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Diese Prozesse werden durch bestimmte Arten chemischer Reaktionen angetrieben, bei denen Elektronen von einem Atom auf ein anderes übertragen werden. Das Atom, das Elektronen verliert, wird oxidiert, während das Atom, das Elektronen gewinnt, reduziert wird. Diese Reaktionen werden als Oxidations-Reduktions- oder Redoxreaktionen bezeichnet und sind durch Änderungen des Oxidationszustands für einen oder mehrere Reaktanten gekennzeichnet.
Die Wechselwirkung zwischen Magnesium und konzentrierter Salzsäure ist ein Beispiel für eine Redoxreaktion. Hier wird Magnesium zu Magnesium 2+-Ionen oxidiert und die Protonen zu Wasserstoffgas reduziert.
Einfache chemische Gleichungen lassen sich leicht ausgleichen. Da die meisten Redoxgleichungen jedoch komplex sind, muss die Anzahl der verlorenen und gewonnenen Elektronen gerechtfertigt sein.
Beim Abgleich von Redoxgleichungen ist es wichtig, den Satz der Massenerhaltung zu beachten. Die Menge jedes Elements und jeder Elektronengewinn oder -verlust müssen auf beiden Seiten der Reaktion ausgeglichen sein; Wenn also ein Reaktant reduziert wird, muss ein anderer oxidiert werden.
Die Methode der Halbreaktionen wird verwendet, um Redoxgleichungen erfolgreich auszugleichen.
Betrachten Sie die Reaktion von Permanganat mit Oxalat. Bei wässrigen sauren Lösungen ordnen Sie die Oxidationsstufen zu und unterteilen die Reaktion in ihre Komponenten-Halbreaktionen.
Gleichen Sie dann jede Halbreaktion aus, wobei Wasserstoff und Sauerstoff weggelassen werden. Hier ist Mangan bereits ausgeglichen, aber das Oxalat benötigt einen Koeffizienten von zwei; zweitens, Gleichgewicht der Sauerstoffatome durch Zugabe von Wassermolekülen; und drittens, Wasserstoffatome ausgleichen, indem bei Bedarf Protonen hinzugefügt werden.
Gleichen Sie die Ladungen durch Hinzufügen von Elektronen aus. Da Mangan reduziert wird, werden auf der Reaktantenseite fünf Elektronen hinzugefügt. Umgekehrt wird Oxalat oxidiert; Somit werden auf der Produktseite zwei Elektronen zugeführt. Multipliziere die Halbreaktionen mit einer ganzen Zahl, so dass die Anzahl der hinzugefügten Elektronen gleich ist.
Fügen Sie schließlich die ausgeglichenen Halbreaktionen hinzu und vereinfachen Sie sie, indem Sie Spezies auf beiden Seiten aufheben, um eine ausgewogene Redoxreaktion zu erhalten.
Für basische wässrige Lösungen ist das Verfahren ähnlich, beinhaltet aber einen zusätzlichen Schritt: Hier wird eine gleiche Anzahl von Hydroxylionen auf beide Seiten der Reaktion gegeben, um die Protonen zu neutralisieren, bevor die ausgeglichenen Halbreaktionen summiert werden.
Elektrochemie ist die Wissenschaft, die sich mit der gegenseitigen Umwandlung elektrischer und chemischer Reaktionen beschäftigt. Solche Reaktionen we…
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