Jonowo elektronowe równanie reakcji utleniania:

$\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_2+12\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{H}{}_2\mathrm{C}{}_2\mathrm{O}{}_4+8\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}+8\mathrm{e}{}^{-}$

Sumaryczne jonowe skrócone równanie reakcji:

$5\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_2+8\mathrm{MnO}{}_4{}^{-}+24\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}\to 5\mathrm{H}{}_2\mathrm{C}{}_2\mathrm{O}{}_4+8\mathrm{Mn}{}^{2+}+36\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

 

---

Wyjaśnienie:

Poniżej zamieszczono połówkowe równanie reakcji utleniania, z zaznaczeniem stopni utlenienia pierwiastków, które je zmieniają podczas trwania procesu:

$\stackrel{-\mathrm{I}}{\mathrm{C}}{}_2\mathrm{H}{}_2+12\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{H}{}_2\stackrel{+\mathrm{III}}{\mathrm{C}}{}_2\mathrm{O}{}_4+8\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}+8\mathrm{e}{}^{-}$

Wzory acetylenu i kwasu szczawiowego, z zaznaczeniem stopni utlenienia atomów węgla w ich cząsteczkach wyglądają następująco:

Prostym sposobem na znalezienie stopnia utlenienia atomu węgla w związkach organicznych jest zapamiętanie poniższych zasad:

• Wiązanie z innym atomem węgla (pojedyncze lub wielokrotne) nie zmienia stopnia utlenienia węgla.
• Wiązanie z wodorem zmniejsza stopień utlenienia węgla o I (węgiel ma większą elektroujemność).
• Każde wiązanie z tlenem zwiększa stopień utlenienia atomu węgla o I (tlen ma większą elektroujemność).
• Analogicznie każde wiązanie z azotem i innym pierwiastkiem o większej elektroujemności od węgla zwiększa jego stopień utlenienia o I.

 

Skoro powstały w płuczce roztwór nie zawiera osadu to oznacza, że powstały w nim jony Mn²⁺ a środowisko reakcji było kwasowe. Połówkowe równanie redukcji wygląda więc następująco:

$\stackrel{+\mathrm{VII}}{\mathrm{Mn}}\mathrm{O}{}_4{}^{-}+8\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}+5\mathrm{e}{}^{-}\to \stackrel{+\mathrm{II}}{\mathrm{Mn}}{}^{2+}+12\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

 

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.

6. Jeżeli ilości elektronów biorących udział w utlenianiu i redukcji są różne, to mnożymy równania przez odpowiednie liczby, tak aby ilość elektronów w utlenianiu i redukcji była identyczna.
   
   
7. Dodajemy stronami równanie utleniania i redukcji, a następnie porządkujemy substancje, tak aby znajdowały się po odpowiedniej stronie równania.

 

Poniżej zamieszczamy tabelę, z przypomnieniem efektów reakcji redukcji jonów manganianowych(VII) w różnych środowiskach reakcji:

Produkty redukcji fioletowych jonów manganianowych(VII) MnO4- w różnych odczynach roztworów:
pH roztworu	powstający jon/związek manganu	stopień utlenienia manganu	roztwór	osad
Zasadowe	MnO42-	+VI	zielony (niebieskozielony)	brak  (klarowny roztwór)
Obojętne	MnO2	+IV	bezbarwny (jasnożółty)	brunatny osad
Kwasowe	Mn2+	+II	bladoróżowy (bezbarwny)	brak (klarowny roztwór)