Függelék

F.1. Néhány nem mindennapi reakcióegyenlet

A következõkben néhány nem szokványos reakcióegyenletet mutatok be. Bár az ilyen jellegû reakcióegyenletekkel való foglalkozás nem kis öncélúságot takar, ezeknek a reakcióegyenleteknek a rendezése igazi szellemi kihívást jelenthet mindenki számára.

- Az igen nagy együtthatók teszik érdekessé a következõ egyenletet (1):

10 [Cr(N2H4CO)6]4[Cr(CN)6]3 + 1176 KMnO4 + 1399 H2SO4 =
= 35 K2Cr2O7 + 1176 MnSO4 + 42 CO2 + 66 KNO3 + 223 K2SO4 + 1879 H2O

A reakcióegyenletben 9 anyag van és 8 független anyagmérleg-egyenletet írhatunk fel, tehát a reakcióegyenlet az anyagmérleg alapján, a láncszabállyal (2) vagy számítógéppel rendezhetõ. (A láncszabállyal történõ rendezéshez azonban két ismeretlen bevezetése is szükséges.) Az egyenlet redoxi szempontból sem túlságosan bonyolult (2), hiszen egy anyag, a krómkomplex oxidálódik és egy anyag, a KMnO4 redukálódik. Igaz, hogy a krómkomplex oxidációja 588 elektron leadásával valósul meg.

- A másik egyenletet a benne résztvevõ anyagok és felépítõ elemek nagy száma teszi érdekessé (3):

88 H2 + 15 Ca(CN)2 + 6 NaAlF4 + 10 FeSO4 + 3 MgSiO3 + 6 KI + 2 H3PO4 + 6 PbCrO4 + 12 BrCl + 3 CF2Cl2 + 20 SO2 =
= 6 PbBr2 + 6 CrCl3 + 3 MgCO3 + 6 KAl(OH)4 + 10 Fe(SCN)3 + 2 PI3 + 3 Na2SiO3 + 15 CaF2 + 79 H2O

A 20 anyagot tartalmazó reakcióban 5 oxidációs és 3 redukciós részfolyamat szerepel. Mivel 19 független anyagmérleg-egyenlet írható fel, ezért a reakcióegyenlet az anyagmérleg alapján rendezhetõ. A 19-ismeretlenes egyenletrendszer kezelése azonban nem könnyû feladat, számítógépet igényel. Viszonylag egyszerû a rendezés a láncszabállyal (2), ekkor ugyanis két ismeretlen bevezetésével végigvihetõ a lánc.

- A

12 KI + 5 C2H5OH + 13 H2O = 6 K2CO3 + 26 H2 + 4 CHI3

reakció egy kettõs redoxireakció (4). Konvencionális oxidációs számokkal csak részfolyamatokra bontás után rendezhetõ:

C2H5OH + 4 KOH + H2O = 2 K2CO3 + 6 H2

C2H5OH + 6 KI + 5 H2O = 2 CHI3 + 4 H2 + 6 KOH

A két részreakciót úgy kell összegezni, hogy a KOH kiessen. Viszonylag könnyen rendezhetõ nem konvencionális oxidációs számokkal (pl. legyen a H és az O oxidációs száma mindenütt 0, ekkor csak a C oxidációs száma változik 0-ról -2-re, illetve +3-ra). Könnyen rendezhetõ az egyenlet a láncszabállyal, az algebrai módszerrel és számítógéppel is.

Reakcióegyenletek - több megoldással

A

HN3 + H2S ---> N2H4 + NH3 + N2 + S

reakcióegyenlet egyike azoknak, amelyeknek nemcsak egyféle megoldása lehetséges. Ezt jelzi az is, hogy az egyenletben szereplõ anyagok mindössze háromféle atomból épülnek fel, tehát összesen három független mérlegegyenletet tudunk felírni, és hat együtthatót keresünk. Az oxidációs számokat is figyelembe véve ez a reakcióegyenlet a következõ négy redoxiegyenlet lineáris kombinációjából állítható elõ:

4 HN3 = N2H4 + 5N2

3 HN3 = NH3 + 4 N2

2 HN3 + 5 H2S = 3 N2H4 + 5 S

HN3 + 4 H2S = 3 HN3 + 4 S

Érdekes, hogy a különbözõ kémiakönyvekben milyen sok ilyen típusú reakcióegyenlet található, azt a látszatot keltve, mintha azok csak az ott megadott sztöchiometriai együtthatókkal lennének igazak. Néhány példa:

- a fekete lõpor robbanása:

74 KNO3 + 96 C + 30 S + 16 H2O =
= 56 CO2 + 14 CO + 3 CH4 + 2 H2S + 4 H2 + N2 + 19 K2CO3 + 7 K2SO4 + 8 K2S2O3 + 2 K2S + 2 KSCN + (NH4)2CO

- a kálium-permanganát hõbomlása:

8 KMnO4 = 2 K2MnO4 + 2 K2O + 6 MnO2 + 5 O2

- a hidrogén-peroxid számos redoxireakciója (itt a hidrogén-peroxid diszproporcionálódása az egyik részfolyamat):

2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2

- az ózon számos redoxireakciója (itt az ózon dioxigénné bomlása az egyik részfolyamat):

2 KI + H2O + O3 = I2 + 2 KOH + O2

- a halogének néhány redoxireakciója:

2 I2 + KOI + 4 KOH = 4 KI + KIO3 + 2 H2O

Irodalom

1. Stout, R.: J.Chem.Educ., 72 (1995) 1125.
2. Tóth Z.: Módszerek és eljárások, 9., KLTE Kémia Szakmódszertani Részleg, Debrecen, 1996. 128.
3. Blakley, G.R.: J.Chem.Educ., 59 (1982) 728.
4. Tóth, Z.: J.Chem.Educ., (megjelenés alatt)

Tovább: F.2. Egy felmérés és tanulságai

Vissza a tartalomjegyzékhez

Vissza az Elôadóba