موازنة تفاعلات التأكسد والاختزال

موازنة تفاعلات التأكسد والاختزال
المعادلة الكيميائية الموزونة :
لكي تكون المعادلة موزونة يجب أن تحقق شرطين هما :
1- قانون حفظ المادة : يجب أن يكون عدد ذرات المواد المتفاعلة والناتجة متماثلاً
2- قانون حفظ الشحنة الكهربائية : يجب أن يكون مجموع الشحنات الكهربائية الظاهرة على المواد المتفاعلة مساوياً لمجموع الشحنات الكهربائية الظاهرة على المواد الناتجة.

المعادلة الكيميائية الموزونة : هي المعادلة التي تحقق قانوني حفظ المادة وحفظ الشحنة الكهربائية.
مثال : المعادلة هي معادلة غير موزونة ، لماذا ؟
لأنها لم تحقق قانون حفظ الشحنة الكهربائية .

سؤال : يتأكسد العنصر X عند وضعه في محلول يحتوي على أيونات Ag وفق المعادلة الموزونة التالية :

ما مقدار شحنة الأيون Xn+iI
الإجابة : +2
موازنة معادلات التأكسد والإختزال بطريقة المحاولة والخطأ :
توازن معادلات التأكسد والاختزال بطريقة المحاولة والخطأ لتفاعلات التأكسد والإختزال البسيطة.

مثال : زن معادلة التفاعل بطريقة المحاولة والخطأ ؟
الحل :
بمجرد النظر نلاحظ أنه يلزم ضرب NaCl , Na في (2) لتصبح المعادلة موزونة . وبالتالي :

سؤال : زن معادلتي التفاعل الآتيتين بطريقة المحاولة والخطأ :
1)
2)

لا تصلح طريقة المحاولة والخطأ للتفاعلات الأكثر تعقيداً لذا توزن المعادلات بطريقة نصف التفاعل.
الإجابة :
1)
2)
توزن معادلة التأكسد والاختزال التي لا تحتوي على أكسجين بالخطوات الآتية :
1- أكتب نصفي تفاعل التأكسد والاختزال بصورة مستقلة.
2- قم بإجراء الخطوتين الآتيتين على كل نصف :
أ – زن ذرات العناصر. ب- زن الشحنات بإضافة إلكترونات.
3- ساوي عدد إلكترونات نصف تفاعل التأكسد بعدد إلكترونات نصف تفاعل الاختزال بالضرب التبادلي إن لزم الأمر.
4- اجمع نصفي التفاعلين المتساويين في عدد الإلكترونات ( اختصر الإلكترونات من الطرفين ) .
5- تحقق من صحة الموازنة بواسطة قانوني حفظ الشحنة الكهربائية وحفظ المادة.موازنة المعادلات بطريقة نصف التفاعل ( أيون – إلكترون ) :

مثال : وازن المعادلة الآتية بطريقة نصف التفاعل :


الحل :
نصف التفاعل التأكسد

موازنة الذرات

2- موازنة الشحنات


لذا يجب إضافة (3) الكترونات إلى اليسار

نصف التفاعل الاختزال

1- موازنة الذرات


2- موازنة الشحنات


لذا يجب إضافة الكترون إلى اليمين


وبناءً على ما سبق ، نضرب نصف تفاعل الألومنيوم في ( 1 ) ونصف تفاعل الفضة في ( 3 ) ثم نجمع النصفين:

وللتحقق من صحة الموازنة :

+

+

1×(صفر) + 3×(+1) 1×(+3) + 3×صفر
+3 +3
إذا ً : المعادلة موزونة لأنها حققت قانوني حفظ المادة وحفظ الشحنات الكهربائية.
سؤال : وازن معادلة التفاعل التالية بطريقة نصف التفاعل :

إجابة السؤال :

خطوات موازنة التفاعلات في الوسط الحمضي بطريقة نصف التفاعل :
توزن معادلة التأكسد والاختزال التي تتم في وسط حمضي بالخطوات الآتية :
1- اقسم المعادلة إلى نصفين يدل أحدهما على التأكسد والآخر على الاختزال.
2- قم بإجراء الخطوات الآتية على كل نصف :
أ - وازن ذرات العناصر ما عدا الأكسجين والهيدروجين.
ب- وازن ذرات الأكسجين بإضافة عدد من جزيئات الماء إلى الطرف الذي يعاني نقصاً في ذرات الأكسجين.

ج- وازن ذرات الهيدروجين إلى الطرف الذي يعاني نقصاً في ذرات الهيدروجين بإضافة عدد من أيونات H
د- وازن الشحنات الكهربائية بإضافة عدد من الإلكترونات لأحد طرفي المعادلة بحيث يصبح المجموع الجبري للشحنات على طرفي المعادلة متساوٍ.
3- اجعل عدد الإلكترونات المفقودة في نصف تفاعل التأكسد مساوياً لعدد الإلكترونات المكتسبة في نصف تفاعل الاختزال بالضرب التبادلي إن لزم الأمر.
4- اجمع نصفي التفاعل ( اختصر الإلكترونات من الطرفين، ويمكن اختصار الماء وأيونات الهيدروجين).
5- تحقق من صحة الموازنة بموازنة الذرات والشحنات.
مثال : وازن المعادلة والتي تتم في وسط حمضي :
الحل :
نصف تفاعل الاختزال

- موازنة الذرات

موازنة الأكسجين بإضافة الماء

موازنة الهيدروجين بإضافة +H

موازنة الشحنات
+  +
7 صفر1(-2) +14(+1) 2(+3) +
 +6 +12
لذلك يجب إضافة 6 إلكترونات إلى الطرف اليسار

نصف تفاعل التأكسد

موازنة الشحنات

لذلك يجب إضافة الكترون إلى الطرف الأيمن
وبناءً على ما سبق ، نضرب نصف الاختزال في (1) ونصف تفاعل التأكسد في (6)

و بالجمع
التحقق من موازنة الشحنات
+ + + + + +
7(صفر) +6(+3) + 2 ( +3 ) 6 ( +2 ) + 14 ( +1 ) + 1 ( - 2 )
+24
: خطوات موازنة التفاعلات في الوسط القاعدي بطريقة نصف التفاعل

وازن- أقسم المعادلة إلى نصفين يدل أحدهما على التأكسد والآخر على الاختزال.
2- قم بإجراء الخطوات الآتية على كل نصف :
أ - وازن ذرات العناصر ما عدا الأكسجين والهيدروجين.
ب- وازن ذرات الأكسجين بإضافة عدد من جزيئات الماء إلى الطرف الذي يعاني نقصاً في ذرات الأكسجين.
ج- وازن ذرات الهيدروجين إلى الطرف الذي يعاني نقصاً في ذرات الهيدروجين بإضافة عدد من أيونات +H
د- وازن الشحنات الكهربائية بإضافة عدد من الإلكترونات لأحد طرفي المعادلة بحيث يصبح المجموع الجبري للشحنات على طرفي المعادلة متساوٍ.
3- اجعل عدد الإلكترونات المفقودة في نصف تفاعل التأكسد مساوياً لعدد الإلكترونات المكتسبة في نصف تفاعل الاختزال بالضرب التبادلي إن لزم الأمر.
4- اجمع نصفي التفاعل ( اختصر الإلكترونات من الطرفين، ويمكن اختصار الماء وأيونات الهيدروجين).
5- تحقق من صحة الموازنة بموازنة الذرات والشحنات. المعادلة كما لو كانت في وسط حمضي :
أضف أيونات -OH بعدد أيونات +H إلى طرفي المعادلة .
إجمع أيوني OH- , H+I على شكل جزيئات ماء .
احذف جزيئات الماء الزائدة من طرفي المعادلة ، وإذا كانت في نفس الاتجاه تجمع .
تحقق من صحة الموازنة ، بموازنة الذرات والشحنات الكهربائية .

مثال : وازن معادلة التفاعل الآتي بطريقة نصف التفاعل علماً بأن التفاعل يتم في وسط قاعدي :

تأكسد بنفسك أن مجموع الشحنات على طرفي المعادلة = +5