Περιορισμοί στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Με μια ματιά

Σε πλήρως δοσμένη αντίδραση καθορίζεις τους συντελεστές από τις μεταβολές των αριθμών οξείδωσης, χωρίς να προβλέπεις προϊόντα. Απλοποιείς την αναλογία με τον μέγιστο κοινό διαιρέτη, ισοσταθμίζεις το υδρογόνο και ελέγχεις το οξυγόνο. Ολοκληρώνεις όταν διατηρούνται τα άτομα κάθε στοιχείου και οι συντελεστές είναι η μικρότερη αναλογία θετικών ακεραίων. Χρησιμοποιείς τη μέθοδο για λογιστική παρακολούθηση αριθμών οξείδωσης και ηλεκτρονίων, όχι τη μέθοδο ημιαντιδράσεων.

2Κεντρική ιδέα

Στην εξέταση εφαρμόζεις τη μέθοδο μεταβολής του αριθμού οξείδωσης σε αντίδραση της οποίας δίνονται όλοι οι αντιδρώντες και όλα τα προϊόντα. Καθορίζεις τους συντελεστές από τις μεταβολές των αριθμών οξείδωσης. Απλοποιείς την αναλογία με τον μέγιστο κοινό διαιρέτη. Έπειτα ισοσταθμίζεις το υδρογόνο και ελέγχεις το οξυγόνο. Ολοκληρώνεις την ισοστάθμιση χημικής εξίσωσης μόνο όταν διατηρείται ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου και οι συντελεστές αποτελούν τη μικρότερη αναλογία θετικών ακεραίων.

Δεν προβλέπεις ούτε ανακαλείς προϊόντα. Δεν χρησιμοποιείς τη μέθοδο ημιαντιδράσεων ούτε ιοντοηλεκτρονικές ημιαντιδράσεις. Δεν θεωρείς εξεταστέο το αρχικό τμήμα των πολύπλοκων αντιδράσεων, από τον τίτλο του έως και το ονομασμένο παράδειγμα του ιωδίου με πυκνό νιτρικό οξύ. Δεν χρησιμοποιείς ηλεκτρόλυση, συμβολισμό ημιστοιχείων, δυναμικά ηλεκτροδίων ή υπολογισμούς του νόμου Faraday. Στην παρούσα ενότητα χρησιμοποιείς μόνο λογιστική παρακολούθηση αριθμών οξείδωσης και ηλεκτρονίων. Δεν εισάγεις ορισμούς μεταφοράς πρωτονίων ή οξεοβασικούς υπολογισμούς.

3Παράδειγμα

Ξεκινάς με αντιδρώντα το $\chem{SO_2}$ και το πυκνό $\chem{HNO_3}$ και με προϊόντα το $\chem{H_2SO_4}$ και το $\chem{NO_2}$.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Καταγράφεις τη μεταβολή του θείου από +4 σε +6 και τη μεταβολή του αζώτου από +5 σε +4, ώστε να συγκρίνεις το μέγεθος των 2 μεταβολών.

2. Δείξε το βήμα 2

   Αντιστοιχίζεις 1 μεταβολή του θείου με 2 μεταβολές του αζώτου, οπότε βάζεις συντελεστή 2 πριν από τα $\chem{HNO_3}$ και $\chem{NO_2}$.

3. Δείξε το βήμα 3

   Γράφεις την ισοσταθμισμένη εξίσωση:

   $$\chem{SO_2}+2\chem{HNO_3}\rxn \chem{H_2SO_4}+2\chem{NO_2}$$
4. Δείξε το βήμα 4

   Μετράς τα άτομα και βρίσκεις σε κάθε μέλος 1 άτομο θείου, 2 άτομα υδρογόνου, 2 άτομα αζώτου και 8 άτομα οξυγόνου.

5. Δείξε το βήμα 5

   Ελέγχεις τους συντελεστές 1, 2, 1 και 2 και βρίσκεις μέγιστο κοινό διαιρέτη 1, άρα έχεις τη μικρότερη αναλογία θετικών ακεραίων.

6. Δείξε το βήμα 6

   Χαρακτηρίζεις το $\chem{SO_2}$ ως αναγωγικό σώμα και το $\chem{HNO_3}$ ως οξειδωτικό σώμα.

4Συχνά λάθη

• Προσπαθείς να προβλέψεις προϊόντα. Επιστρέφεις στους δοσμένους τύπους και αλλάζεις μόνο τους συντελεστές.
• Χρησιμοποιείς τη μέθοδο ημιαντιδράσεων. Επιστρέφεις στις μεταβολές των αριθμών οξείδωσης της δοσμένης μοριακής εξίσωσης.
• Σταματάς μετά τους συντελεστές των μεταβολών. Ισοσταθμίζεις το υδρογόνο και ελέγχεις το οξυγόνο.
• Διατηρείς συντελεστές που έχουν κοινό διαιρέτη μεγαλύτερο από 1. Διαιρείς όλους τους συντελεστές με αυτόν.
• Στην αντίδραση του διοξειδίου του θείου με πυκνό νιτρικό οξύ παραλείπεις τον συντελεστή 2 πριν από το $\chem{NO_2}$. Ξαναμετράς τα άτομα αζώτου σε κάθε πλευρά.