cz|en|

Oxidačno- redukčné (redoxné) rovnice

Redoxné rovnice sú chemické rovnice redoxných reakcií. Pri redoxných reakciách dochádza k zmene oxidačných čísiel atómov, preto je znalosť chemického názvoslovia a pravidiel určovania oxidačného čísla nevyhnutným predpokladom na úspešné riešenie redoxných rovníc.

Redukcia je proces, pri ktorom atóm znižuje svoje oxidačné číslo. Oxidácia je proces, pri ktorom atóm zvyšuje svoje oxidačné číslo. Zmena oxidačného čísla nastáva skutočným alebo formálnym odovzdávaním elektrónov (oxidácia), resp. prijímaním elektrónov (redukcia; elektróny majú záporný elektrický náboj, preto sa ich prijímaní oxidačné číslo znižuje).

Redukovadlo je reaktant, ktorý spôsobí redukciu iného reaktantu (aspoň jeden atóm redukovadla zvyšuje svoje oxidačné číslo). Oxidovadlo je reaktant, ktorý spôsobuje oxidáciu iného reaktantu (aspoň jeden atóm oxidovadla znižuje svoje oxidačné číslo).

Čiastková chemická rovnica vyjadruje len oxidáciu alebo len redukciu; v elektrochémii sa jej hovorí aj článková chemická rovnica.

Pri riešení redoxných rovníc dodržiavame všeobecné pravidlá na výpočet stechiometrických koeficientov používame nasledovný postup:

  • Zistíme oxidačné čísla všetkých atómov v rovnici.
  • Napíšeme čiastkovú chemickú rovnicu oxidácie a čiastkovú chemickú rovnicu redukcie.
  • Matematicky upravíme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie tak, aby bolo zachované pravidlo bilancie počtu elektrónov.
  • Obe čiastkové chemické rovnice sčítame a upravíme, pričom získame skrátenú redoxnú rovnicu (SRR).
  • Získané počty atómov zohľadníme v chemickej rovnici pomocou stechiometrických koeficientov.
  • Na základe pravidla bilancie počtu atómov priradíme stechiometrické koeficienty látkam obsahujúcim atómy, ktoré nezmenili oxidačné číslo.
  • Ak ide o iónovú redoxnú rovnicu, na zistenie stechiometrických koeficientov využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel.


Jednoduché disproporcionačné a symproporcionačné redoxné chemické reakcie sú také chemické reakcie, pri ktorých sa mení oxidačné číslo atómov len jedného prvku; inak sa ničím nelíšia od ostatných redoxných reakcií.

Redoxné chemické rovnice, ktorých reaktanty obsahujú atómy daného prvku s jedným oxidačným číslom a produkty obsahujú atómy toho istého prvku s rozličnými oxidačnými číslami, nazývame disproporcionačné rovnice. Napríklad:

3ReVIF6 + 10H2O → 2HReVIIO4 + ReIVO2 + 18HF

redox1 

Redoxné chemické rovnice, ktorých reaktanty obsahujú atómy daného prvku s rozličnými oxidačnými číslami a produkty obsahujú atómy toho istého prvku len s jedným oxidačným číslom, nazývame symproporcionačné rovnice. Napríklad:

NIVO2 + NIIO + 2NaOH → 2NaNIIIO2 + H2O

redox2


1.Vyrovnajte oxidačno-redukčnú rovnicu:

oxidacno-redukcne-rovnice-1z.gif

Riešenie:

Prvým krokom je určenie oxidačných stupňov atómov prvkov v každej zlúčenine:

 oxidacno-redukcne-rovnice-1r1.gif

Oxidačné čísla teda menia iba jód a kyslík. Napíšeme pre ne polreakcie, t.j. reakcie v ktorých vystupujú iba daný oxidujúci/ redukujúci sa prvok a elektróny.

Oxidácia:

 oxidacno-redukcne-rovnice-1r2.gif

Redukcia:

 2IV +10e- -------> 2I0


Následne vynásobíme rovnice tak, aby sa počty elektrónov vyrovnali:

 oxidacno-redukcne-rovnice-1r4.gif


A rovnice spočítame:

 oxidacno-redukcne-rovnice-1r5.gif

Takto získané koeficienty dosadíme do pôvodne rovnice a dorátame počet ostatných prvkov tak, aby sme dodržali zákon zachovania počtu atómov toho istého prvku. Výsledná rovnica má tvar:


 oxidacno-redukcne-rovnice-1r6.gif


2.Doplňte stechimetrické koeficienty v redoxnej rovnici:

oxidacno-redukcne-rovnice-2z.gif

Riešenie:

Najpr je potrebné určít oxidačné čísla atómov všetkých reaktantov a produktov:

oxidacno-redukcne-rovnice-2r1.gif 

Môžeme si všímnúť, že jedine arzén, síra a dusík menia svoje oxidačné čísla. Pre tieto dva prvky napíšeme tzv. polreakcie, v ktorých zaznačíme aj počet vymieňaných elektrónov.

Rovnice oxidácie:

oxidacno-redukcne-rovnice-2r2.gif

(na jeden arzén treba 2 elektróny)

oxidacno-redukcne-rovnice-2r3

(na jednu síru treba 8 elektrónov)

Rovnica redukcie:

oxidacno-redukcne-rovnice-2r4.gif


Ďalším krokom je úprava počtu vymieňaných elektrónov tak, aby sa menil rovnaký počet pri oxidáciách ako pri redukciách- teda pri všetkých troch polreakciách sa bude vymieňať 28 elektrónov. 24+4= 28 elektrónov pri oxidácii, toľko treba aj pri redukcii, preto

 oxidacno-redukcne-rovnice-2r5

a teda

 oxidacno-redukcne-rovnice-2r6

Stechiometrické koeficienty z polreakcií doplníme do rovnice a dopočítame ostatné prvky. Výsledná rovnica má tvar:

 oxidacno-redukcne-rovnice-2r7.gif 


3. Vyčíslite nasledujúce redoxné rovnice:

oxidacno-redukcne-rovnice-3z.gif

Riešenie:

  • a) 3,4,3,4,2
  • b) 5,2,5,1,6
  • c) 2,11,11,6,2,11,8
  • d) 1,1,2,1,2,2
  • e) 4,11,2,8
  • f) 3,10,2,1,18
  • g) 5,1,6,3,3
  • h) 1,1,1,2
  • i) 3,6,1,5,3


4.Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

Cr + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + H2

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov chrómu a vodíka:

Cr0 + HI2SVIO–II4 →CrIII2(SVIO–II4)3 + H02

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Cr0 – 3e → CrIII (oxidácia)

HI + 1e → H0 (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme tromi:

Cr0 – 3e → CrIII

3HI + 3e → 3H0

Počet prijatých a odovzdaných elektrónov je rovnaký. Od tejto chvíle môžeme robiť len rovnaké matematické operácie s oboma čiastkovými chemickými rovnicami súčasne, aby sa počet prijatých a odovzdaných elektrónov rovnal. Tomuto problému sa vyhneme tým, že obe čiastkové chemické rovnice sčítame a upravíme:

Cr0 – 3e → CrIII

3HI + 3e 3H0                                              

Cr0 – 3e + 3HI + 3e→CrIII + 3H0

Po úprave:

Cr0 + 3HI → CrIII + 3H0

Táto chemická rovnica predstavuje skrátenú formu pôvodnej redoxnej rovnice a vyjadruje podstatu redoxného chemického deja (SRR). Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Keďže na ľavej strane rovnice máme mať tri atómy vodíka, pred vzorec H2SO4 by sme museli dať zlomok. Rovnaký problém by sme s vodíkom mali aj na pravej strane rovnice. Preto SRR vynásobíme dvomi:

2Cr0 + 6HI → 2CrIII + 6H0

Na ľavej strane rovnice máme mať dva atómy chrómu, preto pred Cr dáme koeficient 2. Na pravej strane rovnice máme mať tiež dva atómy chrómu, ale tie sú už zabezpečené stechiometrickým indexom 2 vo vzorci Cr2(SO4)2, takže táto látka bude mať koeficient 1:

2Cr + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + H2


5. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

Ca3(PO4)2 + SiO2 + C → P4 + CaSiO3 + CO

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov fosforu a uhlíka:

CaII3(PVO–II4)2 + SiIVO–II2 + C0 P04 + CaIISiIVO–II3 + CIIO–II

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

C0 – 2e CII (oxidácia)

PV + 5e P0 (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi:

5C0 – 10e 5CII

2PV + 10e 2P0

Počet prijatých a odovzdaných elektrónov je rovnaký. Od tejto chvíle môžeme robiť len rovnaké matematické operácie s oboma čiastkovými chemickými rovnicami súčasne, aby sa počet prijatých a odovzdaných elektrónov rovnal, preto obe čiastkové chemické rovnice sčítame a dostaneme SRR:

5C0 – 10e 5CII

2PV + 10e 2P0                                                           

5C0 – 10e + 2PV + 10e 5CII + 2P0

po úprave:

5C0 + 2PV 5CII + 2P0

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na pravej strane rovnice máme mať podľa SRR dva atómy fosforu s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený štvoratómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

10C0 + 4PV 10CII + 4P0

Na ľavej strane rovnice máme mať štyri atómy fosforu, preto pred Ca3(PO4)2 dáme koeficient 2. Na pravej strane rovnice máme mať tiež štyri atómy fosforu, ale tie sú už zabezpečené stechiometrickým indexom 4 vo vzorci P4, takže táto látka bude mať koeficient 1:

2Ca3(PO4)2 + SiO2 + C P4 + CaSiO3 + CO

Na oboch stranách rovnice máme mať po desať atómov uhlíka. Preto pred C dáme koeficient 10 a rovnako aj pred vzorec CO:

2Ca3(PO4)2 + SiO2 + 10C P4 + CaSiO3 + 10CO

Ešte chýbajú koeficienty pred SiO2 a CaSiO3. Na ľavej strane rovnice máme 6 atómov vápnika, preto pred CaSiO3 dáme koeficient 6. To však znamená, že aj na ľavej strane rovnice musíme mať 6 atómov kremíka, preto pred SiO2 dáme koeficient 6.

2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C P4 + 6CaSiO3 + 10CO

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (28 = 28). Keďže získané stechiometrické koeficienty (2, 6, 10 = 1, 6, 10) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

6.Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

MnO4 + Fe2+ + H3O+ → Mn2+ + Fe3+ + H2O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov mangánu a železa:

(MnVIIO–II4) + Fe2+ + (HI3O–II)+ Mn2+ + Fe3+ + HI2O–II

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie (oxidačné číslo jednoatómových iónov je totožné s ich nábojovým číslom):

Fe2+ – e Fe3+ (oxidácia)

MnVII + 5e MnII (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi a obe čiastkové chemické rovnice sčítame:

5Fe2+ – 5e 5Fe3+

MnVII + 5e MnII                                                       

5Fe2+ – 5e + MnVII + 5e 5Fe3+ + MnII

Po úprave získame SRR:

5Fe2+ + MnVII 5Fe3+ + MnII

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Keďže na ľavej aj pravej strane rovnice máme mať po päť atómov železa, pred vzorce iónov Fe2+ a Fe3+ dáme koeficient 5.

MnO4 + 5Fe2+ + H3O+ Mn2+ + 5Fe3+ + H2O

Koeficient MnO4 a Mn2+ musí byť 1, čo už je splnené. Zostávajú nám dve látky v rovnici, ktoré nemajú koeficienty: reaktant – oxóniový katión a produkt – voda. Keďže ide o iónovú rovnicu, využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel. Na pravej strane rovnice už majú koeficienty všetky ióny; súčet nábojových čísiel na pravej strane rovnice je 1 · 2 + 5 · 3 + 1 · 0 = 17. Na ľavej strane rovnice máme mať tiež súčet nábojových čísiel 17, zatiaľ tam však máme (okrem H3O+): 1 · (–1) + 5 · 2 = 9. Tento súčet potrebujeme zvýšiť o 8, preto koeficient pred H3O+ bude 8:

MnO4 + 5Fe2+ + 8H3O+ Mn2+ + 5Fe3+ + H2O

(Na výpočet stechiometrického koeficienta pre H3O+ sme mohli využiť pravidlo bilancie nábojových čísiel aj vo forme rovnice, v ktorej koeficient pre H2O označíme y a koeficient pre H3O+ označíme x. Platí: 1 · (–1) + 5 · 2 + x · 1 = 1 · 2 + 5 · 3 + y · 0. Z rovnice vyplýva, že x = 8.)

Na ľavej strane rovnice máme 8 · 3 = 24 atómov vodíka, preto pred H2O na pravej strane rovnice musíme dať koeficient 12:

MnO4 + 5Fe2+ + 8H3O+ Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (12 = 12). Keďže získané stechiometrické koeficienty (1, 5, 8 = 1, 5, 12) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

7. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov medi a dusíka:

Cu0 + HINVO–II3 CuII(NVO–II3)2 + NIVO–II2 + HI2O–II

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Cu0 – 2e CuII (oxidácia)

NV + e NIV (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a obe čiastkové chemické rovnice sčítame:

Cu0 – 2e CuII

2NV + 2e 2NIV                                           

Cu0 – 2e + 2NV + 2e CuII +2NIV

a po úprave získame SRR:

Cu0 + 2NV CuII +2NIV

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na oboch stranách rovnice máme mať jeden atóm medi, teda koeficient pred Cu a Cu(NO3)2 bude 1. Na pravej strane rovnice máme mať dva atómy dusíka s oxidačným číslom IV, preto pred NO2 dáme koeficient 2:

Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O

Na ľavej strane rovnice máme mať dva atómy dusíka s oxidačným číslom V, ale pred HNO3 nemôžeme dať koeficient 2, pretože nie všetky atómy dusíka sa zúčastnili na redoxnom procese. Na pravej strane rovnice máme totiž aj atómy dusíka s nezmeneným oxidačným číslom – v Cu(NO3)2. Preto pred HNO3 musíme dať stechiometrický koeficient, ktorý bude väčší ako ten, ktorý vyplynul z riešenia čiastkových chemických reakcií. Tento koeficient musí zohľadňovať aj redoxný proces aj neredoxný proces. Pred Cu(NO3)2 už máme koeficient 1, z toho vyplýva, že sú v ňom viazané dva atómy dusíka s oxidačným číslom V. Teda pred HNO3 dáme koeficient 4: dva atómy dusíka sa zúčastnili na redoxnom procese, dva nezmenili oxidačné číslo:

Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O

Poslednou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Na ľavej strane rovnice máme 4 atómy vodíka, preto pred H2O dáme koeficient 2:

Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (12 = 12). Keďže získané stechiometrické koeficienty (1, 4 = 1, 2, 2) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.


8. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

KMnO4 + HBr → Br2 + MnBr2 + KBr + H2O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov mangánu a brómu:

KIMnVIIO–II4 + HIBr–I Br02 + MnIIBr–I 2 + KIBr–I + H2O–II

 

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Br–I – 1e Br0 (oxidácia)

MnVII + 5e MnII (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

5Br–I – 5e 5Br0

MnVII + 5e MnII                                                       

5Br–I – 5e + MnVII + 5e= 5Br0 + MnII

a po úprave získame SRR:

5Br–I + MnVII 5Br0 + MnII

Na pravej strane rovnice máme mať podľa SRR päť atómov brómu s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený dvojatómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

10Br–I + 2MnVII 10Br0 + 2MnII

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na oboch stranách rovnice máme mať po dva atómy mangánu, teda koeficient pred KMnO4 a MnBr2 bude 2:

2KMnO4 + HBr Br2 + 2MnBr2 + KBr + H2O

Zároveň na ľavej strane máme mať desať atómov brómu s oxidačným číslom –I, ale pred HBr nemôžeme dať koeficient 10. Na pravej strane rovnice sa totiž vyskytujú aj atómy brómu s nezmeneným oxidačným číslom –I. Teda koeficient pred HBr musí byť väčší ako 10. Na pravej strane rovnice máme mať 10 atómov brómu s oxidačným číslom 0, preto pred Br2 dáme koeficient 5:

2KMnO4 + HBr 5Br2 + 2MnBr2 + KBr + H2O

Na ľavej strane rovnice máme dva atómy draslíka, preto pred KBr dáme koeficient 2:

2KMnO4 + HBr 5Br2 + 2MnBr2 + 2KBr + H2O

Keďže na pravej strane rovnice už máme koeficienty pred všetkými látkami obsahujúcimi bróm, zistíme že na pravej strane je 16 atómov brómu, preto pred HBr dáme koeficient 16:

2KMnO4 + 16HBr 5Br2 + 2MnBr2 + 2KBr + H2O

Koeficient 16 pred KBr zároveň znamená, že 10 atómov brómu sa zúčastnilo na redoxnej reakcii a zvyšných šesť zostalo nezmenených. Na ľavej strane rovnice máme tiež 16 atómov vodíka, preto na pravej strane rovnice dáme pred H2O koeficient 8:

2KMnO4 + 16HBr 5Br2 + 2MnBr2 + 2KBr + 8H2O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (8 = 8). Keďže získané stechiometrické koeficienty (2, 16 = 5, 2, 2, 8) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.


9. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

ReF6 + H2O → HReO4 + ReO2 + HF

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómu rénia:

ReVIF–I6 + HI2O–II HIReVIIO–II4 + ReIVO–II2 + HIF–I

Ide o disproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

ReVI – 1eReVII (oxidácia)

ReVI + 2e ReIV (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

2ReVI – 2e 2ReVII

ReVI + 2e ReIV                                                          

2ReVI – 2e + ReVI + 2e = 2ReVII + ReIV

Po úprave získame SRR:

3ReVI 2ReVII + ReIV

Zo SRR vyplýva, že na ľavej strane rovnice máme mať tri atómy rénia s oxidačným číslom VI a na pravej strane rovnice dva atómy rénia s oxidačným číslom VII a jeden atóm s oxidačným číslom IV. Do redoxnej rovnice doplníme stechiometrické koeficienty:

3ReF6 + H2O 2HReO4 + ReO2 + HF

Na ľavej strane rovnice mám 18 atómov fluóru, preto pred HF dáme koeficient 18:

3ReF6 + H2O 2HReO4 + ReO2 + 18HF

Jedinou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Na pravej strane máme 2 + 18 = 20 atómov vodíka, preto pred H2O dáme koeficient 10:

3ReF6 + 10H2O 2HReO4 + ReO2 + 18HF

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (10 = 10). Keďže získané stechiometrické koeficienty (3, 10 = 2, 1, 18) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

10.Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

MnO42– + H3O+ → MnO4 + MnO2 + H2O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómu mangánu:

(MnVIO–II4)2– + (HI3O–II)+ (MnVIIO–II 4) + MnIVO–II 2 + HI2O–II

Ide o disproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

MnVI – 1e MnVII (oxidácia)

MnVI + 2e MnIV (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

2MnVI – 2e 2MnVII

MnVI + 2e MnIV                                                                       

2MnVI – 2e + MnVI + 2e 2MnVII + MnIV

a po úprave získame SRR:

3MnVI 2MnVII + MnIV

Zo SRR vyplýva, že na ľavej strane rovnice máme mať tri atómy mangánu s oxidačným číslom VI a na pravej strane rovnice dva atómy mangánu s oxidačným číslom VII a jeden atóm s oxidačným číslom IV. Do redoxnej rovnice doplníme stechiometrické koeficienty:

3MnO42– + H3O+ 2MnO4 + MnO2 + H2O

Zostávajú nám dve látky v rovnici, ktoré nemajú koeficienty: reaktant – oxóniový katión a produkt – voda. Keďže ide o iónovú rovnicu, využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel. Na pravej strane rovnice už má jediný ión koeficient, preto môžeme vypočítať súčet nábojových čísiel: 2 · (–1) + 1 · 0 + 1 · 0 = –2. Na ľavej strane rovnice máme mať tiež súčet nábojových čísiel –2, zatiaľ tam však máme (okrem H3O+): 3 · (–2) = –6. Tento súčet potrebujeme zvýšiť o 4, preto koeficient pred H3O+ bude 4:

3MnO42– + 4H3O+ 2MnO4 + MnO2 + H2O

Na ľavej strane máme 12 atómov vodíka, preto pred H2O dáme koeficient 6:

3MnO42– + 4H3O+ 2MnO4 + MnO2 + 6H2O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (16 = 16). Keďže získané stechiometrické koeficienty (3, 4 = 2, 1, 6) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.


11. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

NO2 + NO + NaOH → NaNO2 + H2O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómu dusíka; jeho symboly podčiarkneme:

NIVO–II2 + NIIO–II + NaIO–IIHI NaINIIIO–II2 + HI2O–II

Ide o symproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

NII – 1e NIII (oxidácia)

NIV + 1e NIII (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov je už rovnaký, čiastkové chemické rovnice sčítame:

NII – 1e NIII

NIV + 1e NIII                                               

NII – 1e + NIV + 1e NIII + NIII

a po úprave získame SRR:

NII + NIV 2NIII

Zo SRR vyplýva, že na pravej strane rovnice máme mať dva atómy dusíka s oxidačným číslom III a na ľavej strane rovnice po jednom atóme dusíka s oxidačným číslom II, resp. IV. Do redoxnej rovnice doplníme stechiometrické koeficienty:

NO2 + NO + NaOH 2NaNO2 + H2O

Na pravej strane rovnice máme dva atómy sodíka, preto pred NaOH dáme koeficient 2:

NO2 + NO + 2NaOH 2NaNO2 + H2O

Jedinou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Na ľavej strane máme 2 atómy vodíka, preto pred H2O musí byť koeficient 1:

NO2 + NO + 2NaOH 2NaNO2 + H2O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (5 = 5). Keďže získané stechiometrické koeficienty (1, 1, 2 = 2, 1) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

12. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

I + IO3 + H3O+ → I2 + H2O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómov jódu; jeho symboly podčiarkneme:

(I–I) + (IVO–II3) + (HI3O–II)+ I02 + HI2O–II

Ide o symproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

I–I – 1e I0 (oxidácia)

IV + 5e I0 (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

5I–I – 5e 5I0

IV + 5e I0                                                         

5I–I – 5e + IV + 5e 5I0 + I0

a po úprave získame SRR:

5I–I + IV 6I0

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Zo SRR vyplýva, že na ľavej strane rovnice máme mať päť atómov jódu s oxidačným číslom –I, preto pred I dáme koeficient 5. Zároveň má byť na ľavej strane jeden atóm jódu s oxidačným číslom V, preto pred IO3 bude koeficient 1. Na pravej strane rovnice má byť šesť atómov jódu s oxidačným číslom 0, preto pred I2 dáme koeficient 3:

5I + IO3 + H3O+ 3I2 + H2O

Zostávajú nám dve látky v rovnici, ktoré nemajú koeficienty: reaktant – oxóniový katión a produkt – voda. Keďže ide o iónovú rovnicu, využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel. Na pravej strane rovnice nemáme žiadne ióny, teda súčet nábojových čísiel látok na pravej strane rovnice je nulový. Také isté číslo musí byť aj na ľavej strane rovnice. Zatiaľ tam však máme (okrem H3O+): 5 · (–1) + 1 · (–1) = –6. Tento súčet potrebujeme zvýšiť o 6, preto koeficient pred H3O+ bude 6:

5I + IO3 + 6H3O+ 3I2 + H2O

Na ľavej strane máme 18 atómov vodíka, preto pred H2O dáme koeficient 9:

5I + IO3 + 6H3O+ 3I2 + 9H2O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (9 = 9). Keďže získané stechiometrické koeficienty (5, 1, 6 = 3, 9) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.


13. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici (Náročnejší príklad pre chemickú olympiádu):

FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla všetkých atómov: atómu železa, síry aj kyslíka:

FeIIS–I2 + O02FeIII2O–II3 + SIVO–II2

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

FeII – 1e → FeIII (oxidácia)

S–I – 5e → SIV (oxidácia)

O0 + 2e → O–II (redukcia)

Keďže železo a síra sa na ľavej strane nachádzajú v tej istej zlúčenine, ich vzájomný pomer vyplývajúci zo stechiometrických indexov musí byť zachovaný. Preto prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme jednotkou, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvojkou a spočítame ich:

FeII – 1e → FeIII

2S–I – 10e 2SIV                                                          

FeII – 1e + 2S–I – 10e → FeIII + 2SIV

Po úprave dostaneme zloženú čiastkovú chemickú rovnicu:

FeII + 2S–I – 11e → FeIII + 2SIV

Zloženú čiastkovú chemickú rovnicu teraz budeme upravovať spoločne s čiastkovou chemickou reakciou týkajúcou sa kyslíka:

FeII + 2S–I – 11e → FeIII + 2SIV

O0 + 2e →O–II

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi, druhú vynásobíme jedenástimi a spočítame ich:

2FeII + 4S–I – 22e → 2FeIII + 4SIV

11O0 + 22e 11O–II                                                                                   

2FeII + 4S–I – 22e + 11O0 + 22e → 2FeIII + 4SIV + 11O–II

Po úprave získame SRR:

2FeII + 4S–I + 11O0 → 2FeIII + 4SIV + 11O–II

Na ľavej strane rovnice máme mať podľa SRR jedenásť atómov kyslíka s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený dvojatómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

4FeII + 8S–I + 22O0 → 4FeIII + 8SIV + 22O–II

Na ľavej strane máme mať 4 atómy železa a osem atómov síry, preto pred FeS2 dáme koeficient 4. Zároveň máme mať na ľavej strane 22 atómov kyslíka, preto pred O2 dáme koeficient 11:

4FeS2 + 11O2 → Fe2O3 + SO2

Na pravej strane rovnice musia byť tiež štyri atómy železa a osem atómov síry, preto pred Fe2O3 dáme koeficient 2 a pred SO2 dáme koeficient 8:

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (22 = 22). Keďže získané stechiometrické koeficienty (4, 11 = 2, 8) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.



14.Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici (Náročnejší príklad pre chemickú olympiádu):

Au + KCN + O2 + H2O → K[Au(CN)2] + KOH

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Keďže kyanidový anión zostáva počas reakcie v podstate nezmenený (len sa koordinuje), nemusíme určovať oxidačné čísla atómu uhlíka a dusíka, ale stačí uvažovať len o nábojovom čísle celého aniónu CN. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov zlata a kyslíka.

Au0 + KICN + O02 + HI2O–II → KI[AuI(CN)2] + KIO–IIHI

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Au0 – 1e → AuI (oxidácia)

O0 + 2e → O–II (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

2Au0 – 2e → 2AuI

O0 + 2e → O–II

2Au0 – 2e + O0 + 2e → 2AuI + O–II

a po úprave získame SRR:

2Au0 + O0 → 2AuI + O–II

Na ľavej strane rovnice máme mať podľa SRR dva atómy kyslíka s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený dvojatómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

4Au0 + 2O0 → 4AuI + 2O–II

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na oboch stranách rovnice máme mať po štyri atómy zlata, teda koeficient pred Au a K[Au(CN)2] bude 4.

4Au + KCN + O2 + H2O → 4K[Au(CN)2] + KOH

Zároveň na ľavej strane máme mať dva atómy kyslíka s oxidačným číslom 0, čo je už zabezpečené koeficientom 1 pred O2. Na pravej strane rovnice nemôžeme dať koeficient 2 pred KOH, pretože obsahuje nie len tie atómy kyslíka, ktoré sa zúčastnili na redoxnej reakcii, ale aj tie, ktoré ako reaktant obsahovala voda. Keďže na pravej strane rovnice máme osem kyanidových aniónov, pred KCN dáme koeficient 8:

4Au + 8KCN + O2 + H2O → 4K[Au(CN)2] + KOH

Na ľavej strane rovnice máme osem atómov draslíka, na pravej strane sú štyri atómy draslíka viazané v K[Au(CN)2], preto pred KOH dáme koeficient 4:

4Au + 8KCN + O2 + H2O → 4K[Au(CN)2] + 4KOH

Poslednou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Keďže na pravej strane rovnice máme štyri atómy vodíka, pred H2O dáme koeficient 2:

4Au + 8KCN + O2 + 2H2O → 4K[Au(CN)2] + 4KOH

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (4 = 4). Keďže získané stechiometrické koeficienty (4, 8, 1, 2 = 4, 4) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.