Odpowiedź :
Rozwiązanie zadania zaczynamy od ustalenia stopni utlenienia pierwiastków w związkach:[tex]Mn^{2+} + Pb_3O_4 + H_3O^{+} --- > MnO_4^-+ Pb^{2+} + H_2O.[/tex]
Mangan z +II stopnia utlenienia w jonie [tex]Mn^{2+}[/tex] przechodzi na stopień utlenienia +VII w jonie [tex]MnO_4^{-}[/tex]
Tetratlenek triołowiu [tex]Pb_3O_4[/tex] to szczególny przypadek związku w którym ten sam pierwiastek występuje na dwóch różnych stopniach utlenienia. Inny zapis tego związku to [tex]2PbO*PbO_2[/tex]. 2 atomy ołowiu występują na +II stopniu utlenienia, a jeden atom na +IV stopniu utlenienia. W reakcji redox następuje obniżenie stopnia utlenienia tylko jednego atomu ołowiu z +IV na +II stopień utlenienia. Pozostałe atomy ołowiu mają po obu stronach reakcji ten sam stopień utlenienia.
W niniejszej reakcji ołów jest utleniaczem, akceptuje elektrony i ulega procesowi redukcji.
Mangan jest reduktorem, oddaje elektrony i ulega reakcji utlenienia.
Zapisujemy reakcje połówkowe:
[tex]1) Mn^{2+} + 4 H_2O --- > MnO_4^- + 5e^- + 8H^+ \\\\2) Pb_3O_4 + 2e^- + 8H^+--- > 3Pb^{2+} + 4H_2O[/tex]
W reakcjach mamy różne liczby elektronów. Musimy je wymnożyć tak, aby w obu reakcjach połówkowych była ich taka sama ilość.
Reakcję nr 1 musimy wymnożyć razy 2, a reakcję nr 2 razy 5.
[tex]1) Mn^{2+} + 4 H_2O --- > MnO_4^- + 5e^- + 8H^+ || *2 \\\\2) Pb_3O_4 + 2e^- + 8H^+--- > 3Pb^{2+} + 4H_2O }} || *5[/tex]
Dodajemy reakcje stronami i skracamy elektrony/jony wodorowe/cząsteczki wody:
[tex]2 Mn^{2+} + 8 H_2O + 5 Pb_3O_4 + 10 e^- + 40 H^+--- > 2 MnO_4^- + 10e^- + 16 H^+ 15 Pb^{2+} + 20 H_2O[/tex]
Otrzymujemy finalne współczynniki stechiometryczne dla równania:
[tex]2 Mn^{2+} + 5 Pb_3O_4 + 24 H^+--- > 2 MnO_4^- + 15 Pb^{2+} + 12 H_2O[/tex]
Bilansowanie reakcji redox
Reakcje redox (inaczej reakcje utleniania/redukcji) to reakcja w przebiegu której następuje transfer elektronów między związkami biorącymi udział w reakcji. Skutkuje to zmianą ich stopnia utlenienia.
Aby zbilansować reakcje redox musimy zapisać 2 składowe reakcje połówkowe:
- reakcję utlenienia - proces w którym reduktor oddaje elektrony i podwyższa swój stopień utlenienia;
- reakcję redukcji - proces w którym utleniacz przyjmuje elektrony i obniża swój stopień utlenienia.
Każdą z połówkowy reakcji musimy następnie zbilansować pod względem masy i ładunku. Następnie obie reakcje musimy wymnożyć tak, aby liczba elektronów w obu reakcjach zgadzała się. Finalnie dodajemy stronami reakcje połówkowe i otrzymujemy finalne współczynniki stechiometryczne.