半反応法：アルゴリズム

多くの化学プロセスは、反応性化合物を形成する原子の酸化度の変化を通る。 酸化還元反応の方程式を書くことは、多くの場合、物質の各式の前に係数を配置することが困難である。 これらの目的のために、電荷分布の電子または電子 - イオンバランスに関連する技術が開発されている。 方程式を構成する第2の方法については、この記事で詳しく説明しています。

半反応法、エッセンス

これは、係数係数の分布の電子 - イオンバランスとも呼ばれます。 方法は、異なる値の水素指数を有する溶解媒体中のアニオンまたはカチオン間の負に荷電した粒子の交換に基づく。

酸化電解質および還元電解質の反応において、負または正の電荷を有するイオンが関与する。 分子イオン型の方程式は、半反応法に基づいて、どのプロセスの本質も明らかに示しています。

バランスを形成するためには、イオン性の粒子として強結合性電解質の特別な名称が使用され、解離していない分子の形態の弱い化合物、ガスおよび沈殿物が使用される。 スキームの組成において、酸化の程度が変化する粒子を示すことが必要である。 残存物中の溶解媒体を決定するために、酸性（H ⁺ ）、アルカリ性（OH ^- ）および中性（H ₂ O）条件を指定する。

何のために？

OVRでは、半反応法は、酸化的および還元的プロセスのために別々にイオン方程式を書き込むことを目的としています。 最終的な残高は合計です。

実装の段階

半反応法には独自の特質があります。 アルゴリズムは、以下のステップを含む。

- 最初に行うことは、すべての反応物の式を書き留めることです。 例えば：

H ₂ S + KMnO ₄ + HCl

- それでは、各コンポーネントプロセスの化学的な観点から機能を確立する必要があります。 この反応において、KMnO ₄は酸化剤として作用し、H ₂ Sは還元剤であり、HClは酸性媒体を決定する。

- 第3のステップは、強い電解質ポテンシャルを有する化学式イオン反応性化合物の新しいラインを書き留め、その原子は酸化の程度を変化させることが観察される。 この相互作用において、MnO ₄は酸化剤として作用し、H ₂ Sは還元剤であり、H ⁺またはオキソニウムカチオンH ₃ O ⁺は酸性媒体を決定する。 気体状、固体状または弱い電解質化合物は、全体として分子式によって表される。

元の成分を知っている場合は、どの酸化剤と還元剤がそれぞれ還元型と酸化型を持つかを調べてみてください。 時には最終物質がすでに条件に設定されているため、作業が容易になります。 以下の式において、H ₂ S（硫化水素）のS（硫黄）への遷移およびMnO ₄陰イオンからMn ²⁺陽イオンへの遷移が示される。

左右の部分の原子粒子を均衡させるために、水素陽イオンH ⁺または分子水を酸媒体に添加する。 アルカリ溶液に、水酸化物イオンOH-またはH ₂ Oを加える。

MnO ₄ →Mn ²⁺

ある解決策では、マンガン酸イオンからの酸素原子は、H ⁺とともに、水分子によって形成される。 要素の数を等しくするために、方程式は8H ⁺ + MnO ₄ ^- →4H ₂ O + Mn ²⁺と書かれる。

その後、電気バランシングが行われます。 これを行うには、左領域の合計料金を考えてみましょう。それは+7、右辺は+2です。 このプロセスのバランスをとるために、5H ⁺ + MnO ₄ ^- + 5e ^- →4H ₂ O + Mn ^2+の 5つの負の粒子が出発物質に添加される。 半反応の回復が得られる。

ここで、酸化プロセスは原子の数に従う。 このために、H ₂ S→2H ⁺ + Sの右側に水素陽イオンが添加される。

電荷の均等化後：H ₂ S -2e ^- →2H ⁺ + S最初の化合物から2つの負の粒子が取り出されていることが分かる。 それは酸化プロセスの半分の反応を示す。

両方の式を列に記録し、与えられた料金と受け取った料金を等しくする。 最小倍数を決定するというルールによって、半反応ごとに異なる因子が選択される。 酸化還元式にそれを乗じる。

今度は、左右の辺を加え、電子の数を減らすことで2つの天びんを要約することができます。

8H ⁺ + MnO ₄ ^- + 5e ^- →4H ₂ O + Mn ²⁺ | 2

H ₂ S -2e→2H ⁺ + S | 5

16H ⁺ + 2MnO ₄ ^- + 5H ₂ S→8H ₂ O + 2Mn ²⁺ + 10H ⁺ + 5S

得られた式において、数H ⁺は10：6H ⁺ + 2MnO ₄ ^- + 5H ₂ S→8H ₂ O + 2Mn ²⁺ + 5Sで減少させることができる。

矢印の前後の酸素原子の数を8とカウントすることにより、イオンバランスの組成の正確性をチェックします。バランスの最終部分と初期部分の電荷を比較することも必要です。（+6）+（-2）= +4。 すべてが同じであれば、正しくコンパイルされます。

半反応法は、イオン記録から分子式への移行で終了する。 天秤の左側の各アニオン性およびカチオン性粒子について、電荷が反対のイオンが選択される。 その後、彼らは同じ量で、右側に転送されます。 これで、イオンは分子全体に結合することができます。

6H ⁺ + 2MnO ₄ ^- + 5H ₂ S→8H ₂ O + 2Mn ²⁺ + 5S

6Cl ^- + 2K ⁺ →6Cl ^- + 2K ⁺

H ₂ S + KMnO ₄ + 6HCl→8H ₂ O + 2MnCl ₂ + 5S + 2KCl。

分子式を書くことにアルゴリズムが低下する半反応法を適用すると、電子式の天びんを書くことができます。

酸化剤の測定

この役割は、負に荷電した電子を受け入れるイオン、原子または分子粒子に属する。 酸化物質は反応中に修復される。 彼らは簡単に補充することができる電子的欠陥があります。 そのようなプロセスには、酸化還元半反応が含まれる。

すべての物質が電子を付着させる能力を持っているわけではありません。 強い酸化剤には、

• ハロゲン化された代理人;
• 酸性タイプの硝酸塩、セレンおよび硫酸;
• 過マンガン酸カリウム、重クロム酸塩、マンガン酸塩、クロム酸塩;
• マンガンおよび鉛の4価の酸化物;
• 銀と金はイオン性である。
• 酸素ガス化合物;
• 銅二価及び銀一価酸化物;
• 塩素含有塩成分;
• ロイヤルウォッカ;
• 過酸化水素。

還元剤の測定

そのような役割は、負電荷を放出するイオン、原子または分子粒子に属する。 反応では、還元性物質は電子が分裂すると酸化作用を受ける。

修復的なプロパティは 次のとおりです。

• 多くの金属の代表;
• 4価の化合物の硫黄および硫化水素;
• ハロゲン化された酸;
• 鉄、クロムおよびマンガン硫酸塩;
• 錫二価塩化物;
• 硝酸、 二価の酸化物、アンモニアおよびヒドラジンのような窒素含有試薬;
• 天然炭素およびその酸化物は二価である。
• 水素分子;
• 酸性リン。

電子イオン法の利点

酸化還元反応を記述するために、半反応法は電子種のバランスよりも頻繁に使用される。

これは利点によるものです 電子イオン法 ：

1. 筆記の時点で、方程式は溶液中に存在する実際のイオンと化合物を考慮する。
2. あなたは最初に結果の物質に関する情報を持っていないことができます、彼らは最終段階で決定されます。
3. 酸化度に関するデータは必ずしも必要ではない。
4. この方法のおかげで、溶液の水素指数が変化するので、半反応に関与する電子の数を知ることができる。
5. イオン種の減少した式によって、プロセスの特異性および結果として生じる物質の構造が研究される。

酸性溶液中での半反応

過剰な水素イオンの計算は、基本的なアルゴリズムに従う。 酸性媒体中での半反応の方法は、任意の方法の成分の記録から始まる。 そして、それらは、原子電荷と電子電荷のバランスを守ってイオン形態の方程式の形で表される。 酸化と自然還元のプロセスは別々に記録されます。

反応の方向の 原子状酸素 をその過剰量と等しくするために、水素陽イオンが加えられる。 H ⁺の量は、分子の水を得るために十分でなければならない。 酸素不足の側面には、H ₂ Oが含まれる。

その後、水素原子と電子をバランスさせます。

係数のある矢印の前後の方程式の部分を要約します。

同じイオンと分子を減らす。 既に記録された試薬に、失われた陰イオン種および陽イオン種の添加が、合計の式で行われる。 矢印の前後の数字は一致するはずです。

OVRの式（半反応式）は、既成の分子式の式を書くときに満たされると考えられます。 各コンポーネントには、ある乗数が必要です。

酸性媒体の例

亜硝酸ナトリウム と塩素酸との相互作用は 、硝酸 ナトリウムおよび塩酸の生成をもたらす。 係数を整理するために、半反応法が用いられ、書込み方程式の例は酸性媒体の表示に関連する。

NaNO ₂ + HClO ₃ →NaNO ₃ + HCl

ClO ₃ ^- + 6H ⁺ + 6e ^- →3H ₂ O + Cl ^- | 1

NO ₂ ^- + H ₂ O - 2e ^- →NO ₃ ^- + 2H ⁺ | 3

ClO ₃ ^- + 6H ⁺ + 3H ₂ O + 3NO ₂ ^- →3H ₂ O + Cl ^- + 3NO ₃ ^- + 6H ⁺

ClO ₃ ^- + 3NO ₂ ^- →Cl ^- + 3NO ₃ ^-

3Na ⁺ + H ⁺ →3Na ⁺ + H ⁺

3NaNO ₂ + HClO ₃ →3NaNO ₃ + HCl。

このプロセスでは、亜硝酸塩から硝酸ナトリウムが得られ、塩酸から塩酸が生成される。 窒素の酸化度は+3から+5まで変化し、塩素+5の電荷は-1になる。 両方の生成物は沈殿物を形成しない。

アルカリ性媒体の半反応

過剰の水酸化物イオンを用いて計算を行うことは、酸性溶液の計算に相当する。 アルカリ性媒体中での半反応の方法はまた、イオン方程式の形でプロセスの構成部分の発現から始まる。 原子状酸素の数の整列の間に相違が観察される。 このようにして、過剰量の分子状水が反応に加えられ、水酸化物アニオンが反対側の部分に加えられる。

H ₂ O分子の前の係数は、矢印の前後の酸素量の差を示し、OHイオンのそれは倍増する。 酸化の間、還元剤として作用する試薬はO原子をヒドロキシルアニオンから遠ざける。

半反応法はアルゴリズムの残りの段階で終了し、酸過剰を有するプロセスと一致する。 最終的な結果は分子タイプの方程式です。

アルカリ性媒体の例

ヨウ素が水酸化ナトリウム、ヨウ化ナトリウムおよびヨウ素酸塩と混合されると、水分子が形成される。 このプロセスのバランスを得るために、半反応法を用いる。 アルカリ性溶液の例は、原子状酸素の均等化に関連する独自の特徴を有する。

NaOH + I ₂ →NaI + NaIO ₃ + H ₂ O

I + e ^- →I ^- | 5

6OH ^- + I - 5e ^- →I ^- + 3H ₂ O + IO ₃ ^- | 1

I + 5I + 6OH ^- →3H ₂ O + 5I ^- + IO ₃ ^-

6Na ⁺ →Na ⁺ + 5Na ⁺

6NaOH + 3I2→5NaI + NaIO3 + 3H2O。

反応の結果、ヨウ素分子の紫色の染色が消失する。 この元素の酸化度は、ヨウ化物とヨウ素酸ナトリウムの形成により、0から-1および+5まで変化する。

中性媒質中の反応

通常、これらは、弱酸性（水素指数が6〜7）またはわずかにアルカリ性の溶液（pHが7〜8）の塩の加水分解中に生じるプロセスである。

中性培地中での半反応の方法はいくつかの変種で記録されている。

第1の方法は塩加水分解を考慮しない。 媒体は中性であると仮定され、分子の水は矢印の左に帰せられる。 この場合、1回の半反応は酸性として、もう1回はアルカリ性反応として行われます。

第2の方法は、水素指数の近似値を設定できるプロセスに適している。 次に、イオン - 電子法の反応はアルカリ溶液または酸性溶液中で考慮される。

ニュートラルメディアを使用した例

硫化水素を水中で重クロム酸ナトリウムと組み合わせると、三価の水酸化物の硫黄、ナトリウムおよびクロムの沈殿物が得られる。 これは中性溶液の典型的な反応です。

Na ₂ Cr ₂ O ₇ + H ₂ S + H ₂ O→NaOH + S + Cr（OH） ₃

H ₂ S - 2e ^- →S + H ⁺ | 3

7H ₂ O + Cr ₂ O ₇ ^2- + 6e ^- →8OH ^- + 2Cr（OH） ₃ | 1

7H ₂ O + 3H ₂ S + Cr ₂ O ₇ ^2- →3H ⁺ + 3S + 2Cr（OH） ₃ + 8OH ^- 。 水素陽イオンおよび水酸化物陰イオンは、組み合わされると、6つの水分子を形成する。 それらは、矢印の前に余分を残して、左右の部分で取り除くことができます。

H ₂ O + 3H ₂ S + Cr ₂ O ₇ ^2- →3S + 2Cr（OH） ₃ + 2OH ^-

2Na ⁺ →2Na ⁺

Na ₂ Cr ₂ O ₇ + 3H ₂ S + H ₂ O→2NaOH + 3S + 2Cr（OH） ₃

反応の終わりに、水酸化ナトリウムを含むアルカリ溶液中で青色の水酸化クロムおよび黄色の硫黄から沈殿物が形成される。 -2の元素Sの酸化度は0になり、+6のクロム電荷は+3になる。