Metoda iono-electronică

Conform acestei metode deplasarea electronilor de la un atom sau ion la alt atom sau ion precaută luîndu-se în consideraţie şi reacţia mediului (acid, neutru sau bazic), în care parcurge reacţia. La alcătuirea egalităţilor proceselor de oxidare şi reducere pentru egalarea numărului atomilor de hidrogen şi oxigen se adaugă (în dependenţă de reacţia mediului) ori molecule de H₂O şi H⁺ (dacă mediul este acid), ori molecule de H₂O şi OH^- (dacă mediul este bazic). Prin urmare în partea dreaptă a ecuaţiei iono-electronice la produsele reacţiei se scriu ioni de hidrogen şi molecule de apă (mediul acid ) ori ionul de hidroxid şi moleculele de apă (în mediul bazic).

Trebuie de avut în vedere că aplicarea acestei metode reieşind din compoziţia ionilor real existenţi în soluţie, iar substanţele, care au un grad de disociaţie mic sînt greu solubile.

Să precăutăm semireacţia de oxidare. Molecula de FeS₂ se transformă în cationul Fe³⁺ (în soluţia Fe(NO₃)₃ disociază complet în ioni ; hidrolizi acestei săruri nu se ia în consideraţie) şi în doi ioni de SO₄^2- (la disocierea H₂SO₄):

FeS₂ = Fe³⁺ + 2SO₄^2-.

Pentru a egala ionii de oxigen în partea stîngă a ecuaţiei se adaugă 8 molecule de H₂O, iar în partea dreaptă 16 H⁺ (mediu acid):

FeS₂ + 8H₂O = Fe³⁺ + 2SO₄^2- +16H⁺.

Egalăm sarcinile din ambele părţi ale ecuaţiei. Sarcina părţii stîngi este egală cu zero, iar dreapta - +15 (+3+2(-2)+16), reiese că molecula de FeS₂ trebuie să cedeze 15 electroni.

FeS₂ + 8H₂O – 15e^- = Fe³⁺ + 2SO₄^2- +16H⁺.

Acum precăutăm semireacţia de reducere NO₃^- = NO. Pentru a egala atomii de oxigen, la partea stîngă adăugăm 4H⁺ (mediul acid), iar în partea dreaptă –2 molecule de H₂O:

NO₃^- + 4H⁺ = NO + 2H₂O.

Pentru a egala sarcinile (în partea stîngă +3, în cea dreaptă zero) în partea stîngă adăugăm 3 electroni :

NO₃^- + 4H⁺ + 3e^- =NO + 2H₂O

În definitiv obţinem :

1. F eS₂ + 8H₂O – 15e^- = Fe³⁺ + 2SO₄^2- + 16H⁺,

5 NO₃^- + 4H⁺ + 3e^- =NO + 2H₂O,

F eS₂ + 5NO₃^- + 2OH^- + 8H₂O = Fe³⁺ + 16H⁺ + 2SO₄^2- + 5NO↑ + 10H₂O.

În ambele părţi ale ecuaţiei reducem cîte 16H⁺ şi 8H₂O şi atunci vom obţine ecuaţia ionic prescurtată a ROR:

FeS₂ + 5NO₃^- + 4H⁺= Fe³⁺ + 2SO₄^2- + 5NO↑ + 2H₂O.

Pentru a obţine ecuaţia în stare moleculară în partea dreaptă adăugăm la Fe³⁺ 3 atomi de NO₃^-, iar la 2SO₄^2- - 4H⁺. Aceeaşi cantitate de ioni adăugăm şi în partea stîngă a ecuaţiei. În rezultat obţinem:

FeS₂ + 8HNO_3(conc.) = Fe(NO₃)₃ + 2H₂SO₄ + 5NO↑+ 2H₂O.

Comparăm ambele metode, observăm că prima metodă este mai simplă, iar metoda a doua corespunde sensului chimic al reacţiei şi se ia în consideraţie mediul, în care parcurge reacţia.

3. Reacţiile de oxido-reducere

3.1. Aparate şi reactive: biurete, eprubete, pahare, diferite substanţe chimice.

3.2. Metodica efectuării experimentului.

3.2.1. O bucăţică de sodiu metalic se introduce într-un pahar cu apă, unde în prealabil s-au adăugat 1-2 picături de fenolftalină.

3.2.2. Într-o eprubetă se toarnă 1-2 ml soluţie de KMnO₄ şi se adaugă tot atît acid clorhidric.

3.2.3. În 4 eprubete se toarnă cîte 2-3 ml de soluţie KMnO₄ de diferite concentraţii şi culori: roz- pal, roz, violet, violet închis. În fiecare eprubetă adăugaţi 2-3 ml de soluţie Na₂SO₃.

3.2.4. Turnaţi într-o eprubetă 2-3 ml soluţie de KMnO₄ (culoarea roză). Adăugaţi mai întîi soluţie de KOH, apoi soluţie de Na₂SO₃.

3.2.5. Turnaţi într-o eprubetă 2-3 ml soluţie de KMnO₄ acidulaţi-o cu H₂SO₄ şi adăugaţi 2-3 ml soluţie de Na₂SO₃.

3.2.6. În 6 eprubete turnaţi cîte 2-3 ml soluţie de K₂Cr₂O₇, acidulaţi-le cu H₂SO₄, şi adăugaţi în fiecare eprubetă consecutiv cîte 1-2 ml de soluţie Na₂SO₃, FeSO₄, KI, KCNS, C₂H₅OH, C₁₂H₂₂O₁₁.

3.2.7. În 3 eprubete turnaţi cîte 1-2 ml soluţie de KMnO₄ şi adăugaţi 1-2 ml soluţie de H₂SO₄, KOH, KI. Apoi în fiecare eprubetă adăugaţi cîte 2-3 ml soluţie de H₂O₂.

3.3. Rezultatele experimentelor, prelucrarea şi analiza lor

Pentru toate experinţele alcătuiţi ecuaţiile ROR în formă moleculară, ionică completă şi prescurtată. Indicaţi oxidantul şi reducătorul precum şi semnele caracteristice ale mersului reacţiilor.

3.4. Concluzie. Generalizaţi principiile petrecerii ROR.