Kidolgozott példa: Redoxiegyenlet rendezése savas oldatban lejátszódó rekció esetén

Feladatunk ennek a savas közegben lezajló redoxireakciónak a rendezése. Mielőtt elkezdjük a szükséges lépéseket, állapítsunk meg néhány oxidációs számot! Kezdjük a dikromát anionnal. Tudjuk, hogy az oxigén oxidációs száma -2. Hét oxigénünk van, -2 szorzva 7-tel -14-et eredményez. Az egész anionban az összegnek -2-nek kell lenni, ami a dikromátion töltése. Így a krómokra összesen +12-nek kell jutni. +12 és -14 együtt kiadja a -2-t. Mivel két króm van, mindkettőre +6 jut. Itt ez a króm oxidációs száma. Most áttérünk a klorid anionra. Ennek a töltése -1, tehát az oxidációs száma is -1. Ennek a krómionnak itt +3. Végül a klór oxidációs száma 0. Ha a klórt nézzük, annak az oxidációs száma -1-ről 0-ra változott. Nőtt az oxidációs száma, tehát a klór oxidálódott. Nézzük a krómot! A króm oxidációs száma +6-ról +3-ra változott. Csökkent az oxidációs száma, tehát a króm redukálódott. Ez tehát redoxireakció, mivel van, ami oxidálódott, és van, ami redukálódott. A rendezéshez az első lépés a félreakciók felírása. Szétválasztjuk ezt egy oxidációs és egy redukciós félreakcióra. Csinálok egy kis helyet itt, és mindjárt fel is írom a félreakciókat. Van egy kloridion, ami klórrá alakul. Azt mondtuk, hogy ez az oxidációs félreakció, írjuk ezt ide jobbra. Ez tehát az oxidáció. A redukciós félreakcióban a króm szerepelt. Van a dikromátion, Cr₂O₇²⁻, ami Cr³⁺-ionná alakul. Ez a redukciós félreakció. Ez volt az első lépés; Felírtuk a félreakciókat. Második lépés: rendezzük az oxigéntől és hidrogéntől különböző atomokat. Az első félreakcióban egy klór van a bal oldalon és kettő a jobb oldalon. Ahhoz, hogy rendezzük, egy 2-es kell ide a bal oldalra. Alatta, a redukciós félreakcióban a bal oldalon két króm van, a jobb oldalon csak egy. Ezért a rendezés érdekében ide kell írnunk egy 2-est. Ezzel kész a második lépés. Harmadik lépés: rendezzük az oxigéneket víz hozzáadásával. Az oxidációs félreakcióban nincs oxigén, tehát ezzel most nem kell semmit sem csinálni. Áttérünk ezután a redukciós félreakcióra: itt már rendezni kell az oxigéneket. Látjuk, hogy a bal oldalon 7 oxigén van, a jobb oldalon pedig egy sincs. Víz hozzáadására van szükség. Mivel 7 oxigén van a bal oldalon, a jobb oldalra is 7 kell. Tehát hozzá kell adni 7 vízmolekulát. Ezzel megvan a 7 oxigén a félreakció jobb oldalán is. Ez volt a harmadik lépés. Negyedik lépés: rendezzük a hidrogéneket protonok hozzáadásával! Ezt pirossal írom. Szóval a negyedik lépés a hidrogének rendezése protonok hozzáadásával. Az oxidációs félreakcióban itt sem kell semmit tenni, mivel nincs benne rendezendő oxigén vagy hidrogén. A redukciós félreakcióban viszont az oxigéneket víz hozzáadásával rendeztük, amivel hidrogének kerültek a jobb oldalra. A jobb oldalon 7・2, összesen 14 hidrogén van . Ezt protonok segítségével tudjuk rendezni. A félreakció bal oldalához kell protonokat adni. 14 protont, mivel 7・2 = 14. Hozzáadunk tehát 14 H⁺-t a bal oldalhoz. Ezzel kész a negyedik lépés. Ötödik lépés: rendezzük a töltéseket elektronok hozzáadásával! Először csinálok egy kis helyet itt, és akkor most rendezzük a töltéseket elektronok hozzáadásával! Először nézzük meg, milyen töltéseink vannak! Kezdjük a felső, az oxidációs félreakcióval! Van egyszer klorid anion, -1-es töltéssel, amiből kettő van. Ez összesen két negatív töltés. Ezek ugye nem oxidációs számok, ezt néha el szokták téveszteni. Ezek töltések. Itt a jobb oldalon nincs töltés: ez egy semleges klórmolekula. -2 töltés van a bal oldalon, 0 a jobb oldalon. Rá kell jönnünk, hogyan lehet ezeket rendezni elektronok hozzáadásával. Két elektront kell hozzáadnunk a jobb oldalhoz, mivel ez -2-es össztöltést eredményez. Ez az egyik módja a rendezésnek: egyenlővé tesszük ezeket a számokat. Ezt a -2-t itt ezzel a -2-vel itt. Persze, úgy is lehet, hogy tudjuk: elektronoknak kell kerülniük a jobb oldalra, mivel ez az oxidációs félreakció. Meg lehet jegyezni arról, hogy LEO, azaz LEad elektront: Oxidáció. Ha elektronleadás történik, az elektronoknak a félreakció termékoldalára kell kerülniük. Ezzel a felsőt, az oxidációs félreakciót rendeztük. Térjünk át a redukcióra! Felvesz elektront: REDukció. Ebből már tudjuk is, hogy a kiindulási anyagokhoz kell elektront adni ebben a félreakcióban. Számoljuk ki, hány elektronra lesz szükségünk. A bal oldalon +14 töltésünk van a protonok miatt, valamint -2 a dikromáttól. +14 és -2, az összesen +12 töltés a bal oldalon. A jobb oldalon krómion van, +3 töltéssel, amiből kettő van. Ez összesen 2・3, azaz +6. +6 töltés van a jobb oldalon. +12 a bal oldalon, +6 a jobb oldalon. Ezt elektronok hozzáadásával kell rendeznünk. Már tudjuk, hogy azokat a reagensekhez kell adni. Tudjuk abból, hogy FRED Felvesz: REDukció Vagy elég csak azt meggondolni, hogy ha van +12 töltés, ahhoz -6-ot kell adni, hogy végül +6-ot kapjunk. Hozzá kell tehát adni 6 elektront a bal oldalhoz. Ezzel rendeztük a töltéseket, így ez a lépés is megvan; az ötödik lépés is kész. Térjünk rá a hatodik lépésre: először tegyük egyenlővé az elektronok számát! Mit is jelent ez? Nézzük meg az elektronokat, amelyeket a félreakciókhoz adtunk! Ha megnézzük itt: két elektront adtunk az oxidációs félreakcióhoz, és hatot a redukcióshoz. Ennek a két számnak viszont azonosnak kell lennie, mivel ugyanannyi elektron szabadul fel az oxidációban, mint amennyit felvesz a redukció. Ezért kell az elektronok számának azonosnak lenni. Ez nyilvánvalóan úgy oldható meg, hogy az első félreakciót megszorozzuk 3-mal. Ha megszorozzuk 3-mal, akkor 6 elektront kapunk, és pont erre van szükség, így lesz ugyanannyi elektron a két oldalon. Tegyük is ezt, átírom az első félreakciót. Megszorzok benne mindent 3-mal, azaz mindent, ami a zárójelben van. 2 kloridion szorozva 3-mal, az 6: 6 kloridion lesz. 3 kerül a klór elé is: 3 Cl₂. 3・2 elektron, az 6 elektron. Írjuk át a redukciós félreakciót is, ahol sok minden történik. Lesz itt 6 elektron, 14 proton és a dikromátion. A jobb oldalon pedig van 2 krómion és 7 víz. Ezzel készen van a két rendezett félreakció, amikben az elektronok számát egyenlővé tettük. Jöhet az utolsó lépés. Vesszük a két rendezett félreakciót, és most újra összeadjuk őket. Ezzel megkapjuk a teljes rendezett redoxiegyenletet. Tegyük akkor ezt, csinálok egy kis helyet, hogy fel tudjam írni a két félreakciót. Először veszünk mindent a kiindulási anyagok oldaláról, és azokat mind összeadjuk. Írjunk át újra mindent ezen az oldalon. Van 6 Cl⁻, 6 elektron, 14 proton, valamint még a dikromátion. Most pedig adjunk össze mindent a termékoldalon. Ezt itt mind beírom a termékekhez. 3 Cl₂, 6 elektron és 2 krómion, valamint 7 vízmolekula. Így most a videó nézői is jobban láthatják, hogy az elektronok kiesnek az egyenlet mindkét oldaláról. Itt ez a 6 elektron a reagensoldalon, itt ez a 6 elektron a termékoldalon. Kihúzhatjuk őket, és készen is van a végső megoldás. Át is írhatjuk, hogy szebben nézzen ki. Volt 6 Cl⁻ + 14 H⁺ + Cr₂O₇²⁻, ebből lesz 3 Cl₂ + 2 Cr³⁺ + 7 H₂O Ez a letisztázott végső megoldás. Érdemes bekeretezni is a megoldást, így könnyebben megtalálja az oktató, aki értékeli a megoldást. A redoxireakciókban az a jó, hogy ha kész az egyenlet, könnyű azt ellenőrizni. Tudjuk, hogy az atomszámokat és a töltést egyaránt rendezni kell. Ellenőrizzük is gyorsan! Kezdjük a klórral! Hat klór van a bal oldalon, a jobb oldalon pedig 3・2, ami szintén 6. Ezek azonosak. Hidrogén: 14 van a bal oldalon, 7・2 ugyancsak 14-et ad a jobb oldalon. Króm: kettő van a bal oldalon, kettő a jobb oldalon. Oxigén: 7 oxigén van a bal oldalon, itt pedig ez a 7 vonatkozik az oxigénre is. Az atomok tehát rendben vannak. Ellenőrizzük a töltéseket is; azoknak is rendezve kell lenniük! Itt van -6 töltés, itt van még +14, és itt még -2. Ha összeadom őket, +6 van a bal oldalon: ami 14 - 8. A jobb oldalon csak a krómionnak van +3 töltése, és összesen kettő van belőle. Ez 2・3, ami +6-ot ad. Így a töltések is egyenlők, így valóban ez a helyes megoldás. Atomok és töltések szerint is rendezve van.