- 手順
- -一般
- 反応物と生成物の酸化数を確認する
- 酸化種と還元種を特定する
- 半反応を記述し、原子と電荷のバランスをとる
- イオン方程式の係数を一般方程式に代入します
- -酸性培地のバランス
- -基本的な媒体のバランス
- 例
- 演習
- 演習1
- 一般的な手順
- 基本的な媒体のバランス
- 演習2
- 一般的な手順
- 酸性培地のバランス
- 参考文献
レドックスバランス方法は、そうでない場合は頭痛であろう酸化還元反応の化学式をバランス可能にするものです。ここで1つ以上の種が電子を交換します。それらを寄付または失うものは酸化種と呼ばれ、それらを受け入れるまたは獲得するものは還元種と呼ばれます。
この方法では、これらの種の酸化数を知ることが不可欠です。これは、1モルあたり獲得または消失した電子の数がわかるためです。これにより、電子を反応物や生成物であるかのように方程式に書き込むことで、電荷のバランスをとることができます。
レドックス反応の一般的な半反応と3つの主人公のバランス（H +、H2O、OH-）。出典：ガブリエルボリバル
どのように効率的に電子、すなわち上側画像ショー-酸化種ゲインそれら反応体として配置されています。そして、還元種がそれらを失うときの製品として。このタイプの方程式のバランスをとるには、酸化と酸化還元数の概念を習得する必要があることに注意してください。
H +、H 2 OとOH -種、反応媒体のpHに依存しては、演習でそれらを見つけることは非常に一般的である理由である酸化還元バランスを、許可します。媒体が酸性の場合、H +に頼ります。逆に媒体が基本である場合は、我々はOHを使用する-バランスをとるために。
反応自体の性質により、媒体のpHがどうあるべきかが決まります。酸性または塩基性媒体を想定して行うことができるバランスが、最終的な平衡式はHかどうかを示すことになる理由、すなわち+ OHおよび-イオンが本当に必須かどうかです。
手順
-一般
反応物と生成物の酸化数を確認する
次の化学式を仮定します。
Cu（s）+ AgNO 3（aq）→Cu（NO 3）2 + Ag（s）
これは、反応物の酸化数に変化が生じる酸化還元反応に対応します。
Cu 0（s）+ Ag + NO 3（aq）→Cu 2+（NO 3）2 + Ag（s）0
酸化種と還元種を特定する
酸化種は、還元種を酸化することによって電子を獲得します。したがって、その酸化数は減少します：正の値は低くなります。その間、電子を失うので、還元種の酸化数は増加し、より正になります。
したがって、前の反応では、銅はCu 0からCu 2+に移動するため、酸化されます。銀は、Ag +からAg 0に行くにつれて減少します。銅は還元種であり、銀は酸化種です。
半反応を記述し、原子と電荷のバランスをとる
どの種が電子を獲得または喪失するかを特定すると、還元反応と酸化反応の両方のレドックス半反応が書き込まれます。
Cu 0 →Cu 2+
Ag + →Ag 0
銅は2つの電子を失い、銀は1つの電子を得ます。電子を両方の半反応に配置します。
Cuの0 →銅2+ + 2eを-
銀+ + E - →Agの0
負荷は両方の半反応でバランスが保たれることに注意してください。しかし、それらが一緒に追加された場合、物質の保存の法則に違反します。2つの半反応で電子の数は等しくなければなりません。したがって、2番目の方程式は2倍され、2つの方程式が追加されます。
銅（Cu 0 →のCu 2+ + 2E -）×1
銀（Ag + + E - →のAg 0）×2
銅0 + 2AG + + 2eを- →Cuの2+ + 2AG 0 + 2E -
電子は反応物と生成物の側にあるので相殺します。
Cu 0 + 2Ag + →Cu 2+ + 2Ag 0
これはグローバルなイオン方程式です。
イオン方程式の係数を一般方程式に代入します
最後に、前の方程式の化学量論係数が最初の方程式に転送されます。
Cu（s）+ 2AgNO 3（aq）→Cu（NO 3）2 + 2Ag（s）
この塩では銀がAg +であり、Cu（NO 3）2でも同じことが起こるため、2はAgNO 3と一緒に配置されていることに注意してください。この方程式が最後にバランスが取れていない場合は、トライアルを実行します。
前のステップで提案された方程式は、試行錯誤によって直接バランスをとることができました。しかし、（H酸性必要がある酸化還元反応がある+）またはベーシック（OH - ）媒質場所を取るためには。これが発生すると、媒体がニュートラルであると想定してバランスを取ることができません。上記のとおり（H +もOH-も追加されませんでした）。
一方、酸化数の変化が起こった原子、イオン、化合物（ほとんどは酸化物）が半反応で書かれていることを知っておくと便利です。これは演習セクションで強調表示されます。
-酸性培地のバランス
媒体が酸性の場合、2つの半反応で停止する必要があります。今回はバランスをとるとき、酸素と水素原子、そして電子も無視します。電子は最終的にバランスをとります。
次に、酸素原子の少ない反応側に、水分子を追加してそれを補います。一方で、水素とH +イオンのバランスをとっています。そして最後に、電子を追加し、すでに概説した一般的な手順に従います。
-基本的な媒体のバランス
媒体が塩基性の場合は、酸性媒体と同じように少し違いがあります。今回は、酸素が多い側に、この過剰な酸素に等しい数の水分子が配置されます。反対側では、OHイオン-水素を補うため。
最後に、電子が平衡化され、2つの半反応が追加され、グローバルイオン方程式の係数が一般方程式に代入されます。
例
次の平衡および不平衡の酸化還元方程式は、この平衡化方法を適用した後にそれらがどの程度変化するかを確認するための例として役立ちます。
P 4 +のClO - →PO 4 3- +のCl - （アンバランス）
P 4 + 10のClO - + 6 H 2 O→4 PO 4 3- + 10のCl - + 12 H +（バランス酸性媒体）
P 4 + 10のClO - + 12 OH - →4 PO 4 3- + 10のCl - + 6 H 2 O（バランス塩基性媒体）
I 2 + KNO 3 →I - + KIO 3 + NO 3 - （アンバランス）
3I 2 + KNO 3 + 3H 2 O→5I - + KIO 3 + NO 3 - + 6H +（バランス酸性媒体）
Cr 2 O 2 7- + HNO 2 →のCr 3+ + NO 3 - （アンバランス）
3HNO 2 + 5H + +のCr 2 O 2 7- →3NO 3+ 2CR 3+ + 4H 2 O（バランス酸性媒体）
演習
演習1
基本的な媒体で次の方程式のバランスをとります。
I 2 + KNO 3 →I - + KIO 3 + NO 3 -
一般的な手順
まず、酸化または還元されたと思われる種の酸化数を書き留めます。この場合、ヨウ素原子：
I 2 0 + KNO 3 →I - + KI 5+ O 3 + NO 3 -
ヨウ素が酸化されると同時に還元されることに注意してください。したがって、2つのそれぞれの半反応を記述します。
I 2 →I - （削減、すべてのIについて- 1個の電子が消費されます）
I 2 →IO 3 - （すべてのIOのための酸化、3 - 5個の電子が解放されます）
酸化半反応では、IOアニオンを置く3 - Iとしてヨウ素原子を、そしてない5+。ヨウ素原子のバランスをとります：
I 2 →2I -
I 2 →2IO 3 -
基本的な媒体のバランス
今、我々はそれが酸素化された種を持っているので、基本的な媒体における酸化半反応のバランスをとることに焦点を合わせます。製品側に、酸素原子と同じ数の水分子を追加します。
I 2 →2IO 3 - + 6H 2 O
そして、左側に我々はOHで水素をバランス- ：
I 2 + 12OH - →2IO 3 - + 6H 2 O
2つの半反応を記述し、失われた電子を追加して負の電荷のバランスをとります。
I 2 + 2eを- →2I -
I 2 + 12OH - →2IO 3 - + 6H 2 O + 10eと-
両方の半反応の電子の数を等しくし、それらを追加します。
（I 2 + 2E - →2I -）10 xは
（Iは2 + 12OH - →2IO 3 - + 6H 2 O + 10E -）X 2
12I 2 + 24 OH - + 20E - →20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O + 20E -
電子は打ち消し合い、すべての係数を4で割って、全体的なイオン方程式を単純化します。
（12I 2 + 24 OH - →20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O）x¼
3I 2 + 6 OH - →5I - + IO 3 - + 3H 2 O
そして最後に、最初の方程式にイオン方程式の係数を代入します。
3I 2 + 6 OH - + KNO 3 →5I - + KIO 3 + NO 3 - + 3H 2 O
方程式はすでにバランスが取れています。この結果を、例2の酸性媒体でのバランスと比較してください。
演習2
酸性媒体で次の方程式のバランスをとります。
Fe 2 O 3 + CO→Fe + CO 2
一般的な手順
鉄と炭素の酸化数を調べて、2つのうちどちらが酸化または還元されているかを調べます。
Fe 2 3+ O 3 + C 2+ O→Fe 0 + C 4+ O 2
鉄は還元され、酸化種になっています。一方、炭素は酸化され、還元種として振る舞います。関連する酸化と還元の半反応は次のとおりです。
Fe 2 3+ O 3 →Fe 0（還元、各Fe 3電子が消費される）
CO→CO 2（CO 2 2電子が放出されるたびに酸化）
Fe 3+を配置するだけでなく、Fe 3+が含まれているため、酸化物Fe 2 O 3を記述していることに注意してください。酸素以外の必要な原子のバランスをとります。
Fe 2 O 3 →2Fe
CO→CO 2
そして、間に酸素化種が存在するため、両方の半反応で酸性媒体中でバランシングを実行します。
酸性培地のバランス
水を追加して酸素のバランスを調整し、次にH +を追加して水素のバランスを調整します。
Fe 2 O 3 →2Fe + 3H 2 O
6H + + Fe 2 O 3 →2Fe + 3H 2 O
CO + H 2 O→CO 2
CO + H 2 O→CO 2 + 2H +
次に、半反応に関与する電子を配置することにより、電荷のバランスをとります。
6H + + 6eの- +のFe 2 O 3 →2Feの+ 3H 2 O
CO + H 2 O→CO 2 + 2H + + 2eを-
両方の半反応の電子数を等しくし、それらを追加します。
（6H + + 6eの- +のFe 2 O 3 →2Feの+ 3H 2 O）X 2
（CO + H 2 O→CO 2 + 2H + + 2eを-）6 xは
12 H + + 12E - + 2Feの2 O 3 + 6CO + 6H 2 O→4FE + 6H 2 O + 6CO 2 + 12H + + 12eは-
電子、H +イオン、水分子をキャンセルします。
2Fe 2 O 3 + 6CO→4Fe + 6CO 2
ただし、これらの係数を2で割ると、方程式がさらに簡略化され、次のようになります。
Fe 2 O 3 + 3CO→2Fe + 3CO 2
この疑問が生じます：この方程式にはレドックスバランスが必要でしたか？試行錯誤によって、それははるかに高速だったでしょう。これは、培地のpHに関係なく、この反応が進行することを示しています。
参考文献
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンレー。（2008）。化学 （第8版）。CENGAGEラーニング。
- ヘルメンスティン、アンマリー、Ph.D。（2019年9月22日）。レドックス反応のバランスをとる方法。から回復：thoughtco.com
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- キミチューブ。（2012）。演習19：2つの酸化半反応を伴う基本媒体でのレドックス反応の調整。回収元：quimitube.com
- セントルイスのワシントン大学。（sf）。練習問題：酸化還元反応。回収元：chemistry.wustl.edu
- ジョン・ワイリー&サンズ。（2020）。レドックス方程式のバランスをとる方法。から回復：dummies.com
- ルベンダリオOG（2015）。化学方程式のバランスをとります。回収元：aprendeenlinea.udea.edu.co