ჟანგვის რიცხვები, რედოქს აგენტები და ნახევარრეაქციებით გატოლება

რას აფიქსირებს ჟანგვის რიცხვი

ჟანგვის რიცხვი არის მუხტი, რომელსაც ატომი ექნებოდა, თუ სხვადასხვა ატომს შორის ყველა ბმა სრულად იონური იქნებოდა და გაზიარებული ელექტრონები უფრო ელექტროუარყოფით ატომს მიეკუთვნებოდა; იდენტურ ატომებს შორის გაზიარებული ელექტრონები თანაბრად იყოფა. ეს ფორმალური თვლაა და არა გაზომილი მუხტი. წყალში ჟანგბადს ენიჭება −2, თითოეულ წყალბადს კი +1, თუმცა რეალური ნაწილობრივი მუხტები გაცილებით მცირეა.

ჟანგვა არის ჟანგვის რიცხვის ზრდა, რაც ელექტრონების დაკარგვას შეესაბამება. აღდგენა არის ჟანგვის რიცხვის კლება, ელექტრონების მიღება. ისინი ყოველთვის ერთად ხდება, რადგან ერთი სახეობის მიერ დაკარგული ელექტრონები მეორემ უნდა მიიღოს. ნებისმიერ რედოქს განტოლებაში ჟანგვის რიცხვის ჯამური ზრდა ჯამურ კლებას უტოლდება და გატოლების ყველა მეთოდი ამ ტოლობას ეყრდნობა.

ჟანგვის რიცხვების მინიჭება პრიორიტეტის მიხედვით

გამოიყენეთ წესები სიის თავიდან ქვემოთ. როცა ორი წესი ეწინააღმდეგება, უფრო მაღალი იმარჯვებს, ხოლო ფორმულაში ბოლო უცნობი ატომის რიცხვი სხვაობით ვიპოვით.

დიჰიდროფოსფატის იონისთვის, H₂PO₄⁻: 2(+1) + P + 4(−2) = −1, ამიტომ P = +5. ტეტრათიონატის იონისთვის, S₄O₆²⁻: 4S + 6(−2) = −2, ამიტომ ოთხი გოგირდის ატომი ჯამში +10-ია და საშუალო +2.5. წილადი შედეგი ნიშნავს, რომ ერთი ელემენტის ატომები სხვადასხვა გარემოშია და მითითებული რიცხვი საშუალოა. მაგნეტიტი, Fe₃O₄, საშუალოდ +8/3-ია, რადგან ყოველ ორ Fe³⁺-ზე ერთ Fe²⁺-ს შეიცავს.

• ატომი სუფთა ელემენტში 0-ია (Fe, O₂, S₈).
• ერთატომიანი იონი თავისი მუხტის ტოლია (Mg²⁺ არის +2, Br⁻ არის −1).
• ფორმულაში ჟანგვის რიცხვები ჯამში საერთო მუხტს უდრის.
• ფტორი ყველა თავის ნაერთში −1-ია.
• პირველი ჯგუფის ლითონები ნაერთებში +1-ია, მეორე ჯგუფისა +2.
• წყალბადი არალითონებთან +1-ია, ლითონის ჰიდრიდებში, მაგალითად NaH-ში, −1.
• ჟანგბადი ჩვეულებრივ −2-ია, მაგრამ ზეჟანგებში (H₂O₂) −1, სუპეროქსიდებში (KO₂) −½ და OF₂-ში +2.
• ქლორი, ბრომი და იოდი ჩვეულებრივ −1-ია, გარდა იმ შემთხვევისა, როცა ჟანგბადთან ან უფრო მსუბუქ ჰალოგენთან არის დაკავშირებული.

მჟანგავისა და აღმდგენლის დასახელება

მჟანგავი იღებს ელექტრონებს და იწვევს სხვა რაღაცის დაჟანგვას, ამიტომ თვითონ აღდგება. აღმდგენელი ელექტრონებს გასცემს და თვითონ იჟანგება. დაასახელეთ მთელი სახეობა და არა ერთი ატომი.

განიხილეთ 2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l). რკინა +2-დან +3-მდე იზრდება, ამიტომ Fe²⁺ იჟანგება და აღმდგენელია. ჟანგბადი ზეჟანგში −1-დან წყალში −2-მდე მცირდება, ამიტომ H₂O₂ აღდგება და მჟანგავია. წყალბადი მთელი დროის განმავლობაში +1 რჩება. ორი რკინის იონი თითო ელექტრონს კარგავს, ორი ზეჟანგის ჟანგბადის ატომი კი თითოს იძენს, ამიტომ ორი ელექტრონი იკარგება და ორი მიიღება.

ერთ სახეობას შეუძლია ორივე როლი შეასრულოს. Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O-ში ერთი ქლორის ატომი 0-დან −1-მდე გადადის, მეორე კი 0-დან +1-მდე. ეს დისპროპორციონირებაა და Cl₂ ერთდროულად მჟანგავიც არის და აღმდგენელიც.

ნახევარრეაქციებით გატოლება მჟავა ხსნარში

ჟანგვისა და აღდგენის გამოყოფა საშუალებას გაძლევთ თითოეული ელექტრონული გადატანა ცალკე გაათანაბროთ, შემდეგ კი ნახევრები შეაერთოთ ისე, რომ ელექტრონები შემცირდეს. წყალი ჟანგბადის ატომებს აწვდის, H⁺ კი წყალბადის ატომებს, რადგან ეს ის სახეობებია, რომლებიც მჟავა წყალში ნამდვილად არსებობს.

მაგალითი 1. მჟავაში დიქრომატი ნიტრიტს ჟანგავს: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻. ქრომი +6-დან +3-მდე გადადის, აზოტი კი +3-დან +5-მდე. ჟანგვის ნახევარი: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, მუხტი −1 თითოეულ მხარეს. აღდგენის ნახევარი: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, მუხტი +6 თითოეულ მხარეს. ექვსი ელექტრონი ემთხვევა ორ ქრომის ატომს, რომელთაგან თითოეული სამი ერთეულით იცვლება.

გაამრავლეთ ჟანგვის ნახევარი 3-ზე, რომ ორივე ნახევარი 6e⁻-ს მოიცავდეს, შემდეგ შეკრიბეთ: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺. გადახაზეთ 6H⁺ და 3H₂O თითოეული მხარიდან: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O. შემოწმება: Cr 2 და 2; N 3 და 3; O 7 + 6 = 13 და 9 + 4 = 13; H 8 და 8; მუხტი −2 + 8 − 3 = +3 და +6 − 3 = +3.

• დაყავით საწყისი განტოლება ჟანგვის ნახევარად და აღდგენის ნახევრად.
• გაათანაბრეთ ყველა ელემენტი, გარდა O-სა და H-ისა.
• გაათანაბრეთ O H₂O-ს დამატებით, შემდეგ გაათანაბრეთ H H⁺-ის დამატებით.
• გაათანაბრეთ მუხტი ელექტრონების დამატებით უფრო დადებით მხარეს.
• გაამრავლეთ ნახევრები ისე, რომ ელექტრონები დაემთხვეს, შეკრიბეთ ისინი და გადახაზეთ ყველაფერი, რაც ორივე მხარესაა.
• შეამოწმეთ ატომები და მუხტი და დარწმუნდით, რომ ელექტრონები აღარ რჩება.

მეთოდის გადაყვანა ფუძე ხსნარისთვის

ფუძე ხსნარში OH⁻ ბევრია და საბოლოო განტოლება H⁺-ს არ უნდა შეიცავდეს. გაათანაბრეთ ისე, თითქოს ხსნარი მჟავა იყოს, შემდეგ დაამატეთ საკმარისი OH⁻ ორივე მხარეს, რომ ყოველი H⁺ წყლად გადაიქცეს. ერთი და იმავე სახეობის ორივე მხარეს დამატება განტოლებას გატოლებულად ინარჩუნებს.

მაგალითი 2. ჰიპოქლორიტი ფუძეში ქრომის(III) ჰიდროქსიდს ქრომატამდე ჟანგავს: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻. ქრომი +3-დან +6-მდე გადადის, ქლორი კი +1-დან −1-მდე. ჟანგვის ნახევარი: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻. აღდგენის ნახევარი: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O. 3-ისა და 2-ის უმცირესი საერთო ჯერადი 6-ია, ამიტომ პირველი ნახევარი გააორმაგეთ, მეორე კი გასამმაგეთ.

შეკრებისა და გადახაზვის შემდეგ მიიღება 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O. დაამატეთ 4OH⁻ ორივე მხარეს; მარჯვნივ 4H⁺ + 4OH⁻ ხდება 4H₂O. საბოლოო: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l). შემოწმება: Cr 2 და 2; Cl 3 და 3; O 6 + 3 + 4 = 13 და 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 და 10; მუხტი −7 თითოეულ მხარეს.

გავრცელებული შეცდომები რედოქსის აღრიცხვაში

რედოქსის შეცდომების უმეტესობა აღრიცხვის შეცდომებია და თითოეულს კონკრეტული შემოწმება აქვს.

ბოლო შემოწმებისთვის მხოლოდ ჟანგვის რიცხვებით დაადასტურეთ, რომ დაკარგული ელექტრონები მიღებულ ელექტრონებს უტოლდება. მაგალითში 2 ორი ქრომის ატომი თითო 3 ელექტრონს კარგავს (სულ 6), სამი ქლორის ატომი კი თითო 2-ს იძენს (ასევე 6).

• ატომის აგენტად დასახელება: დაწერეთ, რომ Cr₂O₇²⁻ არის მჟანგავი და არა ქრომი.
• ცვლილების ატომზე დათვლა და არა ფორმულაზე: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ 6 ელექტრონს მოითხოვს და არა 3-ს.
• ელექტრონების არასწორ მხარეს ჩაწერა: ისინი ჟანგვის ნახევარში პროდუქტებია, აღდგენის ნახევარში კი რეაგენტები. თუ მუხტის შემოწმება ვარდება, ჯერ აქ შეხედეთ.
• ჟანგბადის გატოლება O-თი, O₂-ით ან O²⁻-ით H₂O-ს ნაცვლად. თავისუფალი ოქსიდის იონები წყალში არ არსებობს.
• H⁺-ის დატოვება ფუძე ხსნარის პასუხში, ან წყლის გადახაზვის დავიწყება OH⁻-ის დამატების შემდეგ.
• იმის ვარაუდი, რომ ჟანგბადი ყოველთვის −2-ია: შეამოწმეთ ზეჟანგები, სუპეროქსიდები და O–F ბმები.
• აღნიშვნების აღრევა: ჟანგვის რიცხვი იწერება ნიშნით პირველად (+3); იონის მუხტი იწერება რიცხვით პირველად (3+).