موازنة تفاعلات التأكسد والاختزال
Balancing Redox Equations
كي تكون المعادلة الكيميائية موزونة يجب أن تحقق الشرطين الآتيين:
- قانون حفظ المادة: تساوي أعداد الذرات وأنواعها في طرفي المعادلة الكيميائية.
- قانون حفظ الشحنة الكهربائية: تساوي المجموع الجبري للشحنات في طرفي المعادلة، ويتحقق ذلك عندما يكون عدد الإلكترونات المفقودة يساوي عدد الإلكترونات المكتسبة.
وعليه يمكن تعريف المعادلة الكيميائية الموزونة على النحو التالي:
المعادلة الكيميائية الموزونة: هي المعادلة التي تحقق قانوني حفظ المادة وحفظ الشحنة الكهربائية.
مثال (1):
في معادلة التفاعل الآتي:
Mg (s) + 2H+ (aq) → Mg2+ (aq) + H2 (g)
يلاحظ أن عدد ذرات المغنيسوم والهيدروجين متساوٍ في طرفي المعادلة، فالمعادلة موزونة من حيث قانون حفظ المادة.
ويلاحظ أن مجموع الشحنات متساوٍ في طرفي المعادلة (+2)، فالمعادلة موزونة من حيث قانون حفظ الشحنة.
سؤال (1):
أبين أن المعادلتين التاليتين غير موزونتين:
Zn + Ag+ → Zn2+ + Ag
Al + Cl2 → AlCl3
موازنة معادلات التأكسد والاختزال بطريقة نصف التفاعل
لموازنة تفاعل التأكسد والاختزال بطريقة نصف التفاعل أتبع الخطوات الآتية:
- أقسم المعادلة إلى نصفين؛ نصف تفاعل تأكسد ونصف تفاعل اختزال.
- لكل نصف أوازن الذرات أولاً، ثم الشحنات بإضافة عدد من الإلكترونات إلى الطرف الذي يكون مجموع الشحنات فيه أعلى.
- أساوي عدد الإلكترونات المفقود بعدد الإلكترونات المكتسبة في النصفين بالضرب التبادلي إن لزم الأمر.
- أختصر الإلكترونات وأجمع النصفين.
- أتحقق من مجموع الذرات والشحنات في المعادلة الكلية الموزونة.
- أتأكد أن المعادلة الكلية الموزونة مكتوبة بأبسط صورة.
مثال (1):
أوازن معادلة التأكسد والاختزال الآتية بطريقة نصف التفاعل:
Sn2+(aq) + Fe3+(aq) → Sn4+(aq) + Fe2+(aq)
الحل:
نصف تفاعل التأكسد:
Sn2+ → Sn4+
موازنة الذرات (Sn) الذرات، ألاحظ أن عدد الذرات متساوٍ:
Sn2+ → Sn4+
لموازنة الشحنات يضاف (2e-) للطرف الأيمن من المعادلة (مجموع الشحنات أعلى):
Sn2+ → Sn4+ + 2e-
نصف تفاعل الاختزال:
Fe3+ → Fe2+
موازنة الذرات (Fe) الذرات، ألاحظ أن عدد الذرات متساوٍ:
Fe3+ → Fe2+
لموازنة الشحنات يضاف (e-) للطرف الأيسر من المعادلة (مجموع الشحنات أعلى):
Fe3+ + e- → Fe2+
أساوي عدد الإلكترونات المفقود بعدد الإلكترونات المكتسبة في النصفين بضرب نصف تفاعل التأكسد في (1)، ونصف تفاعل الاختزال في (2):
(Sn2+ → Sn4+ + 2e-) x 1
(Fe3+ + e- → Fe2+) x 2
بعد الضرب التبادلي يصبح عدد الإلكترونات المكتسبة يساوي عدد الإلكترونات المفقودة.
Sn2+ → Sn4+ + 2e-
2Fe3+ + 2e- → 2Fe2+
أجمع المعادلين بعد اختصار الإلكترونات من طرفي المعادلة،، فتصبح المعادلة الكلية الموزونة على النحو الآتي:
Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) → Sn4+(aq) + 2Fe2+(aq)
ألاحظ أن مجموع الذرات في طرفي المعادلة متساوٍ، وأن المجموع الجبري للشحنات متساوٍ (+8).
إلا أن معظم تفاعلات التأكسد والاختزال تتم في وسط حمضي أو قاعدي، لذا نحتاج لخطوات إضافية لموازنة الأكسجين والهيدروجين.
إعداد : شبكة منهاجي التعليمية
31 / 01 / 2023
النقاشات