موازنه واکنش های اکساکاهشی

قانون بقای الکترون!

همان‌طور که در یک تراکنش بانکی، پولی که از یک حساب خارج می‌شود باید دقیقاً برابر با پولی باشد که به حساب دیگر واریز می‌گردد، در یک واکنش اکسایش-کاهش نیز تعداد کل الکترون‌های از دست رفته توسط کاهنده (گونه اکسایش یافته)باید دقیقاً برابر با تعداد کل الکترون‌های گرفته شده توسط اکسنده(گونه کاهش یافته) باشد. این اصل، کلید طلایی موازنه ماست.

الگوریتم ۴ گام موازنه (روش تغییر عدد اکسایش)

گام اول: شناسایی بازیگران اصلی (تعیین Δ)

ابتدا عدد اکسایش تمام اتم‌ها را در دو طرف معادله مشخص کنید. اتم‌هایی که عدد اکسایش آن‌ها تغییر کرده است را بیابید و مقدار تغییر (Δ) را برای هر کدام بنویسید (یکی افزایش و دیگری کاهش یافته است).

گام دوم: محاسبه کل الکترون‌های مبادله شده برای هر مولکول (تکنیک کنکوری)

بزرگترین اشتباه دانش‌آموزان در این مرحله رخ می‌دهد! مقدار تغییر عدد اکسایش (Δ) را باید در زیروند (تعداد) آن اتم در مولکول ضرب کنید تا مجموع الکترون‌های مبادله شده به ازای هر مولکول به دست آید.

گام سوم: ایجاد برابری الکترونی (ضربدری کردن)

برای اینکه تعداد الکترون‌های گرفته شده و داده شده برابر شوند، کوچکترین مضرب مشترک (ک.م.م) آن‌ها را پیدا کنید. در عمل، ساده‌ترین راه این است که الکترون‌های گونه کاهنده را به عنوان ضریب برای گونه اکسنده قرار دهید و بالعکس (دقیقاً مثل طرفین-وسطین کردن).

نکته: اگر ضرایب قابل ساده شدن بودند، حتماً آن‌ها را ساده کنید.

گام چهارم: موازنه سایر اتم‌ها (روش وارسی)

پس از تثبیت ضرایب اکسنده و کاهنده، بقیه اتم‌ها را به روش سنتی وارسی موازنه کنید. ترتیب پیشنهادی:

۱. فلزات ۲. نافلزات (غیر از \(H \)و \(O \) ۳. هیدروژن ۴. در نهایت اکسیژن (که باید خودبه‌خود موازنه شده باشد و به عنوان چک نهایی استفاده می‌شود).

بررسی یک مثال استاندارد آموزشی

معادله: واکنش کربن با اسید سولفوریک غلیظ\[C(s) + H_{2}SO_{4}(aq) \rightarrow CO_{2}(g) + SO_{2}(g) + H_{2}O(l)\]• گام ۱ (تغییرات):

• کربن (\(C\)): از 0 به 4+ رسیده است. \( \Delta = +4 \)
• گوگرد (\(S\)): در \(H_{2}SO_{4}\) برابر 6+ است و در \(SO_{2}\) برابر 4+ شده است. \( \Delta = -2 \)
• گام 2 (ضرب در زیروند):
• کربن: زیروند \(C\)در سمت چپ 1 است \( 1 \times 4 = 4e \leftarrow \) از دست داده.
• گوگرد: زیروند S در سمت چپ 1 است \( 1 \times 2 = 2e \leftarrow \) گرفته.
• گام 3 (برابری الکترونی):
• کربن 4e داده و گوگرد 2e گرفته. برای برابری، باید ترکیب گوگرددار را در 2 ضرب کنیم (تا او هم 4 الکترون بگیرد). ضریب کربن همان 1 می‌ماند.
• اسکلت اولیه: \( 1C + 2H_{2}SO_{4} \rightarrow 1CO_{2} + 2SO_{2} + H_{2}O \)
• گام 4 (وارسی نهایی):
• سمت چپ 4 اتم هیدروژن داریم، پس به \(H_{2}O\) در سمت راست ضریب 2 می‌دهیم.
• چک اکسیژن: سمت چپ \( 2 \times 4 = 8 \) اکسیژن. سمت راست \( (1 \times 2) + (2 \times 2) + (2 \times 1) = 8 \). معادله موازنه شد!\[C + 2H_{2}SO_{4} \rightarrow CO_{2} + 2SO_{2} + 2H_{2}O\]