Yükseltgenme Basamakları, Redoks Maddeleri ve Yarı Tepkime ile Denkleştirme

Bir yükseltgenme basamağı neyi kaydeder

Yükseltgenme basamağı, farklı atomlar arasındaki her bağ tamamen iyonik olsaydı, paylaşılan elektronlar daha elektronegatif atoma verilseydi bir atomun taşıyacağı yüktür; özdeş atomlar arasında paylaşılan elektronlar eşit bölünür. Ölçülmüş bir yük değil, biçimsel bir sayımdır. Suda oksijene −2, her hidrojene +1 verilir; gerçek kısmi yükler çok daha küçük olsa da.

Yükseltgenme, yükseltgenme basamağındaki artıştır ve elektron kaybına karşılık gelir. İndirgenme, yükseltgenme basamağındaki azalmadır, yani elektron kazanımıdır. İkisi her zaman birlikte gerçekleşir, çünkü bir türün kaybettiği elektronlar başka bir tür tarafından kazanılmalıdır. Her redoks denkleminde yükseltgenme basamağındaki toplam artış toplam azalışa eşittir ve her denkleştirme yöntemi bu eşitliğe dayanır.

Yükseltgenme basamaklarını öncelik sırasıyla belirleme

Kuralları listenin başından aşağıya doğru uygulayın. İki kural çeliştiğinde üstteki kazanır ve bir formüldeki son bilinmeyen atom farktan bulunur.

Dihidrojen fosfat iyonu, H₂PO₄⁻ için: 2(+1) + P + 4(−2) = −1, dolayısıyla P = +5. Tetrationat iyonu, S₄O₆²⁻ için: 4S + 6(−2) = −2, dolayısıyla dört kükürt atomunun toplamı +10 ve ortalama +2.5'tir. Kesirli bir sonuç, aynı elementin atomlarının farklı ortamlarda bulunduğu ve bildirilen sayının bir ortalama olduğu anlamına gelir. Manyetit, Fe₃O₄, her iki Fe³⁺ için bir Fe²⁺ içerdiğinden ortalama +8/3'tür.

• Saf bir elementteki atom 0'dır (Fe, O₂, S₈).
• Tek atomlu bir iyon yüküne eşittir (Mg²⁺ +2, Br⁻ −1).
• Bir formüldeki yükseltgenme basamakları toplam yüke eşittir.
• Flor tüm bileşiklerinde −1'dir.
• Bileşiklerde 1. grup metalleri +1, 2. grup metalleri +2'dir.
• Hidrojen, ametallerle +1, NaH gibi metal hidrürlerde −1'dir.
• Oksijen genellikle −2'dir, ancak peroksitlerde (H₂O₂) −1, süperoksitlerde (KO₂) −½ ve OF₂'de +2'dir.
• Klor, brom ve iyot genellikle −1'dir; oksijene veya daha hafif bir halojene bağlı olduklarında hariç.

Yükseltgen ve indirgen maddeyi adlandırma

Yükseltgen madde elektron alır ve başka bir şeyin yükseltgenmesine neden olur; dolayısıyla kendisi indirgenir. İndirgen madde elektron verir ve kendisi yükseltgenir. Tek bir atomu değil, türün tamamını adlandırın.

2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l) denklemini ele alın. Demir +2'den +3'e yükselir; bu yüzden Fe²⁺ yükseltgenir ve indirgen maddedir. Oksijen peroksitte −1'den suda −2'ye düşer; bu yüzden H₂O₂ indirgenir ve yükseltgen maddedir. Hidrojen baştan sona +1 kalır. İki demir iyonu birer elektron kaybeder ve iki peroksit oksijen atomu birer elektron kazanır; böylece iki elektron kaybedilir ve iki elektron kazanılır.

Bir tür her iki rolü de oynayabilir. Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O denkleminde bir klor atomu 0'dan −1'e, diğeri 0'dan +1'e gider. Bu orantısızlaşmadır ve Cl₂ hem yükseltgen hem de indirgen maddedir.

Asidik çözeltide yarı tepkimeyle denkleştirme

Yükseltgenmeyi indirgenmeden ayırmak, her elektron aktarımını kendi başına denkleştirmenize, sonra elektronlar sadeleşecek şekilde yarıları birleştirmenize olanak tanır. Oksijen atomlarını su, hidrojen atomlarını H⁺ sağlar; çünkü asidik suda gerçekten bulunan türler bunlardır.

Çözümlü örnek 1. Asitte dikromat nitriti yükseltger: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻. Krom +6'dan +3'e, azot +3'ten +5'e gider. Yükseltgenme yarısı: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, her iki tarafta yük −1. İndirgenme yarısı: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, her iki tarafta yük +6. Altı elektron, her biri üç birim değişen iki krom atomuna karşılık gelir.

Her iki yarı da 6e⁻ içersin diye yükseltgenme yarısını 3 ile çarpın, sonra toplayın: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺. Her iki taraftan 6H⁺ ve 3H₂O sadeleştirin: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O. Kontrol: Cr 2 ve 2; N 3 ve 3; O 7 + 6 = 13 ve 9 + 4 = 13; H 8 ve 8; yük −2 + 8 − 3 = +3 ve +6 − 3 = +3.

• İskelet denklemi bir yükseltgenme yarısına ve bir indirgenme yarısına ayırın.
• O ve H dışındaki her elementi denkleştirin.
• O'yu H₂O ekleyerek, sonra H'yi H⁺ ekleyerek denkleştirin.
• Yükü, daha pozitif tarafa elektron ekleyerek denkleştirin.
• Elektronlar eşleşsin diye yarıları ölçekleyin, toplayın ve iki tarafta da bulunan her şeyi sadeleştirin.
• Atomları ve yükü kontrol edin ve hiç elektron kalmadığını doğrulayın.

Yöntemi bazik çözelti için dönüştürme

Bazik çözeltide OH⁻ boldur ve son denklem H⁺ içermemelidir. Çözelti asidikmiş gibi denkleştirin, sonra her H⁺'yı suya çevirmek için her iki tarafa yeterli OH⁻ ekleyin. Aynı türü iki tarafa eklemek denklemi denkleştirilmiş tutar.

Çözümlü örnek 2. Bazda hipoklorit, krom(III) hidroksiti kromata yükseltger: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻. Krom +3'ten +6'ya, klor +1'den −1'e gider. Yükseltgenme yarısı: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻. İndirgenme yarısı: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O. 3 ve 2'nin en küçük ortak katı 6'dır; bu yüzden birinci yarıyı iki katına, ikinciyi üç katına çıkarın.

Toplayıp sadeleştirmek 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O verir. Her iki tarafa 4OH⁻ ekleyin; sağda 4H⁺ + 4OH⁻ 4H₂O olur. Sonuç: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l). Kontrol: Cr 2 ve 2; Cl 3 ve 3; O 6 + 3 + 4 = 13 ve 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 ve 10; her iki tarafta yük −7.

Redoks kayıt tutmada yaygın hatalar

Redoks hatalarının çoğu kayıt tutma hatalarıdır ve her birinin belirli bir kontrolü vardır.

Son sınama olarak, yalnızca yükseltgenme basamaklarıyla kaybedilen elektronların kazanılan elektronlara eşit olduğunu doğrulayın. Çözümlü örnek 2'de iki krom atomu birer kez 3 elektron kaybeder (toplam 6) ve üç klor atomu 2'şer elektron kazanır (bu da 6).

• Bir atomu madde olarak adlandırmak: yükseltgen maddenin krom değil Cr₂O₇²⁻ olduğunu yazın.
• Değişimi formül başına değil atom başına saymak: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ 3 değil, 6 elektron alır.
• Elektronları yanlış tarafa koymak: yükseltgenme yarısında ürün, indirgenme yarısında girendir. Yük kontrolü başarısız olursa önce buraya bakın.
• Oksijeni H₂O yerine O, O₂ veya O²⁻ ile denkleştirmek. Serbest oksit iyonları suda bulunmaz.
• Bazik çözelti cevabında H⁺ bırakmak veya OH⁻ ekledikten sonra suyu sadeleştirmeyi unutmak.
• Oksijenin her zaman −2 olduğunu varsaymak: peroksitleri, süperoksitleri ve O–F bağlarını kontrol edin.
• Gösterimi karıştırmak: yükseltgenme basamağı önce işaretle yazılır (+3); iyon yükü önce sayıyla yazılır (3+).