Elektronu bilance

Elektronu bilance ir metode oksidēšanās-reducēšanās reakciju vienādojumu koeficientu atrašanai. Meklējot koeficientus oksidēšanās-reducēšanās reakcijās, tiek izmantota vai nu oksidēšanās pakāpju metode (redzama zemāk) vai pusreakciju (jonu-elektronu) metode. Abu metožu pamatā ir elektronu bilances sastādīšana. Bilance ir sastādīta pareizi tad, kad reducētāja atdoto elektronu skaits ir vienāds ar oksidētāja pievienoto elektronu skaitu. Zemāk redzamajā piemērā ir izmantota elektronu bilance.

Piemēri

Šajā piemērā ir izmantota oksidēšanās pakāpju metode.

Ja alva(II) reducē dzelzi(III), tad reakcijas vienādojuma shēma ir šāda:

Sn²⁺ + Fe³⁺ → Sn⁴⁺ + Fe²⁺

Rakstot vielu formulas:

SnCl₂ + FeCl₃ → SnCl₄ + FeCl₂

Elektronu bilance ir šāda:

Sn2+ − 2e− → Sn4+	1
Fe3+ + e− → Fe2+	2

Labajā pusē te tiek rakstīti skaitļi, ar kuriem jāpareizina oksidēšanās un reducēšanās procesu vienādojumi, lai atdoto elektronu skaits būtu vienāds ar pieņemto elektronu skaitu, t.i., lai būtu sastādīta elektronu bilance. Šie skaitļi kā koeficienti tiek izmantoti reakcijas vienādojumā:

Sn²⁺ + 2Fe³⁺ → Sn⁴⁺ + 2Fe²⁺

Rakstot vielu formulas:

SnCl₂ + 2FeCl₃ → SnCl₄ + 2FeCl₂

Lai pārliecinātos par to, ka vienādojums ir sastādīts pareizi, jonu reakciju vienādojumā vēl ir jāsaskaita jonu lādiņi kreisajā un labajā pusē, bet ar vielu formulām rakstītajā reakcijas vienādojumā - formulvienībās ietilpstošie pretjoni (hlorīdjoni):

+2 + 2*(+3) = +4 + 2*(+2); +8 = +8

vai

2 + 2*3 = 4 + 2*2; 8 = 8

Soli pa solim

Koeficientu salikšana oksidēšanās/reducēšanās reakcijā soli pa solim:

1. atrast, kuri mainījuši pakāpes;
2. izrauj tos no konteksta, paraksta apakšā, parāda e^— pāreju;
3. atrod papildreizinātāju;
4. ar papildreizinātāju palīdzību saliek koeficientus tiem, kuri mainījuši pakāpes;
5. saliek koeficientus ar saskaitīšanu pārējiem;
6. kontrole: jāsaskaita O (skābeklis).

Piemērs:

Dota reakcija:

$KClO_{3}+Na_{2}SO_{3}\to KCl+Na_{2}SO_{4}\!$

Tai jāsaliek koeficienti balstoties uz izmaiņām oksidēšanās pakāpēs.

1) Atrod, tos kuriem mainījušās pakāpes, tātad:

$K{\stackrel {+5}{Cl}}O_{3}+Na_{2}{\stackrel {+4}{S}}O_{3}\to K{\stackrel {-1}{Cl}}+Na_{2}{\stackrel {+6}{S}}O_{4}\!$

2) Izrauj tos (šinī gadījumā, Cl un S) no konteksta un parāda elektronu pāreju

e— pāreja	papildreizin.	koef.
$\overbrace {Cl} ^{\color {Red}{+5}}+{\color {Red}6e^{-}}\to \overbrace {Cl} ^{\color {Red}{-1}}$		1
	6
$\overbrace {S} ^{\color {Red}{+4}}-{\color {Red}2e^{-}}\to \overbrace {S} ^{\color {Red}{+6}}$		3

Redzams, ka hloram bija vajadzīgi 6 elektroni, lai pārietu no pakāpes +5 (trūkst pieci elektroni) uz pakāpi -1 (viens lieks elektrons) un sēram bija jāatdod 2 elektroni, lai pārietu no +4 pakāpes (trūkst četri elektroni) uz +6 (trūkst seši elektroni).

3) Kā augstāk redzams, tiek atrasts papildreizinātājs, respektīvi, mazākais skaitlis ko var izdalīt ar izmaiņu gan hlora, gan sēra elektronu skaitā, tas ir seši.

4) Ar papildreizinātāju dalot elektronu skaita izmaiņas var iegūt koeficientus, kuri ir attiecīgi 1 un 3, šajā gadījumā. Tātad, pēc elektronu skaita izmaiņām ir jāsanāk, ka uz vienu hlora atomu ir 3 sēra atomi. No tā var secināt koeficientus reakcijai, respektīvi,

${\color {Red}1}KClO_{3}+{\color {Red}3}Na_{2}SO_{3}\to {\color {Red}1}KCl+{\color {Red}3}Na_{2}SO_{4}\!$

Protams, ka vieniniekus reakcijās izlaiž, šeit tas tikai ilustrē ar papildreizinātāju aprēķināto hlora koeficientu.

5) Šī reakcija ir vienkārša un nekādi blakus savienojumi nerodas tāpēc nav vajadzības tiem likt koeficientus, citā gadījumā blakus savienojumu koeficientus deducē no tiem, kuri ir mainījuši pakāpes (kā Cl un S, šajā gadījumā).

6) Kontrole: skābekļu skaits gan kreisajā, gan labajā pusē ir 12, tātad, sakrīt.