Reakcje utlenienia‑redukcji

Reakcje utlenienia‑redukcjireakcja oksydacyjno‑redukcyjna, reakcja utleniania‑redukcji, reakcja redoksReakcje utlenienia‑redukcji pełnią bardzo ważną rolę w życiu codziennym. Na zasadzie tych reakcji działa bateria w twoim telefonie, laptopie czy w samochodach elektrycznych. Reakcje utlenienia‑redukcji, tak jak inne reakcje chemiczne, podlegają zasadzie zachowania masyzasada zachowania masy, prawo zachowania masyzasadzie zachowania masy i ładunku. Oznacza to, że masy substratów i produktów, jak i ich ładunki, muszą się zgadzać po obu stronach równania. W uzgadnianiu stechiometrii równań reakcji utlenienia‑redukcji wykorzystuje się głównie dwie metody:

• bilans elektronowo‑jonowy;

• bilans elektronowy.

Metoda ta polega na odszukaniu w reakcji chemicznej pierwiastków,których atomy zmieniają swój stopień utlenienia. Przy tworzeniu schematu reakcji utlenienia‑redukcji trzeba znaleźć i wykorzystać wyłącznie te atomy, które właśnie zmieniają swój stopień utlenienia. Rozważmy reakcję spalania magnezu w tlenie.

W przypadku powyższej reakcji zachodzi utlenienie magnezu na +II stopień utlenienia oraz redukcja tlenu cząsteczkowego na -II stopień utlenienia.

W celu zbilansowania reakcji, należy proces utlenienia magnezu i redukcji tlenu pomnożyć przez 2, aby liczba elektronów biorących udział w obu procesach była taka sama, a liczba atomów tlenu była zgodna z powyższą reakcji. Sumaryczna reakcja powinna być zapisana następująco:

Bilans elektronowo‑jonowy stosuje się do celu zbilansowania równań reakcji zapisanych w formie jonowej skróconej. W celu zbilansowania równania tą metodą, należy posłużyć się jonami w reakcjach połówkowych, które po zsumowaniu powinny tworzyć pełne równanie reakcji redoks w formie jonowej skróconej. Rozważmy następującą reakcję:

1. W przypadku korzystania z bilansu elektronowo‑jonowego w zapisie procesów połówkowych, nie zapisujemy tylko symbolu pierwiastka, którego atom zmienia swój stopień utlenienia, a całe indywiduum (jon), w którym dany atom się znajduje.

2. W celu uzgodnienia liczby atomów wodoru i tlenu, należy przeanalizować, w jakim środowisku dana reakcja zachodzi:

   • środowisko zasadowe – tam, gdzie brakuje atomów tlenu, dopisujemy cząsteczkę ${\text{H}}_2\text{O}$, następnie ${\text{OH}}^{-}$ po drugiej stronie procesu, w celu zbilansowania równania.

   • środowisko kwasowe – tam, gdzie brakuje atomów tlenu, dopisujemy cząsteczkę ${\text{H}}_2\text{O}$, następnie dodajemy po drugiej stronie procesu jony ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$.

3. Uwzględniamy liczbę elektronów tak, aby ładunki w równaniach połówkowych się zgadzały. Jeżeli tak nie jest, oznacza to, że zostały wybrane złe indywidua chemiczne, które ulegają reakcji.

4. Mnożymy procesy połówkowe, tak aby liczba elektronów w procesie połówkowym utleniania i redukcji była taka sama.

5. Dodajemy procesy połówkowe stronami i sprawdzamy, czy ładunki oraz masy substratów i produktów są takie same po obu stronach procesu.