Cara menulis setengah persamaan untuk elektrolisis

Setengah persamaan menunjukkan apa yang berlaku kepada ion di setiap elektrod semasa elektrolisis, dan pemeriksa SPM meminta ia berulang kali dalam bab keseimbangan redoks. Pelajar hilang markah bukan kerana kimianya dalam, tetapi kerana mereka tertinggal elektron, meletakkannya di sebelah yang salah, atau lupa mengimbangkan cas. Panduan ini memberi anda kaedah yang boleh diharap supaya setiap setengah persamaan yang anda tulis betul, katod dan anod, lebur atau akueus.

Dahulu, apa itu setengah persamaan

Elektrolisis ialah proses redoks yang terbahagi merentas dua elektrod. Di katod (elektrod negatif) ion positif menerima elektron, itu penurunan. Di anod (elektrod positif) ion negatif kehilangan elektron, itu pengoksidaan. Setengah persamaan hanyalah persamaan bagi salah satu daripada dua peristiwa itu. Petua ingatan lama masih berfungsi: OIL RIG, Oxidation Is Loss (pengoksidaan ialah kehilangan), Reduction Is Gain (penurunan ialah penerimaan) elektron. Jadi setengah persamaan katod ada elektron di kiri (ditambah), dan setengah persamaan anod ada elektron di kanan (dibuang).

Panduan ini menganggap anda sudah tahu ion mana yang dinyahcas di setiap elektrod. Menentukan itu ialah kemahiran berasingan, peraturan nyahcas terpilih, yang kami liputi dalam panduan pasangan kami tentang meramal hasil elektrolisis.

Kaedah empat langkah

Guna rutin yang sama setiap kali:

1. Tulis ion dan hasilnya, dengan ion di sebelah yang betul. Di katod ion logam atau H⁺ menjadi atom atau molekul neutral. Di anod ion bukan logam menjadi atom atau molekul neutral.
2. Imbangkan atom dahulu, abaikan cas seketika.
3. Tambah elektron (e⁻) untuk menjadikan jumlah cas sama di kedua-dua belah. Kira cas di kiri dan di kanan, dan tambah elektron secukupnya untuk mengimbangkannya.
4. Semak sebelahnya. Katod = penurunan = elektron di kiri. Anod = pengoksidaan = elektron di kanan. Jika elektron anda mendarat di sebelah yang salah, anda telah membuat kesilapan di suatu tempat.

Contoh katod

Ion logam mudah. Ion plumbum(II) diturunkan kepada logam plumbum:

Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb

Ion plumbum membawa cas 2+, jadi ia perlukan dua elektron untuk menjadi atom neutral. Cas di kiri ialah (2+) + (2−) = 0, sepadan dengan Pb neutral di kanan.

Ion bercas satu. Ion natrium perlukan hanya satu elektron setiap satu:

Na⁺ + e⁻ → Na

Hidrogen daripada larutan akueus. Apabila hidrogen dinyahcas, dua ion H⁺ bergabung dan menerima dua elektron membentuk satu molekul H₂:

2H⁺ + 2e⁻ → H₂

Perhatikan angka 2 di hadapan H⁺, anda perlukan dua ion hidrogen untuk membina satu molekul, dan oleh itu dua elektron. Anda boleh lihat ini bertindak dalam elektrolisis larutan akueus.

Contoh anod

Di anod elektron keluar, jadi ia duduk di kanan.

Ion halida. Ion bromida dioksidakan kepada bromin:

2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻

Dua ion bromida masing-masing menyerahkan satu elektron, jadi dua elektron dibebaskan sambil mereka berpasangan menjadi molekul Br₂. Klorida berkelakuan sama: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻.

Ion hidroksida memberi oksigen. Apabila oksigen dihasilkan dalam larutan akueus, ion hidroksida dinyahcas:

4OH⁻ → 2H₂O + O₂ + 4e⁻

Yang ini nampak menakutkan tetapi mengikut peraturan yang sama: empat ion hidroksida membawa jumlah cas 4−, jadi empat elektron mesti dibebaskan untuk meninggalkan air neutral dan oksigen di kanan. Imbangkan atom O dan H dahulu (4 O dan 4 H di kiri; 2 H₂O memberi 4 H dan 2 O, tambah O₂ memberi 2 O lagi), kemudian tambah empat elektron untuk mengimbangkan cas.

Anod logam yang larut. Jika anod ialah kuprum dan bukan karbon lengai, kuprum itu sendiri dioksidakan:

Cu → Cu²⁺ + 2e⁻

Atom logam kehilangan dua elektron dan masuk ke dalam larutan sebagai ion. Inilah tindak balas di sebalik penyaduran elektro dan penulenan kuprum.

Menggabungkan setengah persamaan menjadi persamaan keseluruhan

Untuk mendapat persamaan ion penuh, buat elektron saling membatal. Ambil plumbum(II) bromida lebur:

• Katod: Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb
• Anod: 2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻

Kedua-duanya melibatkan dua elektron, jadi tambah sahaja dan batalkan 2e⁻ di setiap belah:

Pb²⁺ + 2Br⁻ → Pb + Br₂

Anda boleh menjejak seluruh proses ini dalam elektrolisis sebatian lebur. Apabila bilangan elektron berbeza, darabkan satu atau kedua-dua setengah persamaan sehingga ia sepadan sebelum menambah, tepat seperti mencari gandaan sepunya terkecil.

Kesilapan yang meragut markah

Empat silap menyumbang kepada kebanyakan markah yang hilang. Meninggalkan elektron terus, setengah persamaan tanpa e⁻ sentiasa salah. Meletakkannya di sebelah yang salah, ingat penurunan (katod) menambahnya di kiri. Cas tidak seimbang, sentiasa jumlahkan cas di setiap belah selepas menambah elektron. Dan lupa pekali, seperti menulis H⁺ + e⁻ → H dan bukan 2H⁺ + 2e⁻ → H₂, kerana hidrogen dan halogen wujud sebagai molekul dwiatom.

Tuliskan setengah persamaan katod dan anod bagi plumbum bromida, larutan natrium klorida dan larutan kuprum(II) sulfat sehingga coraknya automatik. Jika anda mahu seorang guru menyemak cas dan bilangan elektron anda baris demi baris dan membetulkan langkah tepat yang anda silap, kelas dalam talian satu-ke-satu kami bersama guru Kimia SPM kami yang berpengalaman dibina untuk itu, dari RM50 sejam dengan pelajaran percubaan satu jam berbayar.