Vyčíslování redoxních reakcí v zásaditém prostředí V návaznosti na předchozí video si ukážeme, jak vyčíslovat redoxní reakce, které probíhají v zásaditém prostředí.

V předchozím videu jsem ukázal, jak vyčíslit redoxní reakci v kyselém prostředí. V tomto videu vyčíslíme reakci v zásaditém prostředí. Bude to trochu složitější, ale postup je podobný jako u vyčíslování reakcí v kyselém prostředí. Znovu ve čtvrtém kroku přidáme protony a pak sečteme obě poloreakce. Úplně nakonec pak přidáme hydroxidové anionty, protože se tato reakce odehrává v zásaditém prostředí. Hydroxidové anionty nám zneutralizují protony, které jsme přidali ve 4. kroku. Začneme s určením oxidačních stavů stejně jako v předchozím videu. Začneme s chlornanovým aniontem. Vím, že kyslík má oxidační číslo -2 a že celkový náboj je -1. To znamená, že chlor musí mít oxidační číslo +1. Plus 1 minus 2 se rovná -1. Pojďme na tuhle sloučeninu chromu. Je dobré si uvědomit, že hydroxidový anion má náboj -1. Máme je celkem 4 krát, takže celkem -4. Součet oxidačních stavů musí odpovídat celkovému náboji -1, a proto musí mít chrom oxidační číslo +3. Plus 3 minus 4 se rovná -1. Oxidační stav chromu je +3. Pojďme nyní na chromanový anion. Kyslík má oxidační číslo -2. Mám 4 kyslíky, takže celkem -8. Potřebuji se dostat na celkový náboj aniontu -2. Oxidační číslo chromu tedy musí být +6, protože plus 6 minus 8 dává minus 2. Takže oxidační číslo chromu je +6. A nakonec tu máme chloridový anion s nábojem -1, takže oxidační stav bude také -1. Když chceme zjistit, co se oxiduje, musíme se koukat kde se zvyšuje oxidační číslo. U chromu se oxidační číslo zvýšilo z +3 na +6, takže chrom se oxidoval. A když se podíváme na chlor, ten změnil oxidační stav z +1 až na -1. To je snížení, neboli redukce, oxidačního stavu, takže chlor se redukoval. Teď víme, že se něco oxiduje a něco se redukuje. Takže teď můžeme udělat krok 1. Napíšeme naše poloreakce. Jednu oxidační poloreakci a jednu redukční poloreakci. Uděláme pro tentokrát nejprve redukční poloreakci. Je jedno, kterou začneme. Podíváme se na chlor, protože ten se redukuje. Chlornanový anion se redukuje na chlorid. Tohle je redukční poloreakce. Oxidační poloreakce se zahrnuje chrom. Máme tady tuto sloučeninu chromu. Cr(OH)₄ minus reaguje na chroman, CrO₄²⁻. Tohle je oxidační poloreakce. Pojďme na druhý krok, vyčíslení atomů mimo kyslík a vodík. Soustředíme se na atomy, které nejsou ani kyslík ani vodík. V redukční poloreakci je to chlor. Máme jeden chlor vlevo a jeden napravo. Takže chlor je vyčíslen. V oxidační poloreakci máme chrom. Jeden chrom vlevo a jeden vpravo. Takže v druhém kroku nemusíme dělat nic. Ale dávejte si pozor, často v druhém kroku ty atomy musíte správně vyčíslit. Pojďme na 3. krok: vyčíslení kyslíků přidáním vody. Když se podíváme na redukční poloreakci. tak vlevo máme jeden kyslík, ale napravo nemáme žádný. Takže přidáme jednu molekulu vody na stranu produktů v redukční poloreakci. Teď máme jeden kyslík vpravo a jeden vlevo, takže kyslík máme vyčíslen. Podívejme se na oxidační poloreakci. Pozor, tahle čtyřka se vztahuje na všechno v této závorce. Máme 4 kyslíky vlevo a máme 4 kyslíky vpravo. Takže kyslík už je vyčíslen. Jdeme teď na 4. krok, vyčíslení vodíků přidáním protonů. Začneme redukční poloreakcí. Přidali jsme molekulu vody, takže máme dva vodíky na straně produktů. Musím přidat 2 vodíky na levou stranu, protože teď tam žádné nemám. Vyčíslím to tak, že přidám protony. Musím přidat 2 protony na levou stranu redukční poloreakce. Teď mám 2 vodíky vlevo a 2 vodíky vpravo. A co oxidační poloreakce? Tahle čtyřka platí i na vodíky, mám tedy 4 vodíky vlevo a žádné na pravé straně mojí poloreakce. Takže potřebuji 4 napravo. Přidám je tam ve formě protonů. Takže 4H+ na pravou stranu. Nyní musíme přidat elektrony k vyčíslení náboje. V 5. kroku musíme zjistit celkové náboje na obou stranách poloreakcí. Uděláme nejdřív redukční poloreakci. Mám tu dva protony, takže na levé straně mám náboj 2+. Mám tu ale také záporný náboj na chlornanovém aniontu. Takže mám dva kladné náboje a jeden záporný náboj, což dohromady dává náboj +1. Jsem zvyklý psát náboje stejně jako píšu oxidační stavy. Pamatujte si, že tohle jsou náboje, ne oxidační stavy. Na levé straně mám celkem plus jedna. Na pravé straně mám jeden záporný náboj na chloridovém aniontu. A to je vše. Na pravé straně mám jeden záporný náboj. Musím je tedy vyrovnat. A to udělám přidáním elektronů, které jsou samozřejmě neutrální. Pokud chci vyrovnat tuhle redukční poloreakci, musím přidat dva elektrony na levou stranu, protože tím získám dva záporné náboje navíc. Tím se dostaneme z +1 na -1. Teď mám celkový náboj na levé straně -1, což se rovná celkovému náboji na pravé straně. Přidáním elektronů jsem vyčíslil náboje. Pojďme na oxidační poloreakci. Na levé straně mám jen jeden tento anion, takže mám náboj -1. Na pravé straně mám jeden chroman, ale každý chroman má dva záporné náboje. A pak tu mám ještě 4 kladné náboje z protonů. Takže -2 plus 4 se rovná +2. Mám +2 na pravé straně a -1 na levé straně. Mým cílem je vyčíslit tyhle náboje pouze přidáním elektronů. Když přidám na pravou stranu této poloreakce 3 elektrony, změní se celkový náboj z +2 na -1. Teď mám -1 na pravé a -1 na levé straně a tím jsou náboje vyčísleny. Můžeme to také vysvětlit tak, že oxidaci odpovídá ztráta elektronů. Při oxidaci molekula ztrácí elektrony, tím pádem elektrony jsou vždy na pravé straně oxidační poloreakce. Redukce naopak odpovídá přijímání elektronů. V redukční poloreakci jsou tedy elektrony vždy na levé straně, protože je molekula přijímá. Je to jen jiný způsob, jak si to můžeme představit. Pojďme na krok 6. Musíme vyrovnat počet elektronů. Chceme mít stejný počet elektronů. Musíme to udělat, protože elektrony, které se ztrácí při oxidaci, jsou ty samé elektrony, které získáváme při redukci. Ztratily se nám 3 elektrony, ale získali jsme pouze 2. To nedává smysl. Jsou to ty samé elektrony, jejich počet musí být stejný. Takže je musíme vyčíslit. Uděláme to tak, že najdeme nejmenší společný násobek. Máme dvojku a trojku. Nejmenší společný násobek je 6. Potřebujeme nějak zajistit, aby v obou našich poloreakcích bylo 6 elektronů. Toho docílíme tak, že první poloreakci vynásobíme 3, a druhou poloreakci vynásobíme 2. To nám zajistí stejný počet elektronů. Tak to udělejme. Máme 3 krát 2 elektrony, to dává 6 elektronů. Pak tu máme 3 krát 2 protony, to je dohromady 6 protonů. Tři krát jeden chlornanový anion, takže máme celkem 3 chlornanové anionty. 3 krát 1 chloridový anion dá celkem 3 chloridové anionty. A nakonec tu máme jednu vodu, po vynásobení třema budu mít 3 molekuly vody. Teď uděláme oxidační poloreakci. Udělám si na to místo. Vše budu násobit dvěma. Před tímto iontem je jednička. Takže budu mít 2 krát Cr(OH)₄⁻. Dvojku dostanu i před chromanový anion. Dva krát čtyři je osm, takže budu mít 8 protonů. A nakonec 2 krát 3 elektrony mi dá celkem 6 elektronů. Teď máme 6 elektronů v redukční poloreakci, a 6 elektronů v oxidační poloreakci. Teď dáme obě reakce dohromady. Pořád ještě předstíráme, že jsme v kyselém prostředí. Pojďme to dát dohromady. Vezmeme všechny reaktanty a dáme je na jednu stranu. To uděláme nejdřív. Mám tady 6 elektronů plus 6 protonů plus 3 chlornanové anionty plus dva Cr(OH)₄⁻. A na pravé straně máme tohle všechno. Dáme to všechno na stranu produktů. Co tady máme? Máme 3 chloridové anionty plus 3 molekuly vody plus 2 chromanové anionty plus 8 protonů a 6 elektronů. Zvládli jsme to. Když jsme si to takhle napsali tak hned vidíme, že máme 6 elektronů vlevo a 6 elektronů vpravo. Můžeme je tedy vyškrtnout. Také máme na obou stranách protony. Máme 6 protonů tady a 8 protonů zde. Šest protonů se tudíž vyruší a zůstanou nám 2 protony na pravé straně. Pojďme to ještě jednou přepsat. Teď se nám to trochu zjednodušší. Máme 3 chlornanové anionty plus dva Cr(OH)4 minus reagují na 3 chloridové anionty plus 3 molekuly vody plus 2 chromanové anionty plus 2 protony. Teď si ale musíme uvědomit, že celá reakce probíhá v zásaditém prostředí. Přidáme tedy hydroxidové anionty, abychom zneutralizovali protony. Na pravé straně máme 2 protony. Takže přidáme dva hydroxidové anionty. Přidáním 2 hydroxidových aniontů zneutralizujeme tyhle protony. Protože je tohle vyčíslená reakce, tak vše musíme dělat na obou stranách zároveň. Když přidám 2 hydroxidové anionty vpravo, musím je přidat i nalevo. Pojďme se zamyslet nad tím, co udělá hydroxid s těmi protony. Navzájem se zneutralizují. Když máte proton a hydroxidový anion, tak vám reagují na vodu. Vzniknou nám tedy molekuly vody. Získáme 2 molekuly vody, protože neutralizujeme 2 protony pomocí 2 hydroxidových aniontů. Na pravé straně budeme nakonec mít 2 molekuly vody. Teď už můžeme napsat naší konečnou odpověď. Na levé straně máme 3 chlornanové anionty plus 2 Cr(OH)₄⁻. Navíc jsme přidali dva hydroxidové anionty. Na pravé straně máme 3 chloridové anionty plus... Tady máme 3 vody, a právě jsme přidali 2 další, takže nakonec máme celkem 5 molekul vody. Navíc tu ještě máme 2 chromanové anionty. A to by mělo být vše. Můžeme označit naši konečnou odpověď. Zvládli jsme to. Trvalo nám to dlouho, ale máme finální odpověď. Zapamatujte si, že si to po sobě vždy můžete zkontrolovat. Všechny prvky a náboje by měly být vyčíslené. Tuhle rovnici si můžete zkontrolovat sami, stejně jako jsem vám to ukázal v předchozím videu.