de en fr hr it es

 

IZJEDNAČAVANJE KEMIJSKIH JEDNADŽBI

 

dr. sc Slobodan Brinić
Kemijsko-tehnološki fakultet u Splitu


Eni Generalić
Kemijsko-tehnološki fakultet u Splitu

Kemijsku reakciju možemo ukratko prikazati kemijskom jednadžbom. Na lijevoj strani jednadžbe pišemo formule tvari koje stupaju u kemijsku reakciju (reaktante), a na desnoj formule tvari koje nastaju kemijskom reakcijom (produkte). Izjednačavanje kemijske jednadžbe je određivanje vrijednosti stehiometrijskih koeficijenata reaktanata i produkata u kemijskoj jednadžbi.

OSNOVNA PRAVILA ZA SASTAVLJANJE JEDNADŽBE KEMIJSKE REAKCIJE

  1. Moraju biti poznati svi reaktanti i produkti kemijske reakcije
  2. Ukupna promjena oksidacijskog broja oksidiranih atoma mora biti jednaka ukupnoj promjeni oksidacijskog broja reduciranih atoma
    1. Odrede se stupnjevi oksidacije pojedinih elemenata
    2. Napišu se redoks parovi, odnosno raščlani se reakcija na parcijalne reakcije oksidacije i redukcije
    3. Napiše se prijelaz elektrona
    4. Izjednače se naboji na lijevoj i desnoj strani parcijalnih reakcija na način da:
      • u kiselom mediju dodamo H+ ione na onu stranu na kojoj su napisani elektroni (Primjer 1.)
      • u lužnatom mediju dodamo OH- ione na stranu suprotnu od one na kojoj su napisani elektroni (Primjer 2.)
    5. Ako broj atoma vodika i kisika na lijevoj strani ne odgovara njihovom broju na desnoj strani, uravnotežimo ih dodatkom molekula vode
    6. Parcijalne reakcije se svedu na isti prijelaz elektrona i zbroje
  3. Zbroj električnih naboja na lijevoj strani jednadžbe mora biti jednak zbroju električnih naboja na desnoj strani jednadžbe
  4. Broj pojedinih atoma na lijevoj strani jednadžbe mora biti jednak njihovom broju na desnoj strani jednadžbe

 

Primjer 1.: Oksidacijom telurij(IV)-oksida s dikromatom u nitratnoj kiselini nastaje teluratna kiselina.

1. korak

Napišu se svi reaktanti i produkti kemijske reakcije.

TeO2 + Cr2O72- = H6TeO6 + Cr3+

2. korak

a) Odrede se stupnjevi oksidacije pojedinih elemenata.

Ukoliko nije došlo do promjene stupnja oksidacije prijeđe se na 3. korak. U našem primjeru vidimo da se telurij oksidirao, a krom reducirao.

Te+4O-22 + Cr+62O-272- = H+16Te+6O-26 + Cr+33+

b) Napišu se redoks parovi parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije

Oksidacija: Te+4O-22 = H+16Te+6O-26

Redukcija:  Cr+62O-272- = 2Cr+33+

c) Napiše se prijelaz elektrona parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije

Telurij se oksidirao od stanja +4 do stanja +6 i imamo prijelaz od 2 elektrona.

O:  Te+4O-22 = H+16Te+6O-26 + 2e-

Krom se reducirao i iz stupnja oksidacije +6 prešao u stupanj oksidacije +3. Imamo prijelaz od 3 elektrona za svaki atom kroma, što ukupno iznosi 6 elektrona (2 * 3 = 6).

R:  Cr+62O-272- + 6e- = 2Cr+33+

d) Izjednače se naboji na lijevoj i desnoj strani parcijalnih reakcija

Suma naboja na lijevoj strani parcijalne reakcije oksidacije je 0, a na desnoj strani imamo ukupno 2 negativna naboja (-2). Kako se u kiselom mediju naboji izjednačavaju dodavanjem H+ iona na stranu na kojoj su napisani elektroni, tako ćemo na desnu stranu dodati 2 pozitivna naboja (2 - 2 = 0), odnosno 2H+ iona.

O:  Te+4O-22 = H+16Te+6O-26 + 2e- + 2H+

Kako na lijevoj strani parcijalne reakcije redukcije imamo višak od 8 negativnih naboja (-8), a na desnoj strani višak od 6 pozitivnih naboja (+6) to ćemo, da bi i lijeva strana imala višak od 6 pozitivnih naboja, dodati 14 pozitivnih naboja (14 - 8 = 6), odnosno 14H+ iona.

R:  Cr+62O-272- + 6e- + 14H+ = 2Cr+33+

e) Provjerimo da li je broj atoma vodika ili kisika na lijevoj strani jednak njihovom broju na desnoj strani

Kod parcijalne reakcije oksidacije na lijevoj strani imamo 2 atoma kisika, a na desnoj 6 atoma kisika pa ćemo dodati na lijevu stranu 4 molekule vode.

O:  Te+4O-22 + 4H2O = H+16Te+6O-26 + 2e- + 2H+

Kod parcijalne reakcije redukcije imamo na lijevoj strani 7 atoma kisika, a na desnoj niti jedan, pa ćemo na desnu stranu dodati 7 molekula vode.

R:  Cr+62O-272- + 6e- + 14H+ = 2Cr+33+ + 7H2O

f) Parcijalne reakcije svedu se na isti prijelaz elektrona i zbroje

Kako kod reakcije oksidacije imamo prijelaz od 2 elektrona, a kod redukcije prijelaz od 6 elektrona (3 po svakom atomu kroma) parcijalnu reakciju oksidacije pomnožimo sa 3 kako bi prijelaz elektrona bio isti (6).

O:  Te+4O-22 + 4H2O = H+16Te+6O-26 + 2e- + 2H+  | *3

Zbroje se sve parcijalne reakcije oksidacije i redukcije.

O:  3TeO2 + 12H2O  =  3H6TeO6 + 6e- + 6H+     +
R:  Cr2O72- + 6e- + 14H+  =  2Cr3+ + 7H2O
  3TeO2 + Cr2O72- + 5H2O + 8H+  =  3H6TeO6 + 2Cr3+

3. korak

Provjeri se je li zbroj električnih naboja na lijevoj strani jednadžbe jednak zbroju električnih naboja na desnoj strani jednadžbe.

3TeO2 + Cr2O72- + 5H2O + 8H+ = 3H6TeO6 + 2Cr3+

NABOJ LIJEVO DESNO
+ 8 * 1 = 8 2 * 3 = 6
- 2 0
UKUPNO 6+ 6+

Suma naboja na lijevoj strani jednadžbe (8 pozitivnih + 2 negativna naboja) odgovara sumi naboja na desnoj strani jednadžbe (6 pozitivnih naboja).

4. korak

Provjeri se je li broj pojedinih atoma na lijevoj strani jednadžbe jednak njihovom broju na desnoj strani jednadžbe.

3TeO2 + Cr2O72- + 5H2O + 8H+ = 3H6TeO6 + 2Cr3+

ELEMENTLIJEVODESNO
Te33
Cr22
O3 * 2 + 7 + 5 = 183 * 6 = 18
H5 * 2 + 8 = 183 * 6 = 18

Broj pojedinih atoma na lijevoj strani jednadžbe odgovara sumi tih atoma na desnoj strani jednadžbe.

 

Konačno se dobije uravnotežena jednadžba dobivanja teluratne kiseline:

3TeO2 + Cr2O72- + 5H2O + 8H+ = 3H6TeO6 + 2Cr3+

 


 

Primjer 2.: Laboratorijski se kromat može dobiti oksidacijom kromita s jodatom u lužnatom mediju.

1. korak

Napišu se svi reaktanti i produkti kemijske reakcije.

Cr(OH)4- + IO3- = CrO42- + I2

2. korak

a) Odrede se stupnjevi oksidacije pojedinih elemenata.

Vidimo da se krom oksidirao, a jod reducirao.

Cr+3(O-2H+1)4- + I+5O-23- = Cr+6O-242- + I02

b) Napišu se redoks parovi parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije

O:  Cr+3(O-2H+1)4- = Cr+6O-242-

R:  2I+5O-23- = I02

c) Napiše se prijelaz elektrona parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije

Krom se oksidirao od stanja +3 do stanja +6 i imamo prijelaz od 3 elektrona.

O:  Cr+3(O-2H+1)4- = Cr+6O-242- + 3e-

Jod se reducirao i iz stupnja oksidacije +5 prešao u elementarno stanje (stupanj oksidacije 0). Imamo prijelaz od 5 elektrona za svaki atom joda što ukupno iznosi 10 elektrona (2 * 5 = 10).

R:  2I+5O-23- + 10e- = I02

d) Izjednače se naboji na lijevoj i desnoj strani parcijalnih reakcija

Na lijevoj strani parcijalne reakcije oksidacije imamo 1 negativni naboj, a na desnoj strani imamo 5 negativnih naboja (2+3). Kako se u lužnatom mediju naboji izjednačavaju dodavanjem OH- iona na suprotnu stranu od one na kojoj su napisani elektroni, na lijevu stranu ćemo dodati 4 negativna naboja, odnosno 4OH- iona.

O:  Cr+3(O-2H+1)4- + 4OH- = Cr+6O-242- + 3e-

Kako na lijevoj strani parcijalne reakcije redukcije imamo 12 negativnih naboja (2 * 1 + 10), a na desnoj strani nemamo ni jednu nabijenu česticu (0), na desnu stranu ćemo dodati 12 negativnih naboja, odnosno 12OH- iona.

R:  2I+5O-23- + 10e- = I02 + 12OH-

e) Provjerimo da li je broj atoma vodika ili kisika na lijevoj strani jednak njihovom broju na desnoj strani

Kod parcijalne reakcije oksidacije na lijevoj strani imamo 8 atoma kisika, a na desnoj 4 atoma kisika pa ćemo dodati na desnu stranu 4 molekule vode.

O:  Cr+3(O-2H+1)4- + 4OH- = Cr+6O-242- + 3e- + 4H2O

Kod parcijalne reakcije redukcije imamo na lijevoj strani imamo 6 atoma kisika, a na desnoj 12 atoma kisika pa ćemo dodati na lijevu stranu 6 molekula vode.

R:  2I+5O-23- + 10e- + 6H2O = I02 + 12OH-

f) Parcijalne reakcije svedu se na isti prijelaz elektrona i zbroje

Kako kod reakcije oksidacije imamo prijelaz od 3 elektrona, a kod redukcije prijelaz od ukupno 10 elektrona (5 po svakom atomu joda) parcijalnu reakciju oksidacije pomnožimo sa 10, a parcijalnu reakciju redukcije pomnožimo sa 3 kako bi prijelaz elektrona bio isti (30).

O:  Cr+3(O-2H+1)4- + 4OH- = Cr+6O-242- + 3e- + 4H2O  | *10
R:  2I+5O-23- + 10e- + 6H2O = I02 + 12OH-  | *3

Zbroje se sve parcijalne reakcije oksidacije i redukcije.

O:  10Cr(OH)4- + 40OH-  =  10CrO42- + 30e- + 40H2O     +
R:  6IO3- + 30e- + 18H2O  =  3I2 + 36OH-
  10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH-  =  10CrO42- + 3I2 + 22H2O

3. korak

Provjeri se je li zbroj električnih naboja na lijevoj strani jednadžbe jednak zbroju električnih naboja na desnoj strani jednadžbe.

10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH- = 10CrO42- + 3I2 + 22H2O

NABOJ LIJEVO DESNO
+ 0 0
- 10 + 6 + 4 = 20 10 * 2 = 20
UKUPNO 20- 20-

Suma naboja na lijevoj strani jednadžbe (20 negativnih naboja) odgovara sumi naboja na desnoj strani jednadžbe (20 negativnih naboja).

4. korak

Provjeri se je li broj pojedinih atoma na lijevoj strani jednadžbe jednak njihovom broju na desnoj strani jednadžbe.

10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH- = 10CrO42- + 3I2 + 22H2O

ELEMENTLIJEVODESNO
Cr1010
I63 * 2 = 6
O10 * 4 + 6 * 3 + 4 = 6210 * 4 + 22 = 62
H10 * 4 + 4 = 4422 * 2 = 44

Broj pojedinih atoma na lijevoj strani jednadžbe odgovara sumi tih atoma na desnoj strani jednadžbe.

 

Konačno se dobije uravnotežena reakcija dobivanja kromata:

10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH- = 10CrO42- + 3I2 + 22H2O