כימיה לבגרות/חימצון חיזור/איזון משוואות באמצעות חימצון חיזור

על פי המשוואה : $C{H}_4+O_2\to C{O}_2+H_{2}O$.

שלבים

שלב 1

קביעת דרגת חמצון

1. $O_2$ - יסוד חופשי; מטען=אפס.
2. $O,H$ - ע"פ דרגת החמצון שלהם.
3. $C$ - השלמה ; סכום דרגת חמצון במולקולה נטרלית שווה אפס.

שלב 2

בדיקה למי ובכמה השתנה ערך המטען, ורשימת שני חצאי התגובה.

השינויים שחלו :תבנית:ש # דרגת החמצון של פחמן השתנה מ$-4$ ל$+4$. תבנית:ש # דרגת החמצון של חמצן השתנה מאפס ל$-2$

הערה : אין מצב בו יהיו שלושה יסודות המעוברים בתהליך.

שלב משני (להבנה) - רשימת נתונים אישית : השינויים

1. מחזר (גדל) : $C^{-4}\to C^{+4}$ - עזבו 8 אלקטרונים : $X+(-4)=+4$.
2. מחמצן (ירד) : $O^0\to O^{-2}$ - נוספו שני אלקטרונים : $X+0=-2$.

לכן הפעולות הנרשמות הן :

1. $C^{-4}-8e\to C^{+4}$
2. $O^0+2e\to O^{-2}$

שלב 3

רשימת הפעולות שבוצעו:

$C{H}_4+O_2\to C{o}_2+H_{2}O$
מחזר/מתחמצן	רישום
מחזר	C(4-) --->C(4+) +8e
מחמצן	O0 + 2e---->O2-‎

שלב 4

איזון המשוואות :

משוואה א

• $O^0+2e^{-}\to O^{2-}/*4$
• $4O^0+8e^{-}\to 4O^{2-}$

משוואה ב

• $C^{4-}\to C^{4+}+8e$
• $C^{4-}+8e\to C^{4+}$

שלב 5

חיבור משוואות :

$C{H}_4+O_2\to C{o}_2+H_{2}O$
מחזר/מתחמצן	רישום
מחזר	$C^{4-}+8e\to C^{4+}$
מחמצן	$4O^0+8e\to 4O^{2-}$
$C^{4-}+4O^0\to C^{4+}+4O^{2-}$

שלב 6

העברת המידע למשוואה המקורית :

1. 1CH₄ + 2O₂--->1Co₂ + 2H₂O
2. $1C^{4-}+4O^0\to 1C^{4+}+4O^{2-}$

על פי התגובה שרשמנו, אנו מעבירים את מספר המולקולות למשוואה המקורית. כלומר :

1. אם במשוואה החדשה צריך C אחד בלבד, ובמשוואה המקורית יש C אחד בלבד נרשום מקדם 1 כיוון שיש כמות זהה של C בשני המשוואות. כלומר, מעכשיו אסור לנו לשנות מקדם זה.תבנית:ש הערה: כאשר יש במשוואה החדשה 2x, ובמשוואה הישנה X2, נרשום שוב מקדם אחד (אותו כמות של יסוד, רק שהוא נמצא בצורה שונה בתערובת).
2. אם יש במשוואה החדשה 4O ואילו במשוואה הישנה יש O2 - נוסיף בהתאם לחוקים שלמדנו. כלומר נוסיף 2 מולקולות.

שלב 7

אם יש מטען, תחילה יש לשמור על "חוק שימור המטען" – כלומר צדדי המטען של המשוואה צריכים להיות זהים.

סיימנו את שלב 6 (אסור לנו לגעת במקדמים) וגילו שיש למשוואה מטען. דוגמא :תבנית:ש 3CH₃OH +1Cr₂O₇^-2+H₃O⁺ ---> 3CH₂O ⁺Cr³⁺ + H₂O

• צד שמאל של המשוואה היא בעלת מטען : -1 = (2-)*1+1
• צד ימין של המשוואה היא בעלת המטען : +3

תבנית:ש לכן נשווה בין המטענים, בין צדדי המשוואה : 3CH₃OH +1Cr₂O₇^-2+8H₃O⁺ ---> 3CH₂O ⁺2Cr³⁺ + H₂O

• צד שמאל של המשוואה היא בעלת מטען : (2-)*1+8*(1)= +6
• צד ימין של המשוואה היא בעלת המטען : (3+)*2 = 6+

עתה נמשיך לשלב 7 בו נאזן את מספר המימנים והחמצנים (נוסיף 5 לפני מולקולת המים).

שלב 8

איזון שאר המשוואה כפי שנעשה בעבר ע"י טבלה.

חמצון חיזור וסטויכיומטריה

כמה אלקטרונים עברו בתגובה?

• אם מספר המולים של שני החומרים המעורבים בתגובה הינו זהה. התשובה הייתה : מספר אלקטרונים.
• אם מבקשים כמות מסויימת של אלקטרונים (כמה מולים היינו צריכים להשים כדי שיעברו X אלקטרונים?). היינו מכפילים על פי המבוקש.

דוגמא

אם היינו רוצים כפול חומר ממה שיש לנו, היינו מבצעים את הפעולה :

• • בתגובה יש X ועברו 5 מול.
  • אנו רוצים Y, כלומר 2x ו-10 מול.