Cara mengimbangkan persamaan redoks dan setengah persamaan

Soalan redoks menghargai kaedah yang jelas lebih daripada hampir mana-mana topik lain dalam keseimbangan redoks. Sebaik anda boleh menulis setengah persamaan dan menggabungkan dua daripadanya supaya elektron terbatal, satu keluarga soalan peperiksaan menjadi rutin. Panduan ini mengajar kaedah itu langkah demi langkah, dengan contoh penyelesaian yang boleh anda tiru.

Dua perkataan di sebalik setiap tindak balas redoks

Ingat OIL RIG: Oxidation Is Loss (pengoksidaan ialah kehilangan elektron), Reduction Is Gain (penurunan ialah penerimaan elektron). Dalam setiap tindak balas redoks, satu spesies teroksida (hilang elektron) dan satu lagi terturun (menerima elektron) pada masa yang sama, elektron yang hilang oleh satu ialah tepat elektron yang diterima oleh yang lain. Keseimbangan elektron itulah jantung seluruh kaedah.

Cara kedua mengenal redoks ialah nombor pengoksidaan: pengoksidaan ialah peningkatan nombor pengoksidaan, penurunan ialah penurunan nombor pengoksidaan. Jika anda kurang mahir memberi nombor pengoksidaan, kuasai kaedah nombor pengoksidaan dahulu, kerana setengah persamaan bersandar padanya.

Apa itu setengah persamaan

Persamaan setengah menunjukkan hanya pengoksidaan atau hanya penurunan, dengan elektron ditulis. Contohnya, apabila zink teroksida:

Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

Zink hilang dua elektron, jadi dua elektron muncul di kanan (sebelah hasil) setengah persamaan pengoksidaan. Apabila ion kuprum(II) terturun:

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

Elektron muncul di kiri (ia diterima) setengah persamaan penurunan. Peraturan pantas: elektron di kanan bermaksud pengoksidaan; elektron di kiri bermaksud penurunan.

Kaedah langkah demi langkah

1. Tulis setengah persamaan pengoksidaan. Letak bentuk terturun di kiri, bentuk teroksida di kanan.
2. Imbangkan atom unsur yang berubah.
3. Imbangkan cas dengan menambah elektron pada sebelah yang lebih positif.
4. Ulang bagi setengah persamaan penurunan.
5. Darab satu atau kedua-dua setengah persamaan supaya bilangan elektron sama dalam setiap satu.
6. Tambah kedua-dua setengah persamaan dan batalkan elektron, serta apa-apa yang sama di kedua-dua belah.

Contoh penyelesaian 1: zink dan kuprum(II)

Imbangkan tindak balas antara logam zink dan ion kuprum(II).

• Pengoksidaan: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
• Penurunan: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
• Kedua-duanya ada 2 elektron, jadi tambah terus dan batalkan elektron: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Di sini zink ialah agen penurun (ia memberi elektron) dan Cu²⁺ ialah agen pengoksidaan. Anda akan jumpa corak yang sama dalam penyesaran logam.

Contoh penyelesaian 2: penyesaran halogen

Imbangkan klorin bertindak balas dengan ion bromida.

• Penurunan: Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻
• Pengoksidaan: 2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻
• Elektron sudah padan pada 2 setiap satu, jadi tambah dan batalkan: Cl₂ + 2Br⁻ → 2Cl⁻ + Br₂

Klorin lebih elektronegatif daripada bromin, jadi ia mengambil elektron, klorin terturun dan bromida teroksida.

Contoh penyelesaian 3: menskala elektron

Inilah langkah yang mengelirukan ramai orang. Imbangkan ion ferum(II) yang dioksidakan kepada ferum(III) oleh klorin.

• Pengoksidaan: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻ (satu elektron)
• Penurunan: Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻ (dua elektron)

Elektron tidak padan, satu lawan dua. Darab setengah persamaan pengoksidaan dengan 2 supaya kedua-duanya melibatkan dua elektron:

• 2Fe²⁺ → 2Fe³⁺ + 2e⁻

Kini tambah dengan setengah persamaan penurunan dan batalkan dua elektron:

2Fe²⁺ + Cl₂ → 2Fe³⁺ + 2Cl⁻

Semak cas: sebelah kiri 2 × (+2) + 0 = +4; sebelah kanan 2 × (+3) + 2 × (−1) = +6 − 2 = +4. Cas mengimbang, jadi persamaan itu betul.

Persamaan setengah pada elektrod

Kemahiran yang sama menulis tindak balas pada elektrod semasa elektrolisis, yang banyak diperiksa. Pada katod (penurunan), ion positif menerima elektron:

2H⁺ + 2e⁻ → H₂ atau Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

Pada anod (pengoksidaan), ion negatif hilang elektron:

2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ atau 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻

Menghafal setengah persamaan piawai ini bermakna anda boleh menulis tindak balas elektrod terus dalam peperiksaan. Ion mana yang dinyahcas bergantung pada siri elektrokimia dan keadaannya.

Semakan yang menangkap kesilapan

• Atom mengimbang di kedua-dua belah setiap setengah persamaan.
• Cas mengimbang, jumlah cas sama di kiri dan kanan.
• Elektron terbatal sepenuhnya apabila setengah persamaan ditambah; jika ada baki, anda terlupa menskala.
• Nombor pengoksidaan bergerak dengan munasabah, naik bagi spesies teroksida, turun bagi yang terturun.

Berlatih sehingga automatik

Redoks ialah kaedah, bukan ujian ingatan, jadi latihnya. Tulis dua setengah persamaan, skala elektron, tambah dan batalkan, empat gerak yang sama setiap kali. Mula dengan penyesaran dan tindak balas elektrod, kemudian bina kepada agen pengoksidaan dan penurun. Jika menskala elektron atau memberi nombor pengoksidaan terus mengelirukan, itu perkara yang cepat diperbaiki dengan guru, kelas satu-ke-satu dalam talian kami berjalan dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dengan percubaan satu jam berbayar; lihat cara ia berjalan jika anda mahu redoks dilatih dengan soalan Kertas 2 sebenar.