Итак, перед нами - окислительно-восстановительная реакция... Что с ней делать? Будем разбираться, как всегда, на понятных примерах. Чтобы освежить свои знания по степеням окисления, электроотрицательности и прочим мудреным терминам - милости прошу кликать по соответствующим ссылкам.
Представьте: вы что-то очень хотите купить - например, новые наушники. И вы даже знаете, сколько они стоят, и у вас есть деньги на них. Что нужно сделать? Отдать эти деньги туда, где эти наушники продаются - и получить новый, красивый и, главное, с хорошим звуком, аксессуар.
Также и в ОВР - чтобы она пошла и уравнялась, необходимо, чтобы один вид атомов передал другому определенное количество электронов. Тот атом, который отдает - называют восстановитель, а тот, что принимает - окислитель.
"Электронные" потребности и способности у всех атомов разные, и зависят от характеристических степеней окисления. Тут работает девиз, воодушевлявший людей сотню лет назад: "От каждого - по способностям, каждому - по потребностям".
Но, давайте ближе к делу. Возьмем для примера такую ОВР:
Для начала, определим, какие элементы поменяли свою степень окисления, ведь они - главные фигуры этого превращения:
Все элементы остались в прежних степенях окисления, за исключением марганца (был "+7", стал "+2") и серы (была "+4", стала "+6"). Обратите внимания, третий реагент - серная кислота - нужна только для создания кислой реакционной среды. Среда - не обязательный компонент ОВР, однако, в некоторых случаях она определяет то, в какую степень окисления перейдут элементы. Например, марганец ведет себя в разных средах по-разному.
В нашей реакции - кислая среда, поэтому марганец закономерно переходит в "+2".
Хорошо, атомы, поменявшие степени окисления - нашли. Что с ними делать дальше?
Дальше смотрим, что у них случилось с электронами - какой сколько принял или отдал и записываем в таком виде:
Получается, что сера способна отдать два электрона, а марганцу для восстановления потребуется пять - у каждого свои способности и потребности. И наша задача установить справедливость - подобрать такие количества элементов, чтобы хватило всем: чтобы сера отдала ровно столько, чтобы марганцу хватило на восстановление. Как в примере с наушниками: сколько вам нужно заработать (или попросить у родителей😅), чтобы хватило на покупку.
Способности и потребности элементов нужно сбалансировать, то есть составить электронный баланс: для этого ищем самое маленькое число, которое одновременно делится и на 5 (сколько электронов нужно марганцу) и на 2 (сколько может дать сера) - то есть наименьшее общее кратное (НОК). И потом домножаем полуреакции на соответствующий коэффициент, чтобы в каждой из них число электронов стало равно НОК:
После домножения полуреакций просуммируем их, просто столбиком - и увидим, что принятые и отданные электроны полностью сокращаются - это значит, что мы молодцы и верно составили электронный баланс👍
А перед главными участниками ОВР - серой и марганцем - появились коэффициенты - поставим их к веществам в реакцию:
Обратите внимания, перед серой "+6" я коэффициент ставить не стал. Почему? Потому что она встречается в реакции в нескольких местах, и уже была в серной кислоте - в одном из реагентов. Поэтому торопиться с ней не нужно - сера "+6" в этой реакции получается не только из ОВР, но и частично приходит из серной кислоты.
Пока реакция не уравнена, и серу мы оставим на пред-предпоследний момент. Сперва нужно уравнять остальные элементы, и начнем с того, которого немного - это калий. Потом вернемся к сере, и под конец - к водороду и кислороду.
Теперь вернемся к сере: в правой части перед всеми веществами с данным элементом коэффициенты уже стоят, и ее там 8 штук. В левой - 6 штук, не хватает 2 штуки. Пятерка перед сульфитом натрия пришла из баланса - ее трогать нельзя. Поэтому поставим коэффициент 3 перед серной кислотой - и тогда серы в обеих частях уравнения станет по 8 штук.
Остались два элемента - водород и кислород. Тот элемент, которого, в целом, меньше - нужно уравнивать в первую очередь, так будет проще. Тогда поставим перед водой 3, чтобы уравнять водород - слева и справа его будет по 6 штук.
Теперь перед каждым веществом стоит коэффициент - значит, пора проверять кислород. Слева его - 35, и справа - столько же. Значит, реакция уравнена👌
Итак, давайте еще раз пробежимся по алгоритму уравнивания ОВР:
1) Находим элементы, изменившие степень окисления - как правило, их два, но бывают случаи диспропорционированя и конпропорционирования - когда один эелемент развлекается сам с собой, жонглируя электронами от одной части своих атомов к другим. Так любит делать азот и простые вещества-неметаллы в щелочах.
2) Составляем электронный баланс, НОК и множители для полуреакций. Иногда в заданиях еще просят указать окислитель и восстановитель - как это правильно оформить - смотрите картинку с балансом выше.
3) Переносим множители в реакцию в виде коэффициентов и доуравниваем оставшиеся элементы.
Осталось только научиться прогнозировать продукты ОВР, когда они неизвестны - этим мы займемся в ближайшем будущем😉