Jak szybko rozwiązać REDOX?

Jak szybko rozwiązać REDOX?
5 porad przed maturą od ELEMENTUM

Równania redox na maturze często sprawiają wiele problemów i zabierają mnóstwo czasu… przeczytaj 5 porad, które możesz stosować przy każdym równaniu i stań się mistrzem równań redox!

Sformułowane przez Antoine Lavoisiera w 1785 roku prawo zachowania masy, które mówi, że łączna masa wszystkich substancji przed reakcją(substratów) jest równa masie wszystkich powstałych substancji po reakcji (produktów). Krótko mówiąc nic w przyrodzie nie ginie. Wiedząc, że podczas przygotowywania sernika na zimno użyjemy 1 kg twarogu sernikowego, 100g biszkoptów, 600g truskawek, 50g cukru, 250g śmietanki to uzyskamy około 2 kg sernika. Dlaczego ,,około”? Musimy uwzględnić, że podczas pracy dwie truskawki nam spadną na ziemie, cukier się rozsypie a twaróg zostanie na łyżce, ale to zagadnienie jest związane z wydajnością procesu (odsyłam was do artykułu jak obliczyć wydajność procesu).

W chemii każdy atom musi się zgadzać, więc ustalenie równania reakcji jest kluczowe.

O ile ustalanie równań reakcji na przykład spalania magnezu jest dosyć prostym zabiegiem o tyle ustalanie złożonych równań gdzie po reakcji powstaje wiele produktów na różnych stopniach utlenienia jest dosyć zajmujące. Na maturze każda minuta jest niezwykle ważna, dlatego koniecznie musimy sprawnie wyrównać równanie reakcji i skorzystamy przy tym z bilansu elektronowego.

Pamiętajmy, że reakcja redoks to każda reakcja chemiczna w której dochodzi zarazem do utleniania i redukcji. Proces korozji jest tego przykładem.

Rys.1 Korozja śruby.

Jak szybko i bezbłędnie rozwiązać red-ox?

1. Spójrz całościowo na równanie i zastanów się, które pierwiastki zmieniły swój stopień utlenienia.
2. Oznacz stopień utlenienia wybranych wcześniej pierwiastków przed reakcją i po reakcji.
3. Oznacz reakcję utleniania (pierwiastek zwiększył wartość swojego stopnia utlenienia) oraz reakcję redukcji (pierwiastek zmniejszył wartość swojego stopnia utlenienia)
4. Zapisz równania połówkowe wyrównując ilość wymienianych elektronów, atomów i ładunków.
5. Sumarycznie zapisz równania połówkowe, skróć powtarzające się elementy w równaniu i zaproponuj współczynniki w głównym równaniu reakcji.

Weźmy na warsztat równanie reakcji, w której fioletowy roztwór manganianiu (VII) potasu poddamy działaniu z kwasem siarkowym (VI) i siarczanem (IV) sodu i zastosujmy się do wyżej wymienionych zasad.

Zabieramy się do pracy!

1. Jeśli równanie ma zapisane produkty reakcji to zabieramy się do pracy. Na pierwszy rzut oka widać, że mangan zmienił swój stopień utlenienia oraz siarka.

2. Aby upewnić się w tym ustalamy stopnie utlenienia dla manganu i siarki. Wiedząc, że stopień utlenienia atomu tlenu w związkach wynosi głównie – II i atomu potasu w związkach +I.  Wyliczamy stopień utlenienia dla manganu.Teraz wykonajmy proste działanie matematyczne, pamiętając że cząsteczka ma ładunek obojętny.Następnie sprawdzamy kolejną sól z manganem MnSO₄
Stopień utlenienia całej reszty kwasowej wynosi -II, ponieważ od kwasu H₂SO₄ musiały odpaść dwa kationy wodorowe. Aby obliczyć stopień utlenienia manganu rozwiążmy ponownie proste równanie.
Z powyższych obliczeń wynika, że mangan zmienił swój stopień utleniania z +VII na +II. Analogicznie obliczamy stopień utlenienia dla siarki, której stopień przed reakcją wynosił +IV a po reakcji +VI.

3. Na podstawie drugiego punktu wnioskujemy, że mangan przechodząc z +VII stopnia utlenienia na +II się zredukował. Siarka przechodząc z IV stopnia na VI się utleniła

4. Zbliża się punkt kulminacyjny redox to w tym miejscu uczniowie popełniają najwięcej błędów.
Zapiszmy krok po kroku z starannością dwa równania połówkowe w sposób jonowy. Red (równanie redukcji):
Aby zredukować swój stopień utlenienia atom manganu musi przyjąć 5 elektronów, które zapiszemy po lewej stronie równania:
Następnie musimy zastosować prawo zachowania masy. Po lewej stronie w równaniu są 4 atomy tlenu w jonie MnO₄– . Po prawej stronie uzupełniamy atomy tlenu dopisując cząsteczkę wody.
Dlaczego akurat H₂O? Możemy skorzystać z (H₂O, OH^–,H⁺) a w produktach reakcji głównego równania pojawia się woda. Wpisujemy ją w ilości 4 cząsteczek.
W dalszej kolejności po dopisaniu 4 cząsteczek wody zwiększyła się ilość atomów wodoru, dlatego po lewej stronie zapisujemy 8H⁺.
Na koniec sprawdzamy, czy ładunek po prawej i po lewej stronie równania jest taki sam.
Mając pewność, że ładunki się zgadzają możemy przejść do równania utleniania które wykonujemy analogicznie. Ox (równanie oksydacji):

5. W ostatnim kroku mnożymy równania reakcji tak, aby ustalić wspólną ilość elektronów pamiętając o możliwie najmniejszych wartościach.

Sumujemy lewą i prawą stronę równania redukcji i utleniania.

Te same wyrazy skracamy:

Uzupełniamy równanie główne:

A na koniec…

Sprawdzamy, czy wszystkie atomy po lewej i prawej stronie równania się zgadzają. Jeśli wszystko pasuje to gratuluję prawidłowo rozwiązanego równania red-ox! Aby utrwalić tego typu zadania spróbuj się zmierzyć z nimi na naszym fanpagu FB.

Jeśli dalej masz wątpliwość jak rozwiązać równanie redoks to koniecznie zapisz się na zajęcia indywidualne lub kurs grupowy z chemii fizycznej i stań się ekspertem razem z ELEMENTUM.