Yarim reaksiyalar usuli haqida

Yarim reaksiyalar usuli

Elektron balans usulida biz xususiy elektron sxemalari yozishda haqiqatda eritmada mavjud bo‘la olmaydigan zarrachalarga tegishli ok­sidlanish darajasini yozdik. Lekin, suvli eritmada biz MnO₄ ^- ioni o‘rniga Mn⁺⁷ ni (2-misol), NO₃^- o ‘rniga N⁺⁵, N₂O ni N⁺¹ holida (3-misolda), suvda erimaydigan FeS₂ ni Fe⁺² va S^-1 (4-misol) va boshqa hollarda murakkab modda tarkibini soddalashtirib, haqiqatda yo‘q bo‘Igan zarrachalarni, shu zarrachalardagi elektronlarni to ‘g‘ridan-to‘g‘ri bir elementdan ikkinchi elementga o ‘tishini juda soddalashtirilgan, amalda kuzatilishi mumkin bo'lmagan usulda yozdik.

Bunday holatlar har doim ion atrofidagi zarrachalar yoki ularga koordinatsiyalangan erituvchi molekulalari vositasida yuz beradi.

Shu sababli, elektron balans usuli haqiqatda sodir bo'lmaydigan jarayonni koeffitsient tanlashga jalb etadi. Quyida xususiy elektron sxemalarini atom, molekula yoki ion vositasida tuzamiz va tegishli o‘rinda eritmadagi muhit (H⁺, HO^- yoki H₂O molekulasi) ni jalb etib, har bir sxemada massalar va zaryadlarni tenglik alomatining ikki tomonida o‘zaro teng bo'lishini amalga oshirib masalani hal etamiz.

Yarim reaksiya usulida tenglashtirish

KMnO₄+ HCI→ MnCl₂ + CI₂ + KCI + H₂O

Xususiy elektron sxemani faqat oksidlovchi uchungina yozaylik:

MnO₄^-→ Mn⁺²

chap tomondagi to‘rtta kislorod atomini o'ng tomonga turg‘un mahsulot — suv holida yozamiz (bunda chap tomonga 8 ta H⁺ ionini yozamiz, bu zarracha eritmada HCI dissotsilanishi natijasida paydo bo'ladi):

MnO₄^- + H⁺→ Mn⁺² + 8H₂O

Chap tomondagi 7 ta musbat zaryadga 5 ta elektron qo‘shilgandagina o‘ng tomondagi zaryad (+ 2) ga teng natijani olamiz:

MnO₄^- + H⁺ + 5ē → Mn⁺² + 8H₂O

Misolimizning ikkinchi xususiy elektron sxemasi o ‘z holida qoladi, ul­arni birlashtiramiz:

MnO₄^- + H⁺ + 5ē → Mn⁺² + 8H₂O

2Cl^- - 2ē → Cl₂

Bu koeffitsientlarni tegishli sxemalarda yozamiz va ikkalasi ning har bir qismini (bunda topilgan koeffitsientlarni hisobga olishni unutmaslik kerak) qo‘shib, natijani jamlaymiz:

MnO4 + 8H+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O 2CI - 2ē = CI2	2 5
2MnO4- + 16H+ + 10C1- = 2Mn2++8H2O + 5CI2

Tenglamaning ikkala tomonidagi zaryadlarning soni (chap tomonda — 12+ 16 = +4 va o‘ng tomonda ham +4) bir xil bo o'lshiga ishonch hosil bo‘lgandan keyin, olingan tenglama 2-misoldagi reaksiyaning qisqartirilgan ionli ko‘rinishi ekanligini ta’kidlash mumkin.

Molekular tenglamada o‘ng tomonga 2 ta K⁺, 6 ta Cl^- qo‘shilishi kerak, chunki o‘ng tomondagi 2 ta Mn²⁺ ga 4 ta Cl^- ioni va 2K⁺ ga yana 2 ta Cl^- ionini yozishda balans saqlanib qolishi kerak:

2KMnO₄+ 16HCI→ 2MnCl₂ + 5CI₂ + 2KCI + 8H₂O

3-misoldagi nitrat kislota qoldig‘i bilan ham shunga o ‘xshash amallarni bajaramiz:

NO₃^- → N₂O

sxemani quyidagicha yozamiz:

2 NO₃ + 10H⁺→ N₂O + 5H₂O

Chap tomondagi zaryadlar yig‘indisi o‘ng tomondagi kabi nolga teng bo‘lishi uchun chap tomonga 8 ta elektron qo‘shib tenglamani qayta yozamiz:

2 NO₃ + 10H⁺ + 8ē→ N₂O + 5H₂O

Aluminiyning oksidlanish sxemasi bilan birlashtirib ularni qo‘shib chiqamiz:

Al - 3ē = Al+3	1
2NO- + 10H+ + 8ē = N2O + 5H2O	3
8A1 + 6NO3- + 30H+ = 8A1+3 + 3N2O + 15H2O

Ikkala tomondagi zaryadlar bir-biriga teng. Endi molekular tenglamani yozishda o‘ng tomondagi 8 ta aluminiy ionini bog‘lash uchun 24 ta NO₃^- ionini chap tomonga qo‘shib yozamiz:

8AI + 30HNO3 → 8AI(NO₃)₃+ 3N₂O + 15H₂O

Quyidagi misolga to‘xtalib o ‘tamiz.

P₄S₇ + HNO₃ → H₃PO₄ + H₂SO₄+ NO₂

Xususiy elektron sxemalari

P₄S₇ + 44H₂O → 4 PO₄^- + 7SO₄^-+ 88H⁺

NO₃^- + 2H⁺ → NO₂ + H₂O

P₄S₇ ning oksidlangan mahsulotlarini ortofosfat va sulfat ionlari holida yozish uchun birinchi sxemaga 44 ta suv molekulasini qo‘shamiz va o‘ng tomonga 88 ta H⁺ ionlarini yozib zarrachalar balansini keltirib chiqaramiz.

Endi zaryadlar balansini tuzish uchun oksidlangan mahsulotlardagi zaryadlar yig‘indisi 4 • (—3) + 7(—2) + 88 = 62 ta musbat zaryadni chap omonda ham paydo bo‘lishi uchun undagi zarrachalar zaryadlari yig‘indisi 0 dan 62 ta elektronni ayirish kerak. Ikkinchi xususiy sxemaning chap tomoniga bitta elektron qo‘shilganda zaryadlar yig‘indisi nolga teng boladi:

P4S7 + 44H2O - 62ē = 4PO4-3 + 7SO4-2 + 88H+	1
NO3- + 2H+ + 1ē = NO2 + H2O	62

Tomonlardagi zarrachalar yig‘indisini yozamiz

P₄S₇ + 44H₂O + 62NO₃ ^- + 124H⁺ = 4PO₄^-3 + 7SO₄^-2 + 88H⁺+ 62NO₂ + 62H₂O

Tenglamaning chap tomonidagi 44H₂O ni o‘ng tomondagi 62H₂O dan ayirsak o‘ng tomonda 18 ta H₂O qoladi. Chap tomondagi 124 ta H⁺ dan o ‘ng tomondagi 88 ta ni ayirsak, chap tomonda 36 ta H⁺ ioni qoladi:

P₄S₇ + 62NO₃ ^- + 36H⁺ = 4PO₄^-3 + 7SO₄^-2 + 62NO₂ + 18H₂O

Bu tenglikning ikkala tomonidagi zaryadlar —26 tadan ekanligi zaryad­lar balansi mavjudligini ko'rsatadi. Tegishli hisoblardan keyin ikkala tomondagi zarrachalar soni ham bir-biriga tengligini ko‘ramiz. Molekular tenglamani tuzish uchun o‘ng tomondagi kislota qoldiqlari zaryadiga teng miqdorda H⁺ ionlari — 26H⁺ ni qo‘shish kerak:

P₄S₇ + 62HNO₃ → 4H₃PO₄ + 7H₂SO₄ + 62NO₂ + 18H₂O

Yarim reaksiya uslubining afzalligi

Yarim reaksiya usulida olingan natija elektron balans usulida olingan natijadan farq qilmaydi.

Yarim reaksiya usulining elektron balans usulidan afzalligi xayoliy ionlar Mn⁷⁺, Cr⁶⁺, S⁶⁺, N⁵⁺, S⁴⁺ o ‘rniga eritmada mavjud bo‘lgan MnO₄^-, Cr₂O₇^-2, SO₄^-2, NO₃^-, SO₃^-2, SO^-2 va boshqa ko‘pgina zarrachalar bilan muomala qilinadi. Shunday zarrachalar qatnashadigan ko‘pgina jarayonlar — elektroliz, galvanik elementlar ishlashida va boshqa hollarda yarim reaksiya tenglamalari bilan ish tutiladi. Suvli eritmalarda bo'ladigan oksidlanish qaytarilish reaksiya tenglamalarini tuzishda yarim reaksiya uslubining afzalligi shubhasizdir.