Метод електронно-іонного балансу

Для підбору коефіцієнтів в рівняннях окисно-відновних реакцій, що протікають у водному розчині за участю іонів. використовують метод електронно-іонного балансу.

Метод електронно-іонного балансу складається з наступних етапів:

а) записують формули реагентів даної реакції

і встановлюють хімічну функцію кожного з них (тут K2 Cr2 O7 - окислювач. H2 SO4 - кислотна середу реакції, H2 S - відновник);

б) записують (на наступній сходинці) формули реагентів в іонному вигляді. вказуючи лише ті іони (для сильних електролітів), молекули (для слабких електролітів і газів) і формульні одиниці (для твердих речовин), які візьмуть участь в реакції як окислювач (Cr2 O7 2), середовища (Н + - точніше, катіона оксония H3 O +) і відновника (H2 S):

в) визначають відновлену форму окислювача і окислених форму відновника. що має бути відомо або задано (так, тут Дихромат-іон переходить катіони хрому (III), а сірководень - в сірку); ці дані записують на наступних двох рядках, складають електронно-іонні рівняння напівреакцій відновлення і окислення і підбирають додаткові множники для рівнянь напівреакцій:

полуреакции відновлення Cr2 O7 2 + 14H + + 6e - = 2Cr 3+ + 7H2 O * 1
полуреакции окислення H2 S - 2e - = S (т) + 2H + * 3

г) підсумовуючи рівняння напівреакцій, складають іонне рівняння даної реакції. тобто доповнюють запис (б):

д) на основі іонного рівняння складають молекулярне рівняння даної реакції, тобто доповнюють запис (а), причому формули катіонів та аніонів, відсутні в іонному рівнянні, групують в формули додаткових продуктів (K2 SO4):

е) проводять перевірку підібраних коефіцієнтів по числу атомів елементів в лівій і правій частинах рівняння (зазвичай досить тільки перевірити число атомів кисню).

Окислена і відновлена форми окислювача і відновника часто відрізняються за вмістом кисню (порівняйте Cr2 O7 2- і Cr 3+). Тому при складанні рівнянь напівреакцій методом електронно-іонного балансу в них включають пари Н + / Н2 О (для кислотного середовища) і ОН - / Н2 О (для лужного середовища).

Якщо при переході від однієї форми до іншої вихідна форма (зазвичай - окислена) втрачає свої оксид-іони (нижче показані в квадратних дужках), то останні, так як вони не існують у вільному вигляді, повинні бути в кислотному середовищі з'єднані з катіонами водню, а в лужному середовищі - з молекулами води, що призводить до утворення молекул води (в кислотному середовищі) і гідроксид-іонів (в лужному середовищі):

кислотне середовище [O 2] + 2H + = H2 O
лужне середовище [O 2] + H2 О = 2 ОН -

Нестача кисню у вихідній формі (частіше - у відновленій) в порівнянні з кінцевою формою компенсується додаванням молекул води (в кислотному середовищі) або гідроксид-іонів (в лужному середовищі):

кислотне середовище H2 O = [O 2] + 2H +
лужне середовище 2 ОН - = [O 2] + H2 Про

Інші приклади підбору коефіцієнтів:

(Продукт відновлення перманганат-іона MnO4 - в сильнокислотную середовищі - катіон Mn 2+)

(Продукт відновлення перманганат-іона MnO4 - в лужному середовищі - манганат-іон MnO4 2)

(Якщо перманганат-іон використовується в якості окислювача в слабокислотні середовищі або в слабощелочной середовищі, то продукт відновлення - MnО2. Часто слабокислотні і слабощелочную середу умовно називають нейтральною. При цьому в рівняння напівреакцій зліва вводять тільки молекули води. У цьому випадку при складанні рівняння доводиться після підбору додаткових множників записувати додаткове рівняння, що відображає утворення води з іонів Н + і ОН -).