Jonowo elektronowe równanie reakcji utleniania:

$\mathrm{As}{}_2\mathrm{O}{}_3+20\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 2\mathrm{H}{}_3\mathrm{AsO}{}_4+3\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}+34\mathrm{H}{}^{+}+28\mathrm{e}{}^{-}$

 

---

Wyjaśnienie:

Kwasy orto- i meta- posiadają atom centralny na tym samym stopniu utlenienia, ale różnią się od siebie obecnością jednej cząsteczki wody. Aby skonstruować wzór kwasu ortoarsenowego(V), zaczniemy od skonstruowania wzoru kwasu, który będzie zawierał atom arsenu na +V stopniu utlenienia i minimalną ilość innych atomów:

$\stackrel{+\mathrm{I}}{\mathrm{H}}\stackrel{+\mathrm{V}}{\mathrm{As}}\stackrel{-\mathrm{II}}{\mathrm{O}}\Rightarrow \mathrm{HAsO}{}_3-\text{ kwas metaarsenowy(V)}$

$\mathrm{HAsO}{}_3+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\Rightarrow \mathrm{H}{}_3\mathrm{AsO}{}_4-\text{ kwas ortoarsenowy(V)}$

Można tutaj zauważyć analogie do kwasów meta- i ortofosforowego(V).

Silnym kwasem zawierającym siarkę, będzie kwas siarkowy(VI). Poniżej zamieszczono niezbilansowane równanie reakcji utleniania i określono stopnie utlenienia związków, które będą je zmieniać w trakcie trwania reakcji:

$\stackrel{+\mathrm{III}}{\mathrm{As}}{}_2\stackrel{-\mathrm{II}}{\mathrm{S}}{}_3\to \mathrm{H}{}_3\stackrel{+\mathrm{V}}{\mathrm{As}}\mathrm{O}{}_4+\stackrel{+\mathrm{VI}}{\mathrm{S}}\mathrm{O}{}_4{}^{2-}$

Jest to nietypowa reakcja utleniania, w której utleniają się oba atomy obecne siarczku arsenu(III). Na podstawie wstępnego zbilanowania reakcji:

$\stackrel{+\mathrm{III}}{\mathrm{As}}{}_2\stackrel{-\mathrm{II}}{\mathrm{S}}{}_3\to 2\mathrm{H}{}_3\stackrel{+\mathrm{V}}{\mathrm{As}}\mathrm{O}{}_4+3\stackrel{+\mathrm{VI}}{\mathrm{S}}\mathrm{O}{}_4{}^{2-}+28\mathrm{e}{}^{-}$

zauważamy, że łącznie oddawanych jest aż 28 elektronów. Następnie bilansujemy równanie korzystając z jonów prostych obecnych w roztworze - H⁺ oraz z cząsteczek wody.

Poniżej przypominamy podstawowe wiadomości dotyczące określania stopni utlenienia pierwiastków oraz bilansowania równań reakcji redox:

Reguły dotyczące stopni utlenienia:

1. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w obojętnym związku jest równa 0.
2. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w jonie jest równa ładunkowi tego jonu.
3. Tlen w związkach przyjmuje zwykle -II stopień utlenienia (w H₂O₂ -I, a w OF₂ +II).
4. Wodór w związkach przyjmuje zwykle +I stopień utlenienia (w wodorkach metali -I).
5. Metale w związkach przyjmują dodatnie stopnie utlenienia równe ich wartościowości.
6. Pierwiastki w stanie wolnym mają stopień utlenienia równy 0.

Utleniacz to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków obniża stopień utlenienia.

Reduktor to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków zwiększa stopień utlenienia.

Utlenianie - proces w którym bierze udział reduktor, dochodzi w nim do zwiększenia stopnia utlenienia.

Redukcja - proces w którym bierze udział utleniacz, dochodzi w nim do obniżenia stopnia utlenienia.

Aby zapisać zbilansowane równania procesów utleniania i redukcji postępujemy zgodnie z poniższym schematem:

1. Ustalamy stopnie utlenienia wszystkich atomów.

2. Sprawdzamy, które pierwiastki zmieniły swój stopień utlenienia

3. Pierwiastek obniża stopień utlenienia przyjmując elektrony, a zwiększa stopień utlenienia oddając elektrony. Dopisujemy odpowiednią ilość elektronów po lewej stronie w procesie redukcji, a po prawej stronie w procesie utlenienia

4. Uzgadniamy ładunki po lewej i po prawej stronie dopisując jony H₃O⁺ /H⁺ lub jony OH^-, To jakich jonów możemy użyć zależy od środowiska:
   - środowisko kwaśne => H₃O⁺/H⁺
   - środowisko obojętne => H₃O⁺/H⁺ lub OH^- (staramy się użyć takiego jonu, aby po lewej stronie dopisać H₂O)
   - środowisko zasadowe => OH^-

5. Sprawdzamy czy ilości atomów są takie same po lewej i po prawej stronie. Jeśli nie zgadza się ilość atomów tlenu i wodoru dopisujemy cząsteczki wody w odpowiedniej ilości po lewej lub prawej stronie.