ya kuanzia. Inageuka mwitikio wa nusu wa mchakato wa oksidi.
Andika milinganyo yote miwili kwenye safu wima na usawazishe gharama ulizopewa na kupokea. Kulingana na sheria ya kuamua vizidishi vidogo zaidi, kizidishi huchaguliwa kwa kila majibu ya nusu. Mlinganyo wa oksidi na upunguzaji huzidishwa nayo.
Sasa unaweza kuongeza mizani miwili kwa kuongeza pande za kushoto na kulia pamoja na kupunguza idadi ya chembe za elektroni.
8H+ + MnO4- + 5e-→ 4H2O + Mn2+ |2
H2S -2e- → 2H+ + S |5
16H+ + 2MnO4-- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 10H+ + 5S
Katika mlingano unaotokana, unaweza kupunguza nambari H+ kwa 10: 6H+ + 2MnO4 - + 5H2S → 8H2O + 2Mn 2+ + 5S.
Kuangalia usahihi wa salio la ayoni kwa kuhesabu idadi ya atomi za oksijeni kabla na baada ya mshale, ambayo ni sawa na 8. Ni muhimu pia kuangalia malipo ya sehemu za mwisho na za mwanzo za salio: (+6) + (-2)=+4. Ikiwa kila kitu kinalingana, basi ni sahihi.
Njia ya itikio nusu inaisha kwa mageuzi kutoka nukuu ioni hadi mlinganyo wa molekuli. Kwa kila anionic nacationic chembe ya upande wa kushoto wa mizani, ion kinyume katika malipo ni kuchaguliwa. Kisha huhamishiwa upande wa kulia, kwa kiasi sawa. Sasa ayoni zinaweza kuunganishwa kuwa molekuli nzima.
6H+ + 2MnO4---- + 5H2 S → 8H2O + 2Mn2+ + 5S
6Cl- + 2K+ → 6Cl- + 2K +
H2S + KMnO4 + 6HCl → 8H2O + 2MnCl 2 + 5S + 2KCl.
Inawezekana kutumia mbinu ya majibu nusu, algoriti ambayo inaanzia hadi kuandika mlinganyo wa molekuli, pamoja na kuandika mizani ya aina ya kielektroniki.
Uamuzi wa vikali vya vioksidishaji
Jukumu hili ni la ioni, atomiki au chembe za molekuli zinazokubali elektroni zenye chaji hasi. Dutu zinazoongeza oksidi hupungua kwa athari. Wana upungufu wa elektroniki ambao unaweza kujazwa kwa urahisi. Michakato kama hii ni pamoja na majibu nusu ya redox.
Si dutu zote zina uwezo wa kukubali elektroni. Vikali vioksidishaji vikali ni pamoja na:
- wawakilishi wa halojeni;
- asidi kama nitriki, seleniki na salfariki;
- permanganate ya potasiamu, dichromate, manganeti, kromati;
- manganese na oksidi tetravalent risasi;
- ionic ya fedha na dhahabu;
- misombo ya oksijeni ya gesi;
- divalent shaba na oksidi za fedha monovalent;
- vijenzi vya chumvi vyenye klorini;
- voka ya kifalme;
- peroksidi hidrojeni.
Uamuzi wa mawakala wa kupunguza
Jukumu hili ni la ioni, atomiki au chembe za molekuli ambazo hutoa chaji hasi. Katika miitikio, dutu za kunakisi hupitia hatua ya kuongeza oksidi elektroni zinapotolewa.
Sifa za kurejesha zina:
- wawakilishi wa metali nyingi;
- misombo ya tetravalent ya salfa na sulfidi hidrojeni;
- asidi halojeni;
- chuma, kromiamu na salfati za manganese;
- kloridi ya bati ya divalent;
- vitendanishi vilivyo na nitrojeni kama vile asidi ya nitrojeni, oksidi ya divalent, amonia na hidrazini;
- kaboni asilia na oksidi yake divalent;
- molekuli za hidrojeni;
- asidi fosforasi.
Faida za mbinu ya elektroni
Ili kuandika miitikio ya redoksi, mbinu ya majibu nusu hutumiwa mara nyingi zaidi kuliko salio la fomu ya kielektroniki.
Hii ni kutokana na faida za mbinu ya elektroni:
- Unapoandika mlingano, zingatia ayoni na misombo halisi ambayo ipo katika suluhisho.
- Huenda usiwe na taarifa awali kuhusu dutu zinazosababisha, hubainishwa katika hatua za mwisho.
- Data ya daraja la oksidi haihitajiki kila wakati.
- Shukrani kwa mbinu hii, unaweza kujua idadi ya elektroni zinazoshiriki katika miitikio nusu, jinsi pH ya suluhu inavyobadilika.
- Upwekemichakato na muundo wa dutu inayotokana.
Miitikio nusu katika suluhisho la asidi
Kufanya hesabu kwa ziada ya ioni za hidrojeni hutii kanuni kuu. Njia ya majibu ya nusu katika kati ya asidi huanza na kurekodi sehemu za sehemu za mchakato wowote. Kisha zinaonyeshwa kwa namna ya equations ya fomu ya ionic na usawa wa malipo ya atomiki na elektroniki. Michakato ya asili ya kuongeza vioksidishaji na kupunguza hurekodiwa tofauti.
Ili kusawazisha oksijeni ya atomiki katika mwelekeo wa athari na ziada yake, miunganisho ya hidrojeni huletwa. Kiasi cha H+ kinapaswa kutosha kupata maji ya molekuli. Kwa upande wa ukosefu wa oksijeni, H2O.
Kisha fanya mizani ya atomi za hidrojeni na elektroni.
Wanajumlisha sehemu za milinganyo kabla na baada ya mshale kwa mpangilio wa migawo.
Punguza ayoni na molekuli zinazofanana. Chembe za anionic na cationic zinazokosekana huongezwa kwa vitendanishi ambavyo tayari vimerekodiwa katika mlingano wa jumla. Nambari yao baada na kabla ya mshale lazima ilingane.
Mlingano wa OVR (mbinu ya majibu nusu) huzingatiwa kuwa umetimia wakati wa kuandika usemi ulio tayari wa fomu ya molekuli. Kila kijenzi lazima kiwe na kizidishi fulani.
Mifano ya mazingira chafu
Muingiliano wa nitriti ya sodiamu na asidi ya kloriki husababisha utengenezaji wa nitrati ya sodiamu na asidi hidrokloriki. Ili kupanga coefficients, njia ya athari za nusu hutumiwa, mifano ya equations ya kuandikakuhusishwa na kuonyesha mazingira ya tindikali.
NaNO2 + HClO3 → NaNO3 + HCl
ClO3-- + 6H+ + 6e- → 3H2O + Cl- |1
HAPANA2-- + H2O – 2e- → NO3-- +2H+ |3
ClO3-- + 6H+ + 3H2 O + 3HAPANA2- → 3H2O + Cl - + 3HAPANA3- +6H+
ClO3-- + 3HAPANA2-→ Cl- + 3HAPANA3--
3Na+ + H+ → 3Na+ + H +
3NaNO2 + HClO3 → 3NaNO3 + HCl.
+ HCl.
Katika mchakato huu, nitrati ya sodiamu hutengenezwa kutoka kwa nitriti, na asidi hidrokloriki hutengenezwa kutokana na asidi ya kloriki. Hali ya oxidation ya nitrojeni inabadilika kutoka +3 hadi +5, na malipo ya klorini +5 inakuwa -1. Bidhaa zote mbili hazinyeshi.
Maitikio nusu kwa wastani wa alkali
Kufanya hesabu kwa ziada ya ioni za hidroksidi hulingana na hesabu za miyeyusho ya tindikali. Njia ya majibu ya nusu katika kati ya alkali pia huanza na kujieleza kwa sehemu za mchakato kwa namna ya milinganyo ya ionic. Tofauti huzingatiwa wakati wa usawa wa idadi ya oksijeni ya atomiki. Kwa hivyo, maji ya molekuli huongezwa kando ya mmenyuko na ziada yake, na anions hidroksidi huongezwa kwa upande mwingine.
Mgawo ulio mbele ya molekuli H2O huonyesha tofauti ya kiasi cha oksijeni baada na kabla ya mshale, na kwa OH-ioni imeongezwa mara mbili. Wakati wa oxidationkitendanishi kinachofanya kazi kama wakala wa kupunguza huondoa atomi za O kutoka kwa anioni za hidroksili.
Njia ya majibu nusu huisha kwa hatua zilizosalia za algoriti, ambayo inaambatana na michakato ambayo ina ziada ya asidi. Matokeo ya mwisho ni mlingano wa molekuli.
Mifano ya alkali
Iodini inapochanganywa na hidroksidi ya sodiamu, iodidi ya sodiamu na iodati, molekuli za maji, huundwa. Ili kupata usawa wa mchakato, njia ya nusu ya majibu hutumiwa. Mifano ya miyeyusho ya alkali ina maelezo yake mahususi yanayohusiana na kusawazisha oksijeni ya atomiki.
NaOH + I2 →NaI + NaIO3 + H2O
Mimi + e-- → Mimi- |5
6OH- + I - 5e- → I- + 3H 2O + IO3- |1
I + 5I + 6OH- → 3H2O + 5mi- + IO 3-
6Na+ → Na+ + 5Na+
6NaOH + 3Mimi2 →5NaI + NaIO3 + 3H2O.
Matokeo ya athari ni kutoweka kwa rangi ya urujuani ya iodini ya molekuli. Kuna mabadiliko katika hali ya oxidation ya kipengele hiki kutoka 0 hadi -1 na +5 na kuundwa kwa iodidi ya sodiamu na iodate.
Maoni katika mazingira yasiyoegemea upande wowote
Kwa kawaida hili ni jina la michakato inayofanyika wakati wa hidrolisisi ya chumvi na uundaji wa asidi kidogo (yenye pH ya 6 hadi 7) au alkali kidogo (yenye pH ya 7 hadi 8).
Njia ya kujibu nusu katika hali isiyoegemea upande wowote imeandikwa katika kadhaachaguzi.
Mbinu ya kwanza haizingatii hidrolisisi ya chumvi. Ya kati inachukuliwa kama ya upande wowote, na maji ya molekuli hupewa upande wa kushoto wa mshale. Katika toleo hili, hatua moja ya nusu inachukuliwa kama asidi, na nyingine kama alkali.
Njia ya pili inafaa kwa michakato ambayo unaweza kuweka kadirio la thamani ya pH. Kisha miitikio ya mbinu ya ioni-elektroni huzingatiwa katika myeyusho wa alkali au tindikali.
Mfano wa mazingira yasiyoegemea upande wowote
Salfidi hidrojeni inapounganishwa na dikromati ya sodiamu katika maji, mvua ya sulfuri, sodiamu na hidroksidi tatu za kromiamu hupatikana. Hili ni jibu la kawaida kwa suluhu lisiloegemea upande wowote.
Na2Cr2O7 + H2 S +H2O → NaOH + S + Cr(OH)3
H2S - 2e- → S + H+ |3
7H2O + Cr2O72- + 6e- → 8OH- + 2Cr(OH)3 |1
7H2O +3H2S + Cr2O 72- → 3H+ +3S + 2Cr(OH)3 +8OH-. Kation za hidrojeni na anions hidroksidi huchanganyika na kuunda molekuli 6 za maji. Zinaweza kuondolewa upande wa kulia na kushoto, na kuacha ziada mbele ya mshale.
H2O +3H2S + Cr2O 72- → 3S + 2Cr(OH)3 +2OH-
2Na+ → 2Na+
Na2Cr2O7 + 3H2 S +H2O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)3
Mwishoni mwa majibu, mvua ya hidroksidi ya chromium ya bluu na njanosulfuri katika suluhisho la alkali na hidroksidi ya sodiamu. Hali ya oksidi ya kipengele S yenye -2 inakuwa 0, na chaji ya chromium yenye +6 inakuwa +3.
