Semirreacción
En química, una semirreacción (o reacció de semicelda) és el component de reacció d'oxidació o de reducció d'una reacció redox.[1] Una semirreacción s'obté considerant el canvi en els estats d'oxidació de les substàncies individuals implicades en la reacció redox. A sovint, el concepte de semirreaccions s'utilisa per a descriure lo que ocorre en una cèlula electroquímica, com una pila de cèlula galvànica. Les miges reaccions poden escriure's per a descriure tant el metal que es oxida (cridat ànodo) com el metal que es reduïx (cridat càtodo).
Les semirreaccions s'utilisen a sovint com a método per a equilibrar les reaccions redox.[2] Per a les reaccions d'oxidació-reducció en condicions àcides, despuix d'equilibrar els àtoms i els número, serà necessari afegir ions H+ per a equilibrar els ions d'hidrogen en la semirreacción. Per a les reaccions d'oxidació-reducció en condicions bàsiques, despuix d'equilibrar els àtoms i els número, primer cal tractar-la com una solució àcida i després afegir ions OH- per a equilibrar els ions H+ en les miges reaccions (lo que donaria H2O).
Eixemple: Cèlula galvànica de Zn i Cu
Considera la cèlula galvànica que es mostra en l'image adjacent: està construïda en una peça de zinc (Zn) sumergida en una solució de sulfat de zinc (ZnSO4) i una peça de coure (Cu) sumergida en una solució de sulfat de coure(II) (CuSO4). La reacció global és
En l'ànodo de Zn es produïx l'oxidació (el metal pert electrons). Açò es representa en la següent semirreacción d'oxidació (note's que els electrons estan en el costat dels productes):
En el càtodo de Cu té lloc la reducció (s'accepten electrons). Açò es representa en la següent semirreacción de reducció (note's que els electrons estan en el costat dels reactants):
Método d'equilibri de semirreaccions
Considere la següent reacció:
Els dos elements implicats, el ferro i el clor, canvien d'estat d'oxidació: el ferro de +2 a +3 i el clor de 0 a -1. Per tant, es produïxen dos semirreaccions. Estos canvis poden representar-se en fòrmules insertant els electrons apropiats en cada mija reacció:
Donades dos semirreaccions és possible, en el coneiximent dels potencials d'electrodo apropiats, aplegar a la reacció completa (original) de la mateixa manera. La descomposició d'una reacció en semirreaccions és clau per a comprendre diversos processos químics. Per eixemple, en la reacció anterior, pot demostrar-se que es tracta d'una reacció redox en la que el Fe es oxida i el Cl es reduïx. Observe's la transferència d'electrons del Fe al Cl. La descomposició és també una forma de simplificar l'equilibri d'una equació química. Un químic pot equilibrar els àtoms i les càrregues d'una equació al mateix temps.
Per eixemple:
- Fe2+ → Fe3+ + i- es convertix en 2Fe2+ → 2Fe3+ + 2i-.
- s'afig a Cl2 + 2i- → 2Cl-
- i finalment es convertix en Plantilla:Chem2
També és possible, i a voltes necessari, considerar una semirreacción en condicions bàsiques o àcides, ya que pot haver un electrolito àcit o bàsic en la reacció redox. Per este electrolito pot ser més difícil satisfer l'equilibri tant dels àtoms com de les càrregues. Açò es fa afegint H2O, OH-, i-, i/o H+ a cada costat de la reacció fins que abdós àtoms i càrregues estiguen equilibrats.
Considere la següent semirreacción:
OH-, H2O i i- poden utilisar-se per a equilibrar les càrregues i els àtoms en condicions bàsiques, sempre que se suponga que la reacció es produïx en aigua.
Considere de nou la semirreacción següent:
H+, H2O i i- poden utilisar-se per a equilibrar les càrregues i els àtoms en condicions àcides, sempre que se suponga que la reacció es produïx en aigua.
Observa que abdós costats estan equilibrats tant en càrrega com en àtoms.
A sovint hi haurà tant H+ com OH- presents en condicions àcides i bàsiques, pero la reacció resultant dels dos ions produirà aigua, H2O (com es mostra a continuació):
Referències
- ↑ «Understanding Half-reactions». www2.chem.wisc.edu. Consultat el 2023-10-29.
- ↑ Society, American Chemical (2005). Química, un proyecte de la A.C.S. (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7001-6.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Semirreacción» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.