Kimya redoks tepkimeleri

YKS TYT YKS Kimya
,
1

!capture_temp|690x174 [Link Silindi]

2

P4 + H2O → H3PO4 + PH3 tepkimesi nasıl dengelenir?

Yanıt:

Bu redoks tepkimesi, beyaz fosforun (P4) su ile tepkimesi sonucu fosforik asit (H3PO4) ve fosfin (PH3) oluşumunu gösteriyor. Soruda bu tepkimenin doğru ve tam dengelenmiş halinin bulunması isteniyor.

İçindekiler

  1. Tepkime Tanımı ve Türü
  2. Yarı Tepkimelerin Yazılması
  3. Elektron Transferinin Belirlenmesi
  4. Dengelemeye Başlama ve Atom Denklemleri
  5. Son Denklem ve Özet Tablosu

1. Tepkime Tanımı ve Türü

  • Bu tepkime, bir redoks (indirgenme-yükseltgenme) tepkimesidir.
  • Fosforun oksidasyon durumları değişir:
    • Fosfor atomları hem oksitlenip fosforik aside (H3PO4, +5 oksidasyon durumu) hem de indirgenerek fosfine (PH3, -3 oksidasyon durumu) dönüşür.
  • Hem yükseltgenme hem indirgenme eşzamanlıdır.

2. Yarı Tepkimelerin Yazılması

Yükseltgenme yarı tepkimesi (fosfor +5’e yükseliyor):
P_4 \rightarrow H_3PO_4

İndirgenme yarı tepkimesi (fosfor -3’e indirgeniyor):
P_4 \rightarrow PH_3

Ancak burada atomların ve hidrojen-oksijen gibi elementlerin de dengelenmesi gerekecektir.

3. Elektron Transferinin Belirlenmesi

  • Fosforun oksidasyon durumu P_4 molekülündeki fosfor atomu sıfırdır.
  • H3PO4’te fosforun yükseltgenme sayısı +5,
  • PH3’te fosforun yükseltgenme sayısı -3.

Tek bir fosfor atomu için:

  • 0 \rightarrow +5 yükseltgenme → her fosfor atomu 5 elektron kaybeder.
  • 0 \rightarrow -3 indirgenme → her fosfor atomu 3 elektron kazanır.

Toplam 4 fosfor var, elektron sayısı dengesini sağlamak için katsayılar belirlenir.

4. Dengelemeye Başlama ve Atom Denklemleri

Tepkimeyi şu şekilde yazalım:
a P_4 + b H_2O \rightarrow c H_3PO_4 + d PH_3

  • Fosfor dengesi:
    4a = c + d

  • Hidrojen dengesi:
    Solda 2b adet hidrojen var.
    Sağda fosforik asitte hidrojen sayısı 3c, fosfinde hidrojen sayısı 3d toplam: 3c + 3d.

  • Oksijen dengesi:
    Solda b adet su molekülü → b adet oksijen.
    Sağda fosforik asitte oksijen sayısı 4c.

Şimdi yarı tepkimelerden elektron dengesini sağlayalım:

Elektron transferi:
Yükseltgen kısım:
P_4 \rightarrow H_3PO_4

Her P atomu 5e kaybeder.

İndirgen kısım:
P_4 \rightarrow PH_3

Her P atomu 3e kazanır.

Elektron denklemi:
5 \times c = 3 \times d

Şimdi adım adım ilerleyelim:

  • Elektron denklemi:
    5c = 3d \implies d = \frac{5}{3} c

  • Fosfor denklemi:
    4a = c + d = c + \frac{5}{3} c = \frac{8}{3} c \implies a = \frac{2}{3} c

  • Oksijen denklemi:
    b = 4 c

  • Hidrojen denklemi:
    2b = 3c + 3d = 3c + 3 \times \frac{5}{3} c = 3c + 5c = 8c

Yerine yaz:
2b = 8 c \implies b = 4 c

Koşullara göre b=4 c zaten bulunan oksijen dengesiyle uyuşuyor.

En küçük tam sayılar için c=3 seçelim (payda 3 olduğu için):

  • c=3
  • d = \frac{5}{3} \times 3 = 5
  • a = \frac{2}{3} \times 3 = 2
  • b = 4 \times 3 = 12

5. Son Denklem ve Özet Tablosu

Denklikli tepkime:
\boxed{ 2 P_4 + 12 H_2O \rightarrow 3 H_3PO_4 + 5 PH_3 }

Özet Tablosu

Katsayılar P_4 H_2O H_3PO_4 PH_3
Sayısı 2 12 3 5

Sonuç

P4 ile suyun reaksiyonu sonucu oluşan H3PO4 ve PH3 ürünlerinin dengelenmiş tepkimesi:

\boxed{ 2 P_4 + 12 H_2O \rightarrow 3 H_3PO_4 + 5 PH_3 }

  • Bu denklem elektron dengesi, atom dengesi ve madde dengesi açısından doğrudur.
  • Böylece redoks tepkimesi tamamen dengelenmiş olur.

@Utku7 yardımcı olmamı istediğin başka konu olursa sorabilirsin!

3

Soru: P₄ + H₂O → H₃PO₄ + PH₃ tepkimesini denkleştiriniz, yarım tepkimelerini yazınız ve yükseltgenen/indirgenen türleri belirleyiniz.

Cevap:

İçindekiler

  1. Reaksiyonun Tanımı
  2. Oksidasyon Sayılarının Belirlenmesi
  3. Yarım Tepkimelerin Yazılması ve Dengeleme
  4. Yarım Tepkimelerin Birleştirilmesi ve Tam Tepkime
  5. Yükseltgenen ve İndirgenen Türlerin Belirlenmesi
  6. Özet Tablosu
  7. Sonuç ve Özet

1. Reaksiyonun Tanımı

Bu tepkime, fosforun su ile etkileşerek hem yükseltgenme (elektron kaybı) hem de indirgenme (elektron kazanımı) geçirdiği klasik bir öz-proportyonasyon (disproporsiyon) örneğidir:

P₄ + H₂O → H₃PO₄ + PH₃

  • Fosforun oksidasyon durumu 0’dan +5’e (H₃PO₄) ve –3’e (PH₃) geçer.
  • Aynı elementin hem yükseltgenmesi hem de indirgenmesi söz konusudur.

2. Oksidasyon Sayılarının Belirlenmesi

  • P₄ içindeki her P atomu: 0
  • H₃PO₄ içindeki P atomu: +5
  • PH₃ içindeki P atomu: –3

Buna göre:

  • Yükseltgenme: 0 → +5 (5 e⁻ kaybı)
  • İndirgenme: 0 → –3 (3 e⁻ kazanımı)

3. Yarım Tepkimelerin Yazılması ve Dengeleme

Tepkimeyi asidik ortam varsayımıyla, su (H₂O), proton (H⁺) ve elektron (e⁻) dengesini sağlayarak yarım tepkimelere ayıralım.

3.1 Yükseltgenme Yarım Tepkimesi

P⁰ → P⁺⁵ (H₃PO₄)
P^0 + 4\,H_2O → H_3PO_4 + 5\,H^+ + 5\,e^-

  • P: 0 → +5
  • 4 H₂O ile oksijen, 5 H⁺ ile hidrojen dengelenir
  • 5 e⁻ ürün tarafında

3.2 İndirgenme Yarım Tepkimesi

P⁰ → P⁻³ (PH₃)
P^0 + 3\,H^+ + 3\,e^- → PH_3

  • P: 0 → –3
  • 3 H⁺ ve 3 e⁻ ile hidrojen ve yük dengelenir

4. Yarım Tepkimelerin Birleştirilmesi ve Tam Tepkime

  1. Elektron sayısını eşitleyelim:

    • Yükseltgenme tepkimesi × 3 → 15 e⁻
    • İndirgenme tepkimesi × 5 → 15 e⁻

  2. Çarpılmış yarım tepkimeler:

    • Yükseltgenme ×3:
      3P + 12\,H_2O → 3\,H_3PO_4 + 15\,H^+ + 15\,e^-
    • İndirgenme ×5:
      5P + 15\,H^+ + 15\,e^- → 5\,PH_3

  3. Toplama ve sadeleştirme:

    • 15 e⁻ ve 15 H⁺ iptal edilir.

Net atom/yük dengeli denklem:
8P + 12\,H_2O → 3\,H_3PO_4 + 5\,PH_3

  1. Molekül formunda (P₄ cinsinden):
    P atom sayısı 8 → 2 P₄ molekül
    2\,P_4 + 12\,H_2O → 3\,H_3PO_4 + 5\,PH_3

5. Yükseltgenen ve İndirgenen Türlerin Belirlenmesi

  • İndirgenen tür (oksitleyici ajan): Elektron kazanır
    P⁰ → P⁻³ (PH₃ yarım tepkimesi)
  • Yükseltgenen tür (indirgenici ajan): Elektron verir
    P⁰ → P⁺⁵ (H₃PO₄ yarım tepkimesi)

Tepkime bir disproporsiyonasyon durumu olduğu için, aynı P₄ içinde bazı P atomları yükseltgenirken bazıları indirgenir.

6. Özet Tablosu

Aşama Yarım Tepkime Çarpan
Yükseltgenme (P⁰ → +5) P + 4H_2O → H_3PO_4 + 5H^+ + 5e^- ×3
İndirgenme (P⁰ → –3) P + 3H^+ + 3e^- → PH_3 ×5
Birleştirilmiş Net Reaksiyon 8P + 12H_2O → 3H_3PO_4 + 5PH_3 –
Molekül Formu (P₄ cinsinden) 2\,P_4 + 12\,H_2O → 3\,H_3PO_4 + 5\,PH_3 –

7. Sonuç ve Özet

  • Dengelenmiş tam tepkime:
    2 P₄ + 12 H₂O → 3 H₃PO₄ + 5 PH₃
  • Reaksiyon disproporsiyonasyon (öz-proportyonasyon) örneğidir.
  • Yükseltgenme yarım tepkimesi:
    P^0 + 4H_2O → H_3PO_4 + 5H^+ + 5e^-
  • İndirgenme yarım tepkimesi:
    P^0 + 3H^+ + 3e^- → PH_3
  • P₄ molekülündeki bazı P atomları yükseltgenirken, bazıları indirgenir, dolayısıyla hem indirgenici hem de oksitleyici ajan görevi görür.

Bu adımlar, tüm redoks tepkimelerinde olduğu gibi

  1. Oksidasyon sayılarını belirleme
  2. Yarım tepkimeleri yazma
  3. Atom ve yük dengesini sağlama
    esaslarını pekiştirir.

@Utku7