ANNEX 1: Mètode de l’ió electró

Reaccions de transferència d'electrons

Aquest mètode és més fàcil de recordar que el del text; fixeu-vos que el procediment és molt semblant, però es fa pràcticament el mateix tractament en una reacció en medi àcid que bàsic.

El mètode de les semireaccions separa entre si els agents oxidant i reductor, mitjançant dos semireaccions d'ions, una de oxidació i altra de reducció; a cada una es realitza primer un ba­lanç de matèria i després un balanç de càrregues elèctriques.

Cal tenir en compte que aquest mètode solament ajusta aquells compostos els quals inter­venen en la redox, és a dir, les espècies químiques que s'oxiden o es redueixen per la qual cosa, per ajustar completament tota la reacció química, ajust molecular, s'ha de considerar que hi ha elements que solament es desplacen; es finalitza l'ajust per tempteig.

Procediment:

I  Ajust qualitatiu de la reacció:

1.      Plantejament de la reacció:

       Reactius = a => productes

2.      Identificació dels agents:

       oxidant: mitjançant el canvi en el nombre d'oxidació

       reductor: mitjançant el cavi en el nombre d'oxidació

II  Ajust quantitatiu de la reacció mitjançant dues semireacions:

• A  Semireacció d'oxidació

  1.    A.      Balanç d'àtoms:

  2.       A.    Mostrar com l'agent reductor passa a la forma oxidada.

  3.       A.    Ajustar els àtoms que no siguin ni oxígens ni hidrògens.

  4.       A.    Ajustar els oxígens: contar els oxígens en tots dos membres de la semireacció i ajustar-los amb molècules de H₂O.

  5.       A.    Ajustar els hidrògens: contar els hidrògens a ambdues membres de la semireacción ajustar-los amb ions H⁺.

  6.    A.      Balanç de càrregues:

7.       A.    Ajustar les càrregues elèctriques: contar la càrrega elèctrica en cada membre de la semireacció i ajustar-la amb electrons e^-.

• B  Semireacció de reducció

1'.    B.      Balanç d'àtoms:

2’.      B.   Mostrar com l'agent oxidant passa a la forma reduïda.

3’.      B.   Ajustar els àtoms que no siguin ni oxígens ni hidrògens.




4’.      B.   Ajustar els oxígens: contar els oxígens en tots dos membres de la semirreacció i ajustar-los amb molècules de H₂O

5’.      B.   Ajustar els hidrògens: contar els hidrògens en tots dos membres de la semireacció i ajustar-los amb ions H⁺.

6'.    B.      Balanç de càrregues:

7'.       B.   Ajustar les càrregues elèctriques: contar la carrega elèctrica en cada membre de la semireacció i ajustar-la amb electrons e^-.

III  Identificar el medi en què es produeix la reacció:

8.       Medi àcid: no es modifica el procés i es continua amb el pas 9

Medi bàsic: Afegir tants OH^- en tots dos membres de cada semireacció com H⁺ hagi i combinar H⁺ i OH^- per donar H₂O, a continuació simplificar molècules d'aigua si n'hi ha en tots dos membres de la semireacció.

Tenim en aquest moment cada semireacció equilibrada en àtoms i càrregues.

IV  Balanç total de electrons intercanviats entre les dues semireaccions:

Per ajustar el nombre d'electrons intercanviats entre les dues semireaccions, multipliquem cada semireacció pel nombre convenient a fi que el nombre d'electrons donats sigui igual que el nom­bre d'electrons rebuts.

9.    Igualar el nombre d'electrons: multiplicar cada semireacció pel nombre convenient per igualar els electrons intercanviats entre les dues semireaccions.

V  Suma de les dues semireaccions:

10.  Sumar les dues semireaccions i simplificar aquelles espècies químiques i els electrons que estiguin en els dos membres de la reacció.

En aquest moment tenim ajustades les espècies químiques que intervenen en la redox

VI  Ajust molecular de tota la reacció:

11.  Identificar en cada membre de la reacció redox cada ió amb la seva fórmula molecular.

12.  Acabar d'ajustar per tempteig les espècies químiques o ions que no intervenen en la re­dox.

Exercicis proposats amb solució:

I         C₃H₈ + O₂ => CO + H₂O

          2C₃H₈ + 7O₂ => 6CO + 8H₂O

II        Cr₂O^-2₇ + H₂SO₃ => Cr⁺³ + HSO₄^-1 medi àcid

          Cr₂O₇^-2 + 3H₂SO₃ + 5 H⁺ => 2 Cr⁺³ + 4 H₂O + 3HSO₄^-

III       CrO^-2₄ + SO^-2₃ => Cr (OH) ^-1₄ + SO^-2₄ medi bàsic

          5H₂O + 2Cr O^-2₄ + 3 S O^-2₃ => 2 Cr (OH) ^-1₄ + 2 (OH) ^-1 + 3 SO^-2₄

IV      MnO^-1₄ + H₂ C₂O₄ => Mn⁺² + CO₂ medi àcid

          2 MnO^-1₄ + 5 H₂ C₂O₄ + 6 H⁺ => 2 Mn⁺² + 8 H₂O⁺ + 10 CO₂

V       MnO^-1₄ + I^-1 => MnO^-2₄ + IO^-1₃ medi bàsic

          6 MnO^-1₄ + I^-1 + 6 (OH) ^-1 => 6MnO^-2₄ + IO^-3 + 3 H₂O

VI      H₂O₂ + MnO₂ => MnO^-1₄ + H₂O medi àcid

          3H₂O₂ + 2 MnO₂ => 2 MnO^-1₄ + 2H₂O + 2H⁺

(EXEMPLE) Procediment (medi bàsic)

I  Ajust qualitatiu de la reacció:

1.        Plantejament de la reacció:

          Co CI₂ + K OH + K ClO₂ => Co₂ O₃ + K Cl + H₂O

2.        Identificació dels agents: oxidant i reductor (ions)

          oxidant: ClO₂^- (+ 3) => Cl^- (-1)

          reductor: Co⁺² (+ 2) => Co⁺³ (+ 3)

II  Ajust quantitatiu de la reacció mitjançant dues semireaccions:

• A  Semireacció d'oxidació

  1.    A.      Balanç d'àtoms:

  2.    A.      Mostrar com l'agent reductor passa a la forma oxidada.

                   Co⁺² => Co₂O₃

  3.    A.      Ajustar els àtoms que no siguin ni oxígens ni hidrògens.

                   2Co⁺² => Co₂O₃

  4.    A.      Ajustar els oxígens:

                   2 Co⁺² + 3 H₂O => Co₂O₃

  5.    A.      Ajustar els hidrògens:

                   2Co⁺² + 3H₂O => Co₂O₃ + 6H⁺

  6.    A.      Balanç de càrregues:

  7.    A.      Ajustar les càrregues elèctriques:

                 2Co⁺² + 3H₂O      -2e-¹ => Co₂O₃+6H⁺

• B  Semireacció de reducció

  1.    B.      Balanç d'àtoms:

  2.    B.      Mostrar com l'agent oxidant passa a la forma reduïda.

                   ClO₂^-1 => Cl^-1

  3.    B.      Ajustar els àtoms que no siguin ni oxígens ni hidrògens.

                   ClO₂^-1 => Cl^-1

  4.    B.      Ajustar els oxígens:

                   CIO₂^-1  => Cl^-1 + 2 H₂O

  5.    B.      Ajustar els hidrògens:

                   CIO₂^-1 + 4 H⁺ => Cl^-1 + 2 H₂O

  6.    B.      Balanç de càrregues:

  7.    B.      Ajustar les càrregues elèctriques:

                   CIO₂^-1 + 4 H⁺ + 4 e^-1  => Cl^-1 + 2 H₂O

III  Identificar el medi en què es produeix la reacció:

8.       Medi bàsic: afegir OH- (en 7^a A i 7' B)

          MEDI BÀSIC

   2 Co⁺² + 3 H₂O - 2 e^-1 + 6 OH^-1 => Co₂O₃ + 6 H⁺ + 6 OH^-1

   CIO₂^-1 + 4 H⁺ + 4 e^-1 + 4 OH^-1  => Cl^-1 + 2 H₂O + 4 OH^-1

Simplificar aigües:

   2 Co⁺² - 2e^-1 + 6 OH^-1  => CoO + 3 H₂O

   CIO₂^-1 + 2 H₂O + 4 e^-1  => Cl^-1 + 4 OH^-1

IV  Balanç total d'electrons intercanviats entre les dues semireaccions:

9.       Igualar el nombre d'electrons:

          2 (2 Co⁺²- 2e^-1 + 6OH^-1  => Co₂O₃ + 3 H₂O)

          (CIO₂^-1 + 2 H₂O + 4 e^-1  => Cl^-1 + 4 OH^-1)

V  Sumar de les dues semirrreaccions:

10.     Sumar les dues semireaccions i simplificar:

4 Co⁺²- 4e^-1 + 12 OH^-1  => 2 Co₂O₃ + 6 H₂O

4 Co⁺² + 8OH^-1+ CIO₂^-1 => 2 Co₂O₃ + 4H₂O + Cl^-1

VI Ajust molecular de tota la reacció:

11.    Identificar els ions amb les espècies químiques a què pertanyen:

          Co⁺² => CoCI₂,    CIO₂-¹ => KCIO₂

          OH^-1 => K OH, Cl^-1 => K Cl

12.     Acabar d'ajustar per tempteig:

          4CoCI₂ + 8 KOH + K CIO₂ => 2Co₂O₃ + 9 KCI + 4 H₂O

_____________________________