Come calcolare i protoni in un'equazione

Come calcolare i protoni in un'equazione

In elettrochimica, è spesso necessario sapere quanti elettroni cambiano le mani durante il corso della reazione, quindi bilanciamento di equazioni chimiche per le reazioni redox (reazioni dove un reagente prende gli elettroni da un altro) è un'abilità importante che richiede una certa pratica al master. Una situazione possibile che incontrerai coinvolge reazioni in soluzione acida, dove c'è un eccesso di ioni idrogeno (aka protoni), così è possibile utilizzare i protoni per aiutare a bilanciare l'equazione.

Istruzioni

• Scrivere l'equazione non bilanciata per la reazione chimica che è necessario studiare. Un possibile esempio sarebbe la seguente: (Cr2O7 - 2) + (C2H5OH)---> (Cr 3+) + C2H4O. Questa è la reazione utilizzata in alcuni Etilometri per rilevare la presenza di etanolo. Si svolge in soluzione acquosa acida.

• Determinare quali specie sono sono ossidate e quali specie si sta riducendo. Se avete bisogno di esaminare come vengono assegnati i numeri di ossidazione, clicca sul link nella sezione risorse per una revisione e aggiornamento. In questo esempio, lo ione dicromato è ridotta, mentre l'etanolo viene ossidato.

• Dividere la reazione in due metà---uno per l'ossidazione--- e uno per la riduzione e scrivere l'equazione-metà per la reazione che coinvolge l'ossidazione. Nell'esempio, per esempio, l'ossidazione metà sarebbe come segue: C2H5OH--> C2H4O.

• Bilanciare la reazione aggiungendo protoni (ioni di idrogeno) a un lato e acqua molecole a altro come necessario per farlo funzionare. Per esempio: C2H5OH--> C2H4O chiaramente non è equilibrata; Ci sono due atomi di idrogeno più sul lato reattivo rispetto sul lato del prodotto. L'aggiunta di due protoni al lato prodotto equilibra la reazione e dare la seguente: C2H5OH---> C2H4O + 2 (H +).

• Bilanciare le accuse nell'ossidazione semireazione aggiungendo gli elettroni (e-) su entrambi i lati come necessario per garantire che le spese su entrambi i lati sono uguali. Ad esempio C2H5OH---> C2H4O + 2 (H +) è sbilanciato, perché la carica totale sul lato prodotto è + 2, mentre il lato di reagente è neutro. Di conseguenza, aggiungere due elettroni al lato di prodotto; questi saranno controbilanciare la carica di + 2 per rendere entrambi i lati neutro e darvi le seguenti: C2H5OH---> C2H4O + 2 (H +) + 2 (e-). Si noti che ci si aspetterebbe gli elettroni di essere sul lato prodotto, perché l'etanolo è sono ossidato (dando cioè gli elettroni).

• Annotare la riduzione semireazione e bilanciarlo con protoni e acqua. Per esempio, (Cr2O7 2-)---> (3+ Cr) è completamente sbilanciata. Prima di tutto, ci sono due atomi di cromo sulla sinistra e uno solo a destra, quindi si moltiplica l'uno a destra per due. Dopo, avete sette atomi di ossigeno a sinistra e nessuno a destra, quindi si aggiunge sette molecole di acqua a destra. Infine, avete ora 14 atomi di idrogeno sulla destra e nessuno a sinistra, quindi si aggiunge 14 protoni a sinistra. Si ottiene quanto segue come il tuo risultato: 14 (H +) + (Cr2O7 2-)---> 2 (Cr 3+) + 7 H2O.

Ora il numero di atomi di ciascun elemento è lo stesso su entrambi i lati.

• Bilanciare le spese per la reazione di riduzione mezza. Ad esempio:, 14 (H +) + (Cr2O7 2-)---> 2 (Cr 3+) + 7 H2O è sbilanciato. La carica totale sulla sinistra è + 12, mentre la carica totale sulla destra è + 6. C'è una differenza di sei. Pertanto, è necessario aggiungere sei elettroni sul lato sinistro per portare la carica totale sulla sinistra a + 6, producendo i seguenti: 6 (e-) + 14 (H +) + (Cr2O7 2-)---> 2 (Cr 3+) + 7 H2O. Questo è molto quello che ci aspetteremmo---la metà-reazione di riduzione dovrebbe naturalmente hanno elettroni sul lato di reagente.

• Moltiplicare la metà-reazione di ossidazione, la metà-reazione di riduzione o di entrambi il più piccolo intero che li renderà entrambi uguali tra loro. Nell'esempio, è bilanciato l'ossidazione e riduzione metà-reazioni per ottenere quanto segue:

Riduzione: 6 (e-) + 14 (H +) + (Cr2O7 2-)---> 2 (Cr 3 +) + 7 H2O

Ossidazione: C2H5OH---> C2H4O + 2 (H +) + 2 (e-)

Si noti che solo 2 elettroni appaiono nella metà-reazione di ossidazione, ma 6 appaiono nella riduzione semireazione. Se si moltiplicano i 2 elettroni nell'ossidazione semireazione per 3, ora avrai un numero uguale di elettroni in entrambe le reazioni di mezzo. A tale scopo, tuttavia, è necessario anche moltiplicare tutto il resto a metà-reazione di ossidazione-3 - appena come con qualsiasi operazione matematica simile. Una volta che la reazione di ossidazione si hai moltiplicato per 3, si dispone il seguente risultato:

Riduzione: 6 (e-) + 14 (H +) + (Cr2O7 2-)---> 2 (Cr 3 +) + 7 H2O

Ossidazione: C2H5OH 3---> 3 C2H4O + 6 (H +) + 6 (e-)

• Sommare le due metà-reazioni e cancellare tutto ciò che viene visualizzato su entrambi i lati. Ad esempio, se si sommano le metà-reazioni di ossidazione e riduzione, si dispone quanto segue: 6 (e-) + 14 (H +) + (Cr2O7 - 2) + 3 C2H5OH---> 3 C2H4O + 6 (H +) + 2 (Cr 3+) + 7 H2O + 6 (e-). Gli elettroni su entrambi i lati si annullano. Ci sono 14 protoni dal lato di reagente e sei sul lato prodotto, quindi è possibile annullare fuori sei protoni da entrambi i lati, portando il numero di protoni dal lato di reagente a otto. Questo ti dà le seguenti: 8 (H +) + (Cr2O7 - 2) + 3 C2H5OH---> 3 C2H4O + 2 (Cr 3+) + 7 H2O. Questa è la tua equazione bilanciata--- e come si può vedere, esso comprende i protoni.

Consigli & Avvertenze

  • Questi passaggi non vi dico come la reazione avviene, semplicemente il rapporto tra prodotti e reagenti. La reazione non avviene in questo modo; etanolo non rinuncia due elettroni che poi vagano intorno fino a quando si può collaborare con il cromato e così via. L'equazione bilanciata ti dice cosa succede, non come.
  • Mentre è possibile descrivere l'ioni idrogeno (H +) o protoni, non ci sono nessun nudi protoni girovagando in soluzione. Gli ioni di idrogeno donati da un acido hook up con una molecola di acqua per formare lo ione ossonio, H3O +. Tuttavia, perché l'effetto finale sulla reazione è molto lo stesso, chimici spesso raffigurano gli ioni di idrogeno H + e in ogni caso.