Электронный баланс уравнения реакции 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).

Сбалансирование окислительно-восстановительной реакции

Окислительно-восстановительные реакции, также редокс (англ. redox, от reduction-oxidation — восстановление-окисление) — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ (или ионов веществ), реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем (акцептором) и атомом-восстановителем (донором).

Калькулятор сбалансирования окислительно-восстановительной реакции

Онлайн калькулятор для уравнивания(сбалансирования) несбалансированного окислительно-восстановительной химической реакции.

Описание окислительно-востановительной реакции

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого

Пример окислительно-востановительной реакции

Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах следующих окислительно-восстановительных реакций с участием металлов:

а) Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O
б) Ca +H2SO4 → CaSO4 + H2S + H2O
в) Be + HNO3 → Be(NO3)2 + NO + H2O

Применение метода электронного баланса по шагам. Пример «а»

(в сумме, опять же, получим ноль, как и должно быть)

Теперь перейдем ко второй части уравнения.

Для AgNO₃ степень окисления серебра +1 кислорода -2, следовательно степень окисления азота равна:

Для NO степень окисления кислорода -2, следовательно азота +2

Для H₂O степень окисления водорода +1, кислорода -2

Шаг 2 . Запишем уравнение в новом виде, с указанием степени окисления каждого из элементов, участвующих в химической реакции.

Ag 0 + H +1 N +5 O -2 ₃ → Ag +1 N +5 O -2 ₃ + N +2 O -2 + H +1 ₂O -2

• В первоначальном уравнении перед Ag ставим тройку, что потребует такого же коэффициента перед AgNO₃
• Теперь у нас возник дисбаланс по количеству атомов азота. В правой части их четыре, в левой — один. Поэтому ставим перед HNO₃ коэффициент 4
• Теперь остается уравнять 4 атома водорода слева и два — справа. Решаем это путем применения коэффииента 2 перед H₂O

Пример «б»

Для H₂SO₄ степень окисления водорода +1 кислорода -2 откуда степень окисления серы 0 — (+1)*2 — (-2)*4 = +6

Для CaSO₄ степень окисления кальция равна +2 кислорода -2 откуда степень окисления серы 0 — (+2) — (-2)*4 = +6

Для H₂S степень окисления водорода +1, соответственно серы -2

Ca 0 +H +1 ₂S +6 O -2 ₄ → Ca +2 S +6 O -2 ₄ + H +1 ₂S -2 + H +1 ₂O -2
Ca 0 — 2e = Ca +2 (коэффициент 4)
S +6 + 8e = S -2

Пример «в»

Для Be(NO₃)₂ степень окисления бериллия +2, кислорода -2, откуда степень окисления азота ( 0 — (+2) — (-2)*3*2 ) / 2 = +5

Be 0 + H +1 N +5 O -2 ₃ → Be +2 (N +5 O -2 ₃)₂ + N +2 O -2 + H +1 ₂O -2
Be 0 — 2e = Be +2 (коэффициент 3)
N +5 +3e = N +2 (коэффициент 2)

Уравнивание химических реакций

Калькулятор для уравнивания, или балансирования химических реакций.

Калькулятор ниже предназначен для уравнивания химических реакций.

Как известно, существует несколько методов уравнивания химических реакций:

• Метод подбора коэффициентов
• Математический метод
• Метод Гарсиа
• Метод электронного баланса
• Метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций)

Последние два применяются для окислительно-восстановительных реакций

Данный калькулятор использует математический метод — как правило, в случае сложных химических уравнений он достаточно трудоемок для ручных вычислений, но зато прекрасно работает, если все за вас рассчитывает компьютер.

Математический метод основан на законе сохранения массы. Закон сохранения массы гласит, что количество вещества каждого элемента до реакции равняется количеству вещества каждого элемента после реакции. Таким образом, левая и правая части химического уравнения должны иметь одинаковое количество атомов того или иного элемента. Это дает возможность балансировать уравнения любых реакций (в том числе и окислительно-восстановительных). Для этого необходимо записать уравнение реакции в общем виде, на основе материального баланса (равенства масс определенного химического элемента в исходных и полученных веществах) составить систему математических уравнений и решить ее.

Рассмотрим этот метод на примере:

Пусть дана химическая реакция:

Обозначим неизвестные коэффициенты:

Составим уравнения числа атомов каждого элемента, участвующего в химической реакции:
Для Fe:
Для Cl:
Для Na:
Для P:
Для O:

Запишем их в виде общей системы:

В данном случае имеем пять уравнений для четырех неизвестных, причем пятое можно получить умножением четвертого на четыре, так что его можно смело отбросить.

Перепишем эту систему линейных алгебраических уравнений в виде матрицы:

Эту систему можно решить методом Гаусса. Собственно, не всегда будет так везти, что число уравнений будет совпадать с числом неизвестных. Однако прелесть метода Гаусса в том, что он как раз и позволяет решать системы с любым числом уравнений и неизвестных. Специально для этого был написан калькулятор Решение системы линейных уравнений методом Гаусса с нахождением общего решения, который и используется при уравнивании химических реакций.
То есть калькулятор ниже разбирает формулу реакции, составляет СЛАУ и передает калькулятору по ссылке выше, решающему СЛАУ методом Гаусса. Решение потом используется для отображения сбалансированного уравнения.

Химические элементы следует писать так, как они написаны в таблице Менделеева, т. е. учитывать большие и маленькие буквы (Na3PO4 — правильно, na3po4 — неправильно).