תגובות להפחתת חמצון המתרחשות בנוכחות מי חמצן (תמיסה מימית של מי חמצן - H2או2 (aq)) מהווים מקרה מיוחד שיש לנתחו בנפרד, בעיקר באשר לאיזונו. הסיבה לכך היא שהחמצן במי חמצן, שיש להם Nox השווה ל- -1, יכול להתחמצן או להפחית.
לדוגמה, בואו נסתכל על שני מקרים בהם הוא מתנהג תחילה כחומר מחמצן (צמצום) ואז כסוכן צמצום (מחמצן):
- חומר מחמצן: בכל פעם שמופחת מי חמצן, הפועל כחומר מחמצן, הוא מייצר מים כמוצר.
אם נוסיף תמיסת מי חמצן לתמיסה המכילה יוני יודיד (I-) במדיום חומצי, יהיה לנו:
ה2או2 (aq) + אני-(פה) + H+(פה) → H2או(1) + אני2 (ים)
ראו שנוצרים מים ויוד. אך כדי לבדוק האם מימן החמצן אכן פעל כסוכן חמצון והופחת, צפו בקביעת מספרי החמצון (NOx): *
חמצן חמצן של מי חמצן ירד מ -1 ל -2, בהתחשב בכך שהוא קיבל אלקטרון אחד. עם זאת, מכיוון שיש לנו שני חמצנים בכל מולקולת מי חמצן (H2או2), וריאציית ה- Nox תהיה שווה ל -2.
אז, כפי שמוצג בטקסט "איזון הפחתת חמצון", שלב הכרחי לאיזון התגובות בשיטת החיזור הוא להפוך את ערכי וריאציות ה- Nox לפי המקדמים, במקרה זה, באופן הבא:
* ח2או2 = 2 (∆ Nox) = 2 → 2 יהיה המקדם של ה- I-;
* אני-= ∆ Nox = 1 → 1 יהיה המקדם של H2או2.
לפיכך, יש לנו:
1 שעה2או2 (aq) + 2 אני-(פה) + H+(פה) → H2או(1) + אני2 (ים)
להכות את המקדמים האחרים על ידי איזון לפי ניסויים:
- מכיוון שבחבר הראשון ישנם שני אטומי חמצן, מקדם המים בחבר השני חייב להיות שווה ל -2. ומכיוון שיש גם שני יונים של יוד בחבר הראשון, מקדם היוד בחבר השני יהיה 1. אל תשכח שעלינו להכפיל את המדד במקדם כדי למצוא את הכמות הנכונה של אטומים ויונים בכל חבר:
1 שעה2או2 (aq) + 2 אני-(פה) + H+(פה) → 2 ח2או(1) + 1 אני2 (ים)
- עכשיו נותר רק לאזן את קטיון המימן של החבר הראשון, והמקדם שלו יצטרך להיות שווה ל -2, מכיוון שבחבר השני יש לו 4 מימנים ובחבר הראשון כבר יש לו שניים:
1 שעה2או2 (aq) + 2 אני-(פה) +2 ח+(פה) → 2 ח2או(1) + 1 אני2 (ים)
- סוכן צמצום: בכל פעם שחמצן מימן מתחמצן, משמש כסוכן הפחתה, הוא מייצר חמצן (O2) כמוצר.
דוגמה שבה מי חמצן מצטמצם היא כאשר הוא בא במגע עם אשלגן פרמנגנט (KMnO4). לחומר זה צבע סגול מאוד אופייני, אך כאשר הוא בא במגע עם מי חמצן הוא הופך לחסר צבע. הסיבה לכך היא שכל המנגן נמצא ביון MnO4- של תמיסת הפרמנגנט מופחת, מה שמוליד את יון Mn2+, כפי שמוצג מטה:
+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2
ה2או2 + MnO4-+ H+ → ה2 + Mn2++ H2או
בחישוב ה- Nox אנו רואים שהחמצן במימן החמצן אכן מתחמצן וגורם להפחתת המנגן:
כמו בדוגמה הקודמת, ה- ∆ NO של מי חמצן יהיה שווה ל -2, שכן ישנם שני אוקסיגנים וכל אחד מהם מאבד אלקטרון. לכן יש לנו:
* O2 = 2 (∆ Nox) = 2 → 2 יהיה המקדם של MnO4-;
* MnO4- = ∆ לא = 5 → 5 יהיה המקדם של ה- O2.
וכמו כל O2 מגיע ממי חמצן, שני החומרים מקבילים זהה:
5 ה2או2 + 2MnO4-+ H+ → 5 או2 + Mn2++ H2או
איזון בשיטת הניסוי, יש לנו:
5 שעות2או2 + 2 MnO4-+ 6 ח '+ → 5 O2 + 2 דקות2++ 8 ח2או
* לכל שאלה לגבי אופן חישוב מספר החמצון (Nox) של אטומים ויונים בתגובה, קרא את הטקסט "קביעת מספר החמצון (Nox)".
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm
