Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

İndirgenme - Yükseltgenme Tepkimeleri

Tepkime sırasında elektron alışverişi olan tepkimeler indirgenme - yükseltgenme tepkimeleri veya redoks tepkimeleri olarak tanımlanır.

Redoks tepkimelerinde elektron veren atomun yükseltgenme basamağı büyür. Bu nedenle elektron veren atom yükseltgenen atomdur.

Yükseltgenen atom başka bir atoma elektron vererek onun indirgenmesine neden olduğundan aynı zamanda indirgen olarak da tanımlanabilir.

Redoks tepkimelerinde elektron alan atomun yükseltgenme basamağı küçülür. Bu nedenle elektron alan atom indirgenen atom olur.

İndirgenen atom başka bir atomdan elektron alarak onun yükseltgenmesine neden olduğundan aynı zamanda yükseltgen olarak da tanımlanabilir.

Elektron veren: Yükseltgenen, indirgen.
Elektron alan: İndirgenen, yükseltgen.

\(\ce{Zn^0(k) + Cu^{2+}(aq) -> Zn^{2+} + Cu^0(aq)}\) (Cu 2 elektron alarak indirgenmiş, Zn 2 elektron vererek yükseltgenmiş)

Zn metali, \(Cu^{2+}\) iyonuna 2 elektron vererek yükseltgenmiş ve \(Cu^{2+}\) iyonunun indirgenmesine neden olmuştur. (Zn metali: Elektron veren = Yükseltgenen = İndirgen)
\(Cu^{2+}\) iyonu, Zn atomundan 2 elektron alarak indirgenmiş ve Zn atomunun yükseltgenmesine neden olmuştur. (\(Cu^{2+}\) iyonu: Elektron alan = İndirgenen = Yükseltgen)

İndirgenme-Yükseltgenme tepkimelerinde gerçekleşen indirgenme olayı redüksiyon, yükseltgenme olayı da oksidasyondur. Bu iki terimin ilk 3 harfleri bir araya getirilerek oluşturulan redoks terimi indirgenme ve yükseltgenmeyi bir arada ifade eder.

Yükseltgenme Basamağının Belirlenmesi

Atomların ve element moleküllerinin yükseltgenme basamakları sıfırdır.

\(Ca^0, Na^0, O_2^0, H_2^0, Fe^0, S_8^0\)

1A grubu metalleri, bileşiklerinde her zaman 1+ yükseltgenme basamağına sahiptir.

2A grubu metalleri bileşiklerinde 2+ yükseltgenme basamağına sahiptir.

Hidrojen, ametallerle yaptığı bileşiklerinde 1+, metallerle yaptığı bileşiklerde 1- yükseltgenme basamağına sahiptir.

\(H_2^+O^{2-}, C^{4-}H_4^+;\quad Li^+H^-, Mg^{2+}H_2^-\)

Oksijen, oksit bileşiklerinde 2- yükseltgenme basamağına sahiptir.

\(H_2^+O^{2-}, Mg^{2+}O^{2-}, C^{4+},O_2^{2-}, N_2^{5+}O_5^{2+}\) vb.

Oksijen, peroksit bileşiklerinde 1- yükseltgenme basamağına sahiptir.

\(H_2^+O_2^-, Mg^{2+}O_2^-,Na_2^+O_2^-\)

Oksijen flor ile yaptığı \(OF_2\) bileşiğinde 2+ yükseltgenme basamağına sahiptir.

Flor, bütün bileşiklerinde 1- yükseltgenme basamağına sahiptir.

Bkz: Modern Atom Teorisi-4

Bileşiklerde, bileşiği oluşturan atomların yükseltgenme basamakları toplamı 0 dır.

Çok atomlu iyonlarda \((NO_3^-, SO_4^{2-}, PO_4^{3-}...)\) iyonu oluşturan atomların yükseltgenme basamakları toplamı iyon yüküne eşittir.

Bir tepkimede maddelerden birisi atom ya da element molekülü ise bu tepkime kesinlikle redoks tepkimesidir.

\(\ce{Mg + HCl -> MgCl2 + H2}\) (Redoks tepkimesidir)
\(\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}\) (Redoks tepkimesidir)

Nötrleşme ve çözünme-çökelme tepkimeleri redoks tepkimesi değildir.

İndirgenme ve Yükseltgenme Yarı Reaksiyonu

Redoks tepkimesinde yükseltgenme ve indirgenme olayları ayrı ayrı yazılarak atom eşitliği sağlanır ve elektronlar ile yük denkliği sağlanır.

Bu tablo önemli. Buna tekrar göz at.
Örneğin birinci tabloda sondan ikincide bir N atomu 8 elektron vermiş. tane olduğu için toplamda 16 elektron verirler.
Örneğin ikinci tabloda sondan ikincide bir tane P iyonu 8 elektron alıyor. 3 tane olduğu için toplamda 24 elektron alırlar.

Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

Basit redoks tepkimeleri doğrudan atom sayılarının eşitlenmesi ile denkleştirilebilir.

\(\ce{H2 + O2 -> H2O}\) tepkimesinin denkleştirilmesi için O2 nin önüne 1/2 yazılması yeterlidir. \((\ce{H2 + 1/2O2 -> H2O})\)
\(\ce{N2 + H2 -> NH3}\) tepkimesinin denkleştirilmesi için \(H2\) nin önüne 3 ve NH3 ün önüne 2 yazılması yeterlidir. \((\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3})\)
\(\ce{C3H8 + O2 -> CO2 + H2O}\) tepkimesinin denkleştirilmesi için \(CO_2\) nin önüne 3 ve \(H_2O\) nun önüne 4 ve \(O_2\) nin önüne 5 yazılması yeterlidir. \((\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O})\)

Ancak reaktif ve ürün sayısı arttıkça yani tepkime karmaşıklaştıkça bu şekilde doğrudan denkleştirme yapılamaz. Bunun için aşağıdaki kurallar sırasıyla uygulanarak denklem denkleştirilir.

Tepkimedeki tüm atomların yükseltgenme basamakları karşılaştırılarak, yükseltgenme basamağı değişen atomlar belirlenir.
İndirgenen ve yükseltgenen atomların indirgenme ve yükseltgenme yarı reaksiyonları yazılarak atom ve yük eşitlikleri sağlanır.
Alınan toplam elektron sayısının, verilen toplam elektron sayısına eşit olması gerektiğinden her bir yarı reaksiyon uygun katsayılar ile çarpılarak elektron sayıları eşitlenir.
Elde edilen denk yarı reaksiyonlar taraf tarafa toplanarak bir denklem elde edilir. Bu denklemdeki katsayılar ürünlerden başlanarak denklemde ait oldukları maddelerin önüne yazılır.
Yükseltgenme basamağı değişmeyen atomlar maddelerin önüne uygun katsayılar yazılarak denkleştirme tamamlanır. MAHO olarak kısaltılabilen kural uygulanır. Önce metaller, sonra ametaller, daha sonra hidrojen ve en son oksijen denkleştirilir.

Örneğin aşağıdaki tepkimeyi denkleştirelim.

\(\ce{C + H2SO4 -> CO2 + SO2 + H2O}\)

Reaksiyonda S atomu indirgenmiş ve C atomu yükseltgenmiştir.

\(\ce{C^0 + H_2^{1+}S^{6+}O_4^{2-} -> C^{4+}O_2^{2-} + S^{4+}O_2^{2-} + H_2^{1+}O^{2-}}\)
Yükseltgenme yarı reaksiyonu: \(\ce{C^0 -> C^{4+} + 4e^-}\)
İndirgenme yarı reaksiyonu: \(\ce{S^{6+} + 2e^- -> S^{4+}}\)

Yükseltgenme yarı reaksiyonu 1 ile, indirgenme yarı reaksiyonu 2 ile çarpılırsa alınan-verilen elektron sayıları eşitlenir.

\(\ce{C^0 -> C^{4+} + 4e^- \quad\Longrightarrow\quad 1C^0 -> 1C^{4+} + 4e^-}\)
\(\ce{S^{6+} + 2e^- -> S^{4+} \quad\Longrightarrow\quad 2S^{6+} + 4e^- -> 2S^{4+}}\)

\(\ce{1C^0 + 2S^{6+} -> 1C^{4+} + 2S^{4+}}\)

Ana denklemde ürünler tarafında \(C^{4+}\) bulunan \(CO_2\) bileşiğinin önüne 1 yazılır. ve \(S^{4+}\) bulunan bileşiğin önüne 2 yazılır. Bu katsayılara bağlı olarak girenler tarafına da uygun katsayılar yazılması gerektiğinden girenlerdeki C nin önüne 1 yazılırken, \(H_2SO_4\) ün önüne 2 yazılır.

\(\ce{1C + 2H2SO4 -> 1CO2 + 2SO2 + H2O}\)

Bu durumda H ve O atomlarının eşitlenmesi için ürünlerdeki H2O nun önüne 2 yazılması gerekir.

\(\ce{1C + 2H2SO4 -> 1CO2 + 2SO2 + 2H2O}\)

Böylece kimyasal tepkime denkleştirilmiş olur.

Questions

Elektronegatifliği yüksek olan - alır.

Buna biraz daha çalışmalıyım.
\(2H_2SO_4\) deki S 6+ iken, \(SO_2\) de +4 olmuştur. Elektron almış ve indirgenmiştir. (yükseltgendir) Bu yüzden \(H_2SO_4\) de yükseltgendir.

A, B, C ve D şıklarında hiçbir atomun yükseltgenme basamak değeri değişmemiştir, aynı kalmıştır. Bu yüzden bunlar indirgenme-yükseltgenme tepkimesi değildir.
E şıkkında demir +2 den +3 e yükseltgenmiş, oksijen -1 den -2 ye indirgenmiştir. Bu bir redoks tepkimesidir.

Yükseltgenme basamağı değişen azotun önüne bu katsayı yazılır. Cu ile birlikte olup değişmeyene değil.

Fe +1 birim yükseltgenmiş, S de +8 birim yükseltgenmiştir. Toplamda FeS bileşiğinde +9 birim yükseltgenme olmuştur.