Vyčíslování redoxních reakcí v kyselém prostředí Na příkladu redukce dichromanu si ukážeme, jak správně vyčíslit redoxní rovnici, která probíhá v kyselém prostředí.

Naším cílém je vyčíslit tuto redoxní reakci v kyselém prostředí. Než si řekneme postup, přesvědčíme se, že je to opravdu redoxní reakce přiřazením oxidačních stavů. Začneme tímto dichromanovým aniontem. Víme, že kyslík má oxidační stav -2. Máme 7 kyslíků. Takže -2 krát 7 je celkem -14. Celkový náboj pro celý anion musí být roven -2, což je náboj dichromanového aniontu. Takže tady na chromech musí být +12. 12 minus 14 je -2. Mám tu 2 chromy, takže každý má +6. To je tedy oxidační stav chromu. Pojďme teď na chloridový anion. Ten má náboj -1, takže jeho oxidační stav je také -1. Chromitý kation má náboj a oxidační číslo +3. A konečně tady máme chlor, který má oxidační stav 0. Vidíme, že oxidační číslo chloru se změnilo z -1 na 0. Oxidační číslo se tedy zvýšilo, došlo tedy k oxidaci chloru. Podívejme se na chrom. Chrom šel z +6 na +3. To je zmenšení (redukce) oxidačního čísla, došlo tedy k redukci chromu. Jedná se tedy o redoxní reakci, protože se něco oxidovalo a něco redukovalo. Prvním krokem vyčíslování je zápis obou poloreakcí. Takže tuhle reakci rozdělíme na oxidační poloreakci a redukční poloreakci. Pojďme si tady udělat místo. Napišme si naše poloreakce. Takže máme chloridový anion, který se mění na chlor. Řekli jsme, že toto je naše oxidační poloreakce Napíšu to sem napravo. Tohle je tedy oxidace. Naše redukční poloreakce' se týká chromu. Dichromanový anion, Cr₂O₇²⁻ se mění na chromitý kation. Tohle je naše redukční poloreakce. První krok máme za sebou. Napsali jsme obě poloreakce. Krok 2. Vyčíslete atomy kromě kyslíku a vodíku. V naší první poloreakci máme 2 chlory nalevo a jen 1 napravo. Takže to vyčíslíme přidáním dvojky sem na levou stranu. Pojďme na druhou poloreakci. Máme 2 chromy nalevo a jen 1 napravo. Takže dáme dvojku sem, abychom to vyrovnali. Druhý krok je hotov. Krok 3. Vyčíslete kyslíky přidáním vody. Když se podívám na svoji oxidační poloreakci, nejsou tam žádné kyslíky, takže teď zde nemusím nic řešit. A co redukční poloreakci? Tady musím vyčíslit kyslíky. Vidím, že na levé straně mám 7 kyslíků a žádné na pravé straně. Takže je tam přidám přidáním molekul vody. Protože nalevo mám 7 kyslíků, potřebuji 7 kyslíků i napravo. Takže přidám 7 molekul vody. Teď mám 7 kyslíků na pravé straně poloreakce. Takže 3. krok je také hotov. Krok 4. Vyčíslete vodíky přidáním protonů. Pro tohle použiji červenou. Takže 4. krok. Vyčíslete rovnici přidáním protonů. Ještě jednou, v oxidační poloreakci nemusím dělat nic. protože zde nemám kyslíky ani vodíky. V redukční poloreakci jsme ale vyčíslili kyslíky přidáním vody, a tím jsme do rovnice také zanesli vodíky na pravou stranu. Teď máme 14 vodíků na pravé straně. 7 krát 2. To vyrovnáme přidáním protonů na levou stranu této poloreakce. Potřebujeme jich 14, protože 7 krát 2 je 14. Takže na levou stranu přidáme 14 H⁺. Čtvrtý krok je splněn. Krok 5. Vyčíslete náboje přidáním elektronů. Udělám si tady nejdřív trochu místa. Vyčíslíme náboje přidáním elektronů. Pojďme se nejdřív podívat, jaké typy nábojů tu máme. Začneme s oxidační poloreakcí. Máme zde chloridový anion s nábojem -1. A máme ho dvakrát. Takže celkem náboj 2-. Tohle nejsou oxidační stavy. To si občas lidé pletou. Toto jsou náboje. Tady napravo nemám žádný náboj. Mám tady neutrální molekulu chloru. Máme dva záporné náboje vlevo a nulový náboj napravo. Takže musíme přijít na to, jak ty náboje vyrovnat pomocí elektronů. Dává smysl, že když dáme 2 elektrony tady vpravo, protože pak tady také budeme mít 2 záporné náboje. To je jeden způsob, jak o tom uvažovat. Prostě tyhle čísla musí být stejná. Ale my už jsme dopředu věděli, že elektrony musí přijít napravo neboť se jedná o oxidační poloreakci. Musíme si pamatovat, že oxidace je ztráta elektronů. Pokud ztrácíme elektrony, tak musí být na straně produktů. Naše oxidační poloreakce je tedy vyčíslena. Pojďme na reduční poloreakci. Redukční znamená, že se redukuje (zmenšuje) oxidační číslo. Takže už víme, že budeme přidávat elektrony na stranu reaktantů. Pojďme zjistit, kolik elektronů budeme muset přidat. Tady máme 14 kladných nábojů z protonů a pak tu máme 2 záporné náboje z dichromanového aniontu. Takže 14 kladných plus 2 záporné dává celkem 12 kladných nábojů na levé straně. Na pravé straně máme chromitý kation. Má náboj 3+ a mám tam dva, takže 2 krát 3+ je celkem 6+. Takže mám 6+ na pravé straně rovnice. Na levé mám tedy 12+ a na pravé 6+. Musím přidat elektrony, abych to vyrovnal. Už vím, že budou na straně reaktantů. Vím to, protože se jedná o redukci. A taky to vidím z toho, že nalevo mám náboj 12+. Musím přidat 6 záporných nábojů, abych se dostal na celkový náboj 6+. Takže na levou stranu přidám 6 elektronů. Napíšu je tady. Teď máme náboje vyrovnány. Pátý krok je hotov. Pojďme na 6. krok. Musíme zajistit stejný počet elektronů. Co to znamená? Zaměřme se na elektrony, které jsme právě přidali do našich poloreakcí. Když se vrátím sem nahoru, přidali jsme 2 elektrony k oxidační poloreakci a 6 elektronů v redukční poloreakci. Ale víme, že ty čísla se musí rovnat, protože elektrony, které ztratíme při oxidaci, jsou ty samé, které získáme v redukční poloreakci. Proto musíme zajistit stejný počet elektronů. Můžeme to udělat tak, že první poloreakci vynásobíme 3. Když vynásobíme první poloreakci 3, tak dostaneme celkem 6 elektronů, což je to číslo, které potřebujeme. Pojďme to udělat. Přepíšu naši první poloreakci. Všechno vynásobím 3, všechno v závorkách. Takže vezmu 3 a vynásobím tím 2 chloridové anionty, dostanu samozřejmě 6 aniontů. Takže máme 6 chloridových aniontů. A trojka přijde před chlor. Máme 3 molekuly chloru a 3 krát 2 elektrony, což mi dává 6 elektronů. Pojďme přepsat naši redukční poloreakci, protože se toho hodně změnilo. Jen přepíšu, co tady máme. Šest elektronů plus 14 protonů plus dichromanový anion. A pak tu mám 2 chromité ionty a 7 molekul vody. Teď mám své dvě poloreakce. Zajistil jsem stejný počet elektronů. Jsme připraveni na poslední krok. Vezmeme naše 2 poloreakce a dáme je zpět k sobě a to nám dá celkovou vyčíslenou redoxní rovnici. Pojďme na to. Uděláme si místo, abychom mohli sečíst ty dvě poloreakce. Jediné co teď udělám je, že sečtu vše co mám na straně reaktantů. Přepíši tedy všechno na straně reaktantů. Máme tady 6 chloridových aniontů, 6 elektronů a 14 protonů. Máme tady dichromanový anion. A teď sečtu vše na straně produktů. Dám tohle všechno dohromady na stranu produktů. Mám 3 molekuly chloru plus 6 elektronů plus 2 chromité kationty plus 7 molekul vody. A teď je pěkně vidět, že se nám elektrony vyruší. Máme 6 elektronů na straně reaktantů a 6 elektronů na straně produktů. Takže je můžeme dát pryč. A to je náš výsledek. Přepíšeme to, aby to vypadalo lépe. Máme 6 Cl- plus 14 H⁺ plus Cr₂O₇²⁻, které reagují na 3 Cl₂ plus 2 Cr³⁺ plus 7 H₂O. To je naše konečná odpověď. Vždy je dobré finální odpověď označit, aby se to učitelům dobře opravovalo. U redoxních reakcí je dobré to, že to na konci můžeme po sobě zkontrolovat. Víme, že musíme vyčíslit atomy i náboje. Tak to rychle zkontrolujeme. Začneme s chlorem. Máme 6 chlorů nalevo, a napravo máme 3 krát 2, což dává 6. Chlory jsou vyčísleny. Máme 14 vodíku nalevo, a 7 krát 2, což je 14, napravo. Máme 2 chromy nalevo a také 2 napravo. Máme 7 kyslíků nalevo a napravo tato sedmička patří ke kyslíkům. Takže atomy máme vyčísleny správně. Pojďme ještě zkontrolovat náboj, protože ten musí také sedět. Máme 6 záporných nábojů. Dám sem minus šest. A k tomu máme 14 kladných. A ještě tady máme 2 záporné. Když to dáme dohromady, dostaneme 6+ na levé straně. Je to 14 minus 8. Na pravé straně mají náboj jen chromité kationty. Každý má 3+ a mám je dvakrát, takže 2 krát 3 je 6. Náboje mám taky vyčísleny, takže toto je správné řešení. Rovnice je vyčíslena z hlediska atomů i náboje.