Niezbilansowane równanie reakcji:

$\mathrm{Cu}+\mathrm{HNO}{}_3\to \mathrm{Cu}(\mathrm{NO}{}_3){}_2+\mathrm{NO}{}_2+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Niezbilansowane równanie reakcji w formie jonowej:

$\stackrel{0}{\mathrm{Cu}}+\mathrm{H}{}^{+}+\stackrel{\mathrm{V}}{\mathrm{N}}\mathrm{O}{}_3{}^{-}\to \stackrel{\mathrm{II}}{\mathrm{Cu}{}^{2+}}+\stackrel{\mathrm{IV}}{\mathrm{N}}\mathrm{O}{}_2+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Równania reakcji:

• redukcji:

$\stackrel{\mathrm{V}}{\mathrm{N}}\mathrm{O}{}_3{}^{-}+\mathrm{e}{}^{-}+2\mathrm{H}{}^{+}\to \stackrel{\mathrm{IV}}{\mathrm{N}}\mathrm{O}{}_2+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}|\cdot 2$

• utleniania:

$\stackrel{0}{\mathrm{Cu}}\to \stackrel{\mathrm{II}}{\mathrm{Cu}{}^{2+}}+2\mathrm{e}{}^{-}$

Sumujemy równania stronami - otrzymujemy zbilansowane równanie w formie jonowej:

$\mathrm{Cu}+2\mathrm{NO}{}_3{}^{-}+4\mathrm{H}{}^{+}\to \mathrm{Cu}{}^{2+}+2\mathrm{NO}{}_2+2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Dodajemy do niego skrócone wcześniej jony azotanowe(V). Zapisujemy równanie w formie cząsteczkowej:

$\mathbf{Cu}+4HN{\mathbf{O}}_3\to \mathbf{Cu}(\mathbf{N}{\mathbf{O}}_3{)}_2+2N{\mathbf{O}}_2+2{\mathbf{H}}_2\mathbf{O}$

 

---

Wyjaśnienie:

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

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.