วันศุกร์ที่ 25 เมษายน พ.ศ. 2557

การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา

การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา

         การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้วิธีการครึ่งปฏิกิริยา (Half  reaction Method)  หรือ วิธีการไอออน - อิเล็กตรอน (Ion-electron Method)  เป็นวิธีที่ดุลสมการด้วยการทำจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับให้เท่ากัน สมการที่จะดุลด้วยวิธีนี้ต้องเป็นสมการไอออนิก  ถ้าไม่เป็นสมการไอออนิกต้องเปลี่ยนเป็นสมการไอออนิกก่อน แล้วจึงดุลได้

หลักการดุลสมการโดยใช้วิธีการครึ่งปฎิกิริยา
         1.  ใช้การเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของธาตุ  แบ่งส่วนที่ถูกออกซิไดส์  และถูกรีดิวซ์  เขียนโครงครึ่งปฏิกิริยาไอออนิกสุทธิ  โครง  โดยโครงหนึ่งเป็นส่วนที่ถูกออกซิไดส์  และอีกส่วนหนึ่งถูกรีดิวซ์
         2.  ดุลแต่ละครึ่งปฏิกิริยาที่แยกได้
                   2.1. ดุลอะตอมของธาตุที่ถูกออกซิไดซ์ และที่ถูกรีดิวซ์ ทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ยกเว้น  และ  ยังไม่ดุล
                   2.2 ดุลธาตุออกซิเจนด้วยการเติมน้ำ (H2O)  เติม  H2ลงข้าวที่มีออกซิเจนน้อยกว่า
                   2.3 ในปฏิกิริยาที่เป็นกรดเติม  H+  ลงในข้างที่มีไฮโดรเจนน้อยกว่าของสมการ เพื่อดุลอะตอมของ  H
                   2.4. เติมจำนวนอิเล็กตรอนลงในข้างที่มีประจุมาก  จำนวนอิเล็กตรอนที่เติมลงไปเท่ากับผลต่างระหว่างประจุรวมทั้ง  2 ข้าง
                   2.5 สำหรับปฏิกิริยาที่เป็นเบสเมื่อดุลถึงขึ้นนี้ถ้าในสมการมี  H+  เกิดขึ้นไม่ว่าอยู่ทางข้างซ้ายหรือขวาให้ทำลาย  H+  ทั้งหมดด้วยการบวก  OH+  เข้าไปในสมการทั้งข้างซ้ายและขวาด้วยจำนวนเท่ากับจำนวน  H+  นั้น เพื่อสะเทินกรด   (H+ ) ทั้งหมดด้วย  OH-  จะได้สมการของครึ้งปฏิกิริยาแบบรีดักชันหรือแบบออกซิเดชันที่ดุลแล้ว
         3.  ทำจำนวนอิเล็กตรอนในสมการของปฏิกิริยาออกซิเดชัน  และรีดักชันให้เท่ากันแล้วนำสมการทั้งหมดมาบวก อิเล็กตรอนหักล้างหมดไป  จะได้สมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ดุลแล้วตามต้องการ

         ตรวจนับ จำนวนอะตอมของธาตุแต่ละธาตุเท่ากัน  และประจุรวมข้างซ้าเท่ากับประจุรวมข้างขวาแสดงสมการสุทธิดุล

การดุลสมการรีดอกซ์

การดุลสมการรีดอกซ์

        ปฏิกิริยารีดอกซ์  เป็นปฏิกิริยาที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน โดยมีทั้งเลขออกซิเดชันลดลงและเพิ่มขึ้นหรือเป็นปฏิกิริยาที่มีการให้และรั[อิเล็กตรอน(มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน)ดังนั้นการดุลสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ จึงใช้  วิธี  คือ การใช้เลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลงไปและใช้การให้และรับอิเล็กตรอน (หรือ การใช้ครึ่งปฏิกิริยา)

         การดุลสมการทั่วไป เป็นการทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ  ของสารตั้งต้น เท่ากับจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ของสารผลิตภัณฑ์  หรือทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ทางซ้าย และขวาของสมการให้เท่ากัน  สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ นอกจากจะต้องทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ทางซ้ายและขวาให้เท่ากัน ยังต้องทำเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลงไปให้เท่ากัน  หรือต้องทำจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับให้เท่ากันและถ้าเป็นการดุลสมการไอออนิกต้องทำจำนวนประจุทางซ้ายและขวาให้เท่ากันอีกด้วย

การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้เลขออกซิเดชัน

การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้เลขออกซิเดชัน
         การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้วิธีเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลง (The Oxidation Number Change Method)  เป็นการดุลสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยทำเลขออกซิเดชันที่ลดลงเท่ากับเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น  แล้วทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ทางซ้ายและทางขวาให้เท่ากัน  แต่ถ้าเป็นสมการไอออนิกต้องทำค่าประจุรวมทางซ้าย  และทางขวาให้เท่ากันด้วย
         หลักทั่วไปของการดุลสมการรีดอกซ์โดยวิธีเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลง ดังนี้
         1. เขียนสมการของปฏิกิริยาที่ยังไม่ดุล  แสดงเลขออกซิเดชันของธาตุที่เปลี่ยนแปลงไป  และ แสดงเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น  และลดลงไว้ข้างล่าง โดยคิดต่อสารตั้งต้นที่เป็นตัวออกซิไดส์หรือตัวรีดิวซ์นั้น  โมเลกุล
         2. ทำเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นและลดลงให้เท่ากัน   ด้วยกาคูณไขว้สลับค่าเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นและลดลงนั้น
         3. ทำจำนวนอะตอมของธาตุมี่เปลี่ยนเลขออกซิเดชัน ทั้งซ้ายและทางขวาให้เท่ากัน
         4. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุอื่น ๆ  ที่ไม่เปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันให้เท่ากัน  ถ้ามี  H2O  ( H  และ ไม่เปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน)   รวมอยู่ด้วยให้ดุลเป็นอันดับสุดท้าย และในการดุล  H2ให้ทำจำนวนอะตอม  ซ้ายและขวาให้เท่ากัน
         5.  สำหรับสมการไอออนิก  เมื่อดุลถึงขั้นที่  ให้ดุประจุทั้งทางซ้ายและขวาให้เท่ากันแล้วจึงดุลขั้นที่  ต่อ ไป

         6.  สมการที่ดุลแล้ว ต้องทำเลขสัมประสิทธิ์ข้างหน้าของสารทุกชนิดเป็นตัวเลขอย่างต่ำ

ปฏิกิริยารีดอกซ์1

ปฏิกิริยารีดอกซ์
เทอม
การเปลี่ยนแปลงอิเล็กตรอน
การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน
ปฏิกิริยารีดักชัน
ตัวออกซิไดซ์
ตัวรีดิวซ์
สารที่ถูกออกซิไดส์
สารที่ถูกรีดิวซ์
ให้อิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนรับ
รับอิเล็กตรอน
ให้อิเล็กตรอน
ให้อิเล็กตรอน
รับอิเล็กตรอน
เพิ่มขึ้น
ลดลง
ลดลง
เพิ่มขึ้น
เพิ่มขึ้น
ลดลง

ตัวออกซิไดส์บางชนิดที่ควรทราบ

ตารางตัวออกซิไดส์บางชนิดที่ควรทราบ
ตัวออกซิไดส์
ผลของการเปลี่ยนแปลง
การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน
KMnO4  ในสารละลายกรด

KMnO4  ในสารละลายเบส
หรือสารละลายที่เป็นกลาง
KMnO4  ในสารละลายเบสแก่
MnO4- (aq) ---  Mn2+ (aq)
 สีม่วง                    ไม่มีสี
MnO4- (aq)  ---  MnO2 (s)
สีม่วง            ของแข็งสีดำ
MnO4- (aq) ---  MnO42- (aq)
+7  เป็น  +2

+7  เป็น  +4

+7  เป็น  +6
K2Cr2O7  ในสารละลายกรด

K2Cr2O7  ในสารละลายกรด
Cr2O72- (aq)---  2Cr3+ (aq)
สีส้ม                          สีเขียว
CrO42- (aq)---2Cr(OH)4- (aq)
สีเหลือง                สีเขียว
+6  เป็น  +3


+6  เป็น  +3
MnO2
MnO2 (s) --- NO2 (g)
+5  เป็น  +4
KClO3
KClO
ClO3- (aq)---  Cl-  (aq)
ClO-  (aq) ---  Cl-  (aq)
+5  เป็น  -1
+1  เป็น  -1
KIO3
IO3-  (aq) -- I2  (s)
+5  เป็น  0
H2O2 ในสารละลายกรด
H2O2 (aq)  --- H2O (l)
-1  เป็น  -2






ปฏิกิริยารีดอกซ์

     ปฏิกิริยารีดอกซ์ คือ ปฏิกิริยาที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน  โดยมีส่วนหนึ่งเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น (ให้อิเล็กตรอนและอีกส่วนหนึ่งเลขออกซิเดชันลดลง (รับอิเล็กตรอน)
         ปฏิกิริยารีดอกซ์แบ่งออกเป็น  ส่วนคือ
         ปฏิกิริยาออกซิเดชัน  คือ  ปฏิกิริยาที่มีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น  และเรียกสารที่มีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นว่า เป็นตัวรีดิวส์
       ปฏิกิริยารีดักชัน  คือ  ปฏิกิริยาที่มีเลขออกซิเดชันลดลง  และเรียกสารที่มีเลขออกซิเดชันลดลงว่าเป็นตัวออกซิไดส์
ตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ของสารในปฏิกิริยารีดอกซ์
        ปฏิกิริยารีดอกซ์  หรือปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน  เป็นปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน หรือเป็นปฏิกิริยาที่มีเลขออกซิเดชันของธาตุเปลี่ยนแปลง  ซึ่งเขียนแยกเป็นสองส่วนได้  และแต่ละส่วนของปฏิกิริยามีชื่อเรียกแตกต่างกัน  ซึ่งประกอบด้วย 2 ปฏิกิริยาดังนี้
         ปฏิกิริยาออกซิเดชัน  (Oxidation   Reaction)  คือ  ปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอนเกิดขึ้น  โดยเรียกสารที่ให้อิเล็กตรอนว่า  ตัวรีดิวซ์ (Reducer หรือ  Reducing  agent)

         ปฏิกิริยารีดักชัน  (Reduction  reaction)  คือ  ปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอนเกิดขึ้น  โดยเรียกสารที่รับอิเล็กตรอนว่า  ตัวออกซิไดส์ (Oxidizing  agent)

ปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox reaction)

ปฏิกิริยารีดอกซ์  (Redox  reaction)
                   คำว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์  เป็นกระบวนการเผาไหม้  การเกิดสนิม  และการหายใจ  แต่เดิมนั้น หมายถึง ปฏิกิริยาที่มีการเกี่ยวข้องกับออกซิเจน  และไฮโดรเจน  ปัจจุบัน  ปฏิกิริยารีดอกซ์  หมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน  เกิดเป็นพลังงานทางเคมี  แล้วถูกปล่อยออกมาในรูปพลังงานไฟฟ้า  ซึ่งสามารถพบในเซลล์ถ่านไฟฉาย  แบตเตอรี่รถยนต์
                   Redox   มาจากคำวา  Reduction  +  Oxidation 
                   ปฏิกิริยา  Reduction  (รีดักชัน)  หมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอน
                   ปฏิกิริยา  Oxidation  (ออกซิเดชัน)  หมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน

         ดังนั้น  ปฏิกิริยารีดอกซ์  (รีดักชัน + ออกซิเดชันจึงหมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการให้ และ รับอิเล็กตรอน  หรือ  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง  นั่นเอง

Antceine  Lawoisir  (.. 1743 - 1794)  เป็นบิดาแห่งเคมีแผนใหม่  ลาวัวซิเยร์  เป็นลูกชายของเศรษฐี นักกฎหมาย  เขาเป็นบุคคลแรกที่อธิบายปฏิกิริยารีดอกซ์  จากการเผาไหม้
ปฏิกิริยาเคมีแบ่งโดยการใช้การถ่ายโอนอิเล็กตรอนเป็นเกณฑ์ มี  ชนิด  คือ
         1.  ปฏิกิริยารีดอกซ์  (Redox  reaction) 
                        ปฏิกิริยารีดอซ์  หรือ  ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน  คือ  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน หรือ เป็นปฏิกิริยาที่มีการให้ และรับอิเล็กตรอน
      2. ปฏิกิริยานอนรีดอกซ์  (Non-redox  reaction)
                        ปฏิกิริยานอนรีดอกซ์  คือ  ปฏิกิริยาที่ไม่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนหรือเป็นปฏิกิริยาที่ไม่มีการให้และรับอิเล็กตรอนในปฏิกิริยานั้น