Электронные уравнения процессов окисления и восстановления онлайн

All-Calc.com

Архивы

Сбалансирование окислительно-восстановительной реакции

Окислительно-восстановительная реакция – реакция, при которой два вещества обмениваются электронами. Одно вещество, т.н. восстановитесь, отдаёт электроны и окисляется, другое – окислитель — эти электроны принимает и «восстанавливается».

Количество химических элементов в обеих частях уравнения должно быть одинаковым, так как реакция происходит с определённым числом реагентов, которые самопроизвольно не исчезают.

Для того, чтобы правильно расставить коэффициенты, нужно следовать алгоритму:

1) записать степени окисления для каждого вещества (для соединений считается сумма степеней оксиления их элементов);

2) выяснить, какие элементы приняли или потеряли электроны и в каком количестве (для этого можно отдельно выписать электронный баланс для каждого из них);

3) расставить коэффициенты перед веществами так, чтобы количество отданных электронов равнялось количеству принятых электронов.

Как определить степени окисления (СО):

1. Степень окисления элементарного вещества, то есть вещества «одиночного», вне соединения, равна нулю.

2. Степень окисления соединения складывается из степеней окисления его элементов и равна нулю. Ионы металлов могут иметь несколько СО в зависимости от окружающих элементов.

У металла СО всегда положительная и равна номеру его группы в таблице Менделеева (исключения есть, но их совсем немного).
СО неметалла может быть отрицательной (например, в соединении с металлом) и положительной. Высшая отрицательная СО неметалла равна номеру группы минус восемь, высшая положительная — номеру группы.

3. СО иона равна его заряду (можно посмотреть в таблице растворимости).

4. СО водорода почти всегда равна (-1), кислорода = (-2), фтора = (-1).

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Выберите химические элементы, изменяющие степень окисления:

Общие сведения о методе полуреакций

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций (ОВР) в растворах широко применяется метод полуреакций, называемый также методом электронно-ионного баланса. Окислительно-восстановительный процесс в этом методе записывают как сумму уравнений полуреакций, домноженных на соответствующие коэффициенты в зависимости от количества отдаваемых или принимаемых электронов. В полученной сумме при необходимости сокращают одинаковые частицы, а также учитывают возможность образования слабых электролитов или малорастворимых веществ из ионов, оказавшихся в одной части суммарного уравнения.

На нашем сайте Вы можете воспользоваться сервисом для автоматического составления ОВР с помощью программы, выполняемой онлайн. При этом применяется обширная база полуреакций (электродных процессов). Кроме коэффициентов уравнения, программа рассчитывает электродвижущую силу (ЭДС) реакции ΔE o и изменение энергии Гиббса ΔG o , когда их вычисление возможно непосредственно через электродные потенциалы полуреакций. Если реакция имеет перспективы для ее использования в классическом окислительно-восстановительном титровании, то рассчитывается также потенциал системы в точке эквивалентности, необходимый для правильного выбора редокс-индикатора.

Использование сервиса

В форме, находящейся на данной странице, необходимо указать химические элементы, изменяющие степень окисления в ОВР. Элемент-окислитель будет принимать электроны, снижая свою степень окисления. Элемент-восстановитель, напротив, будет отдавать электроны, и его степень окисления повысится. После выбора химических элементов нужно нажать кнопку «Далее». В результате на экране монитора появятся все полуреакции из нашей базы с участием данных элементов. На этом этапе можно уточнить, в какой среде протекает реакция (в кислой, щелочной или нейтральной), и увидеть только те процессы, которые возможны в данной среде. Отметив необходимые полуреакции и вновь нажав кнопку «Далее», Вы получите готовое уравнение, составленное по всем правилам метода электронно-ионного баланса.

Поскольку полуреакции в базе находятся вместе с их стандартными потенциалами, то сервис может служить в качестве справочника электродных потенциалов.

При формировании базы данных использована литература:
Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. — М.: Химия, 1989. — 448 с.
Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник / Под ред. А.А. Потехина и А.И. Ефимова. — Л.: Химия, 1991. — 432 с.

Подробнее об окислительно-восстановительных реакциях и об их применении в химическом анализе и в других областях можно прочитать в учебных пособиях:

• Аналитическая химия
• Общая химия

Калькулятор сбалансирования окислительно-восстановительной реакции

Окислительно-восстановительные реакции — это процесс «перетекания» электронов от одних атомов к другим. В результате происходит окисление или восстановление химических элементов, входящих в состав реагентов.

Основные понятия

Ключевой термин при рассмотрении окислительно-восстановительных реакций — это степень окисления, которая представляет собой условный заряд атома и количество перераспределяемых электронов. Окисление — процесс потери электронов, при котором увеличивается заряд атома. Восстановление, наоборот, представляет собой процесс присоединения электронов, при котором степень окисления уменьшается. Соответственно, окислитель принимает новые электроны, а восстановитель — теряет их, при этом такие реакции всегда происходят одновременно.

Определение степени окисления

Вычисление данного параметра — одна из самых популярных задач в школьном курсе химии. Поиск зарядов атомов может быть как элементарным вопросом, так и задачей, требующей скрупулезных расчетов: все зависит от сложности химической реакции и количества составляющих соединений. Хотелось бы, чтобы степени окисления указывались в периодической таблице и были всегда под рукой, однако этот параметр приходится либо запоминать, либо вычислять для конкретной реакции. Итак, существует два однозначных свойства:

• Сумма зарядов сложного соединения всегда равна нулю. Это значит, что часть атомов будет иметь положительную степень, а часть — отрицательную.
• Степень окисления элементарных соединений всегда равна нулю. Простыми называются соединения, которые состоят из атомов одного элемента, то есть железо Fe2, кислород O2 или октасера S8.

Существуют химические элементы, электрический заряд которых однозначен в любых соединениях. К таким относятся:

Несмотря на однозначность, существуют некоторые исключения. Фтор F —уникальный элемент, степень окисления которого всегда составляет -1. Благодаря этому свойству многие элементы изменяют свой заряд в паре с фтором. Например, кислород в соединении с фтором имеет заряд +1 (O₂F₂) или +2 (ОF2). Кроме того, кислород меняет свою степень в перекисных соединениях (в перекиси водорода H202 заряд равен -1). И, естественно, кислород имеет нулевую степень в своем простом соединении O2.

При рассмотрении окислительно-восстановительных реакций важно учитывать вещества, которые состоят из ионов. Атомы ионных химических элементов имеют степень окисления, равную заряду иона. Например, в соединении гидрида натрия NaH по идее водород имеет степень +1, однако ион натрия также имеет заряд +1. Так как соединение должно быть электрически нейтральным, то атом водорода принимает заряд -1. Отдельно в этой ситуации стоят ионы металлов, так как атомы таких элементов ионизируются на разные величины. К примеру, железо F ионизируется и на +2, и на +3 в зависимости от состава химического вещества.

Пример определения степеней окисления

Для простых соединений, которые включают в себя атомы с однозначным зарядом, распределение степеней окисления не составляет труда. Например, для воды H2O атом кислорода имеет заряд -2, а атом водорода +1, что в сумме дает нейтральный нуль. В более сложных соединениях встречаются атомы, которые могут иметь разный заряд и для определения степеней окисления приходится использовать метод исключения. Рассмотрим пример.

Сульфат натрия Na₂SO₄ имеет в своем составе атом серы, заряд которого может принимать значения -2, +4 или +6. Какое значение выбрать? Первым делом определяем, что ион натрия имеет заряд +1. Кислород в подавляющем большинстве случаев имеет заряд –2. Составляем простое уравнение:

+1 × 2 + S + (–2) × 4 = 0

Таким образом, заряд серы в сульфате натрия равен +6.

Расстановка коэффициентов по схеме реакции

Теперь, когда вы знаете, как определять заряды атомов, вы можете расставлять коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях для их балансировки. Стандартное задание по химии: подобрать коэффициенты реакции при помощи метода электронного баланса. В этих заданиях вам нет нужды определять, какие вещества образуются на выходе реакции, так как результат уже известен. Например, определите пропорции в простой реакции:

Итак, определим заряд атомов. Так как натрий и кислород в левой части уравнения — простые вещества, то их заряд равен нулю. В оксиде натрия Na2O кислород имеет заряд -2, а натрий +1. Мы видим, что в левой части уравнения натрий имеет нулевой заряд, а в правой – положительный +1. То же самое с кислородом, который изменил степень окисления с нуля до -2. Запишем это «химическим» языком, указав в скобках заряды элементов:

Для балансировки реакции требуется уравновесить кислород и добавить коэффициент 2 к оксиду натрия. Получим реакцию:

Теперь у нас дисбаланс по натрию, уравновесим его при помощи коэффициента 4:

Теперь количество атомов элементов совпадают с обеих сторон уравнения, следовательно, реакция сбалансирована. Все это мы проделали вручную, и это было несложно, так как реакция сама по себе элементарна. Но что делать, если требуется сбалансировать реакцию вида K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)3 + I2 + H₂O + K₂SO₄? Ответ прост: используйте калькулятор.

Калькулятор балансирования окислительно-восстановительных реакций

Наша программа позволяет автоматически расставить коэффициенты для самых распространенных химических реакций. Для этого вам необходимо вписать в поле программы реакцию или выбрать ее из раскрывающегося списка. Для решения выше представленной окислительно-восстановительной реакции вам достаточно выбрать ее из списка и нажать на кнопку «Рассчитать». Калькулятор мгновенно выдаст результат:

Использование калькулятора поможет вам быстро сбалансировать наиболее сложные химические реакции.

Заключение

Умение балансировать реакции необходимо всем школьникам и студентам, которые мечтают связать свою жизнь с химией. В целом расчеты выполняются по строго определенным правилам, для понимания которых достаточно элементарных знаний по химии и алгебре: помнить, что сумма степеней окисления атомов соединения всегда равна нулю и уметь решать линейные уравнения.