1) W pierwszy etapie ustalamy stopnie utlenienia pierwiastków. a) CrO3 + HCl---->CrCl3 + H2O + Cl2 CrO3....Cr(+VI), O(-II) HCl......H(+I), Cl(-I) CrCl3....Cr(+III), Cl(-I) H2O.....H(+I), O(-II) Cl2......Cl2(0) 2) Teraz wypisujemy te pierwiastki, które zmieniają stopień utlenienia Cr(+VI)---->Cr(+III) 2Cl(-I)---->Cl2(0) 3) Określamy liczbę elektronów biorących udział w zmianie stopnia utleniania. Cr(+VI) + 3e ---->Cr(+III) 2Cl(-I) - 2e---->Cl2(0) 4) Liczba elektronów pobranych musi być równa liczbie elektronów oddanych, więc pierwszą reakcję mnożę razy 2, a drugą razy 3 Cr(+VI) + 3e ---->Cr(+III) I*2 2Cl(-I) - 2e---->Cl2(0) I*3 5) Otrzymuję 2Cr(+VI) + 6e ---->2Cr(+III) 6Cl(-I) - 6e---->3Cl2(0) 6) Bilansuję reakcję 2CrO3 + 12HCl---->2CrCl3 + 3Cl2 + 6H2O Utleniacz: CrO3 (redukuje się obniżając swój stopień utlenienia) Reduktor: HCl (utlenia się podwyższając swój stopień utlenienia) Analogicznie wykonałem pozostałe reakcje: b) 3Cu + 8HNO3---->3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Hg(0) - 2e ---->Hg(+II) I*3 N(+V) + 3e ---->N(+II) I*2 Utleniacz: HNO3 Reduktor: Hg c) 2KMnO4 + 3SO2 + 2H2O---->2MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4 Mn(+VII) + 3e ---->Mn(+IV) I*2 S(+IV) - 2e ---->S(+VI) I*3 Utleniacz: KMnO4 Reduktor: SO2 W razie problemów służę dalszą pomocą.
Zasady ustalania stopni utleniania: 1.tlen w prawie wszystkich związkach jest zawsze na –II stopniu utleniania (wyjątki: nadtlenki np. Na2O2, H2O2, ponadtlenki, np. KO2, NaO2, związki tlenu z fluorem, np. OF2) 2.wodór w prawie wszystkich związkach jest na I stopniu utleniania (wyjątki: wodorki metali z grup 1 i 2, np. MgH2, NaH, BaH2, CsH itd.; w nich wodór jest na –I stopniu utleniania) 3.metale grup 1 i 2 zawsze są na dodatnich stopniach utleniania i odpowiadają one ich wartościowości 4.suma stopni utleniania zawsze wynosi 0 5.pierwiastek, który ma większą elektroujemność jest zawsze na ujemnym stopniu utleniania, a ten który ma większą elektroujemność – na dodatnim 6. fluor jest zawsze na -I stopniu utleniania 7.pierwiastki w stanie wolnym zawsze są na 0 stopniu utleniania Ćwiczenie: Ustal stopnie utleniania pierwiastków w następujących związkach: a) K2O K na I stopniu (patrz wyżej, punkt 3) O na –II stopniu (patrz punkt 1) b) H2SO4 H na I stopniu (patrz punkt 2) O na –II stopniu (patrz punkt 1) a S musimy obliczyć korzystając z punktu 4. 2*I + S + 4*-II=0 S=VIII-II S=VI c) CaH2 Ca na II stopniu (patrz punkt3) H na –I stopniu (patrz punkt 2) d) FeF2 F na –I stopniu (patrz punkt 6) Fe musimy obliczyć korzystając z punktu 4 Fe + 2*-I=0 Fe=II e) HCN H na I stopniu utleniania (patrz punkt 2) A jeśli chodzi o C i N korzystamy z punktu 5. Azot jest na ujemnym stopniu utleniania, a węgiel na dodatnim. Pamiętając, że suma stropni utleniania zawsze wynosi 0 ustalamy, że: C na II stopniu N na –III Reduktor(tłumacząc łopatologicznie i nie zagłębiając się w skomplikowane definicje) – pierwiastek lub związek chemiczny, który podwyższa stopień utleniania, np. Mg + 2HCl -->MgCl2 + H2 Najpierw ustalamy wszystkie stopnie po kolei: Mg na 0 (punkt 7) H na I (punkt 2) Cl na –I (punkt 4) Mg na II (punkt 3) Cl –I (punkt 4) H2 na 0 (punkt 7) Widzimy, że magnez w czasie reakcji podwyższa swój stopień utleniania z 0 na II, więc jest reduktorem Utleniacz-pierwiastek lub związek chemiczny, który obniża swój stopień utleniania: Dla tej samej reakcji widzimy, że wodór obniża stopień utleniania z I na 0 więc HCl(UWAGA! Cały związek chemiczny się bierze pod uwagę) jest utleniaczem Inny przykład: CO+O2-->CO2 Po kolei stopnie utleniania: C na II (punkt 4) O na –II (punkt 1) O2 na 0 (punkt 7) C na IV (punk 4) O na –II (punkt 1) Węgiel podwyższa stopień utleniania z II na IV więc CO jest reduktorem, tlen obniża stopień z 0 na –II więc O2 jest utleniaczem. Utlenianie – podwyższanie stopnia utleniania (czyli utlenianie rozpisujemy na reduktorze) Mg+2HCl-->MgCl2+H2 Jak już wcześniej ustaliliśmy Mg podwyższa stopień utleniania z 0 na II, czyli między nimi jest różnica dwóch elektronów. Piszemy to w ten sposób: Mg(0) – 2e -->Mg(II) Do zapamiętania: - To co ci napisałam w nawiasach ma być NAD pierwiastkiem, tylko tutaj się tak nie da. -Zawsze przy utlenianiu odejmujesz elektrony Redukcja-obniżanie stopnia utleniania W tej samej reakcji ustaliliśmy, że wodór obniża stopień utleniania z I na 0, różnica elektronów wynosi 2(zaraz ci wyjaśnie dlaczego 2 a nie 1, jakby się mogło wydawać ;) ) 2H(I) + 2e -->H2(0) Do zapamiętania: -Jeżeli pierwiastek (w tym przypadku H2) występuje w postaci cząsteczkowej to po tej stronie równania(czyli w tym przypadku po strzałce) piszemy go w postaci cząsteczkowej, a po drugiej wyrównujemy, żeby się zgadzało (stąd 2H(I)) i dopiero wtedy obliczamy różnicę między elektronami -Przy redukcji zawsze dodajemy elektrony Inny przykład: CO+O2-->CO2 Jak ustaliliśmy wcześniej C podwyższa stopień utleniania z II na IV – różnica dwóch elektronów (UWAGA! Wprawdzie przy zapisie: utleniacz, reduktor pisze się cały związek chem., ale przy równaniach połówkowych pisze się tylko pierwiastek, który podwyższa lub obniża stopień utleniania) C(II) – 2e -->(IV) O2 (0)+ 4e -->2O(-II) Bilansowanie reakcji redoks: Mg + HCl-->MgCl2+H2 Najpierw zapisujemy połówkowe równania utleniania i redukcji dokładnie tak jak wyżej: Mg(0) – 2e -->Mg(II) 2H(-I) + 2e -->H2(0) Teraz sprawdzamy czy suma elektronów „dodanych” i „odjętych” jest równa 0. -2e + 2e =0. Czyli nic nie dopisujemy, bilansujmey reakcję normalnie: Mg + 2HCl-->MgCl2+H2 CO+O2-->CO2 C(II) – 2e -->C(IV) O2(0) + 4e -->2O(-II) Tutaj nie zgadzają się nam elektrony, więdopisujemy /*2 żeby się zgadzało C(II) – 2e -->C(IV) /*2 O2(0) + 4e -->2O(-II) I to „2” jest jednocześnie współczynnikiem, który trzeba dopisać przed C na IV stopniu utleniania, czyli: CO+O2-->2CO2 A całą resztę równania bilansujemy normalnie: 2CO+O2-->2CO2 Ćwiczenie/W poniższych równaniach erdoks wskaż utleniacz, reduktor, utlenianie, redukcję i zbilansuj je metodą bilansu elektronowego. a) Cu+HNO3(stęż)-->Cu(NO3)2+NO2+H2O Stopnie utleniania po koeli: Cu na 0 (punkt 7) H na I (punkt 2) N na V (punkt 4) O na –II (punkt 1) Cu na II (punkt 4) N na V (punkt 4) O na –II (punkt 1) N na IV (punkt IV) H na I (punkt 2) O na –II (punkt IV) Widzimy, że miedź podwyższa swój stopień utleniania z 0 na II więc jest reduktorem. Utleniaczem jest HNO3 bo azot obniża stopień utleniania z V na IV. Utlenianie: Cu(0) – 2e -->Cu(II) Redukcja: N(V) + e -->N(IV) /*2 Dopisujemy „/*2” przy redukcji, żeby równały się elektrony i pamiętamy, że to „2” traktujemy jednocześnie jako współczynnik, który piszemy przy azocie na IV stopniu utleniania, czyli: Cu+HNO3(stęż)-->Cu(NO3)2+2NO2+H2O I teraz bilansujemy zwykłym sposobem całą reakcję. Cu+4HNO3(stęż)-->Cu(NO3)2+2NO2+2H2O b) KMmO4+HCl-->MnCl2+KCl+Cl2+H2O Stopnie utleniania: K na I (punkt 3) Mn na VII (punkt 4) O na –II (punkt 1) H na I (punkt 2) Cl na –I (punkt 4) Mn na II (punkt 4) Cl na –I (punkt 8) K na I (punkt 3) Cl na –I (punkty 4 i 8) Cl2 na 0 (punkt 7) H na I (punkt 2) O na –II (punkt 1) Reduktorem jest HCl ponieważ chlor podwyższa stopień utleniania z –I na 0. Utleniaczem jest KMnO4 ponieważ mangan obniża stopień utleniania z VII na II Utlenianie: 2Cl(-I) – 2e -->Cl2(0) /*5 Redukcja: Mn(VII) + 5e -->Mn(II) /*2 Najbliższa wspólna wielokrotność t 2 i 5 to 10, stąd powyższe współczynniki. c) KMmO4+HCl-->2MnCl2+KCl+5Cl2+H2O I resztę uzupełniamy normalnie. d) 2KMmO4+16HCl-->2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O
