Підготовка до ЗНО з хімії

Як видно з назви, даний метод базується на складанні іонних рівнянь процесів окиснення і відновлення з наступним додаванням їх в одне рівняння.

Розглянемо даний метод, урівнявши схему з прикладу 2 методу електронного балансу: HCl + КMnO₄ → Cl₂ + MnCl₂ + KCl + H₂O.

Відомо, що при проходженні цієї реакції виділяється газ з різким запахом і відбувається знебарвлення розчину. Газ – це хлор Сl₂, який утворюється в результаті процесу 2Сl^– = Сl₂. Дана схема урівняна за кількістю атомів. Для урівнювання за зарядами від лівої частини схеми слід відняти 2 електрони:

2Сl^– – 2е = Сl₂

Це – перша напівреакція – окиснення відновника.

Знебарвлення розчину зумовлене переходом іона MnO₄^–, який надає розчину фіолетового забарвлення в безбарвний іон Mn²⁺ за схемою: MnO₄^– ® Mn²⁺.

Атоми Оксигену, які входять до складу іона MnO₄^– при взаємодії з іонами Н⁺ (кисле середовище) утворюють воду Н₂О; для повного перетворення одного іона MnO₄^–, в іон Mn²⁺ необхідно вісім катіонів Н⁺:

MnO₄^– + 8Н⁺ → Mn²⁺ + 4Н₂О

Складемо баланс за зарядами, для чого до лівої частини схеми додамо 5 електронів:

MnO₄^– + 8Н⁺ + 5е = Mn²⁺ + 4Н₂О

Це – друга напівреакція – відновлення окисника.

Додамо почленно схеми напівреакцій окиснення та відновлення, зрівнявши при цьому кількість відданих та приєднаних електронів (див. Метод електронного балансу):

Ми одержали скорочене іонне рівняння. Для перевірки правильності розставлених коефіцієнтів, обчислимо кількість атомів Оксигену до і після реакції та заряди у правій і лівій частинах схеми:

Кількість атомів Оксигену			Сумарний заряд
до реакції	після реакції		до реакції	після реакції
2·4 = 8	8		–10 + (–2) + 16 = +4	2·(+2) = +4

Отже, скорочене іонне рівняння складене правильно.

Для запису окисно-відновних реакцій у молекулярній формі підберемо для кожного аніона катіон і навпаки:

2MnO4– + 16Н+ + 10Сl– = 2Mn2+ + 8Н2О + 5Сl2 2K+ + 6Cl– = 4Cl– + 2K+ + 2Cl–

16HCl + 2КMnO4= 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O

Основними перевагами методу електронно-іонного балансу (напівреакції) є:

1. Використання в процесі урівнювання реально існуючих іонів.
2. Не треба визначати ступенів окиснення елементів до і після реакції.
3. Не треба знати всі продукти реакції (вони визначаються з напівреакцій).
4. Чітко видно роль середовища (див. далі).

При складанні рівнянь напівреакцій завжди виникає необхідність у збалансуванні кількостей атомів Оксигену і Гідрогену в лівій і правій частинах кожної напівреакції. Для цього існує ряд правил.

Для збалансування кількості атомів Оксигену в кислому середовищі, необхідну їх кількість вводять молекулами води, дописуючи з іншого боку реакції вдвічі більшу кількість катіонів Н⁺.

У лужному середовищі атоми Оксигену вводять, дописуючи на потрібній стороні рівняння подвійну кількість аніонів ОН^–, а з протилежного боку – вдвічі меншу кількість молекул Н₂О.

Необхідну кількість атомів Гідрогену у кислому середовищі вводять іонами Н⁺. У лужному – молекулами Н₂О, дописуючи з протилежного боку таку ж кількість аніонів ОН^–.

Зазначимо, що метод напівреакцій (іонно-електронного балансу) придатний лише для зрівнювання рівнянь реакцій, що відбуваються у водному середовищі. Метод електронного балансу – для будь якого середовища та агрегатного стану (твердий, газоподібний, розплав тощо).