大域反応方程式

化学反応は、ほとんどの場合、生成物の形成を直接的に表す方程式によって表されます。言い換えれば、反応の大域方程式は、関与する中間プロセスを示さず、反応物と生成物のみを表す方程式です。

例として、点火源を介した酸素との反応によりグラファイト (炭素) が燃焼するとします (したがって、負の ΔH _t エンタルピー変化を伴う発熱プロセス)。したがって、この反応は 2 段階で起こります。

各段階の 2 つの方程式の合計は、化学量論的に完全な炭素の 酸化反応 の全体的な方程式を提供します (炭素 1 モルごとに 1 モルの気体酸素の存在が考慮されるため、この割合が 1/2 の場合、CO のみが存在します。形成される – 不完全燃焼):

大域方程式から計算されるエンタルピーの変化は、常に各中間段階での変化の合計に等しいことに注意してください。

イオン電子法などにより方程式の バランスをとる 場合、全体的な反応方程式は、すべての 酸化還元 と水生成の半反応の合計から、表されるすべての電子が消去される方程式になります。

酸性水性媒体中での過マンガン酸イオンと亜硝酸イオンの化学反応を観察します。

MnO ₄ ^– + NO ₂ ^– + H ⁺ → Mn ²⁺ + NO ₃ ^– + H ₂ O

簡単な分析では、マンガン原子が還元を受け、 窒素 原子が酸化を受けることがわかります。したがって、酸化還元半反応は次のようになります。

MnO ₄ ^– + 5e ^– + 8H ⁺ → Mn ²⁺ + 4H ₂ O (水素イオンと同じように、酸素原子は水分子と平衡していることを思い出してください)

NO ₂ ^– + H ₂ O → NO ₃ ^– + 2e ^– + 2H ⁺

この反応の大域方程式を取得するには、すべての半方程式の合計が、関与するすべての電子をキャンセルする必要があります。したがって、最初の式に 2 を掛け、2 番目の式に 5 を掛けることができます。

_2MnO4 ^– + 10e ^– + 16H ⁺ → ^2Mn2 + ₊ 8H2O

5 NO ₂ ^– + 5H ₂ O → 5 NO ₃ ^– + 10e ^– + 10H ⁺

方程式を追加すると、次のようになります。

2MnO ₄ ^– + 5NO ₂ ^– + 6H ⁺ → 2Mn ²⁺ + 5NO ₃ ^– + 3H ₂ O

酸化還元法のみによって平衡化された反応では、全体方程式は酸化半反応と還元半反応の合計によっても与えられます。

例：Al + Co ²⁺ → Al ³⁺ + Co

この反応では、電荷と電子のバランスをとり、両方の半反応に電子の数に等しい数を乗算して加算する必要があります。

Al → Al ³⁺ + 3e ^– (× 2)

Co ²⁺ + 2e ^– → Co (x 3)、次の方程式を追加します。

2Al + 3Co ²⁺ → 2Al ³⁺ + 3Co