Príklad: Do nasledujúcej rovnice doplň stechiometrické koeficienty.
Fe2(SO4)3 + NaOH → Fe(OH)3 + Na2SO4
Riešenie:
V prvom rade musíme zistiť, či sa v rovnici menia oxidačné čísla prvkov, preto určíme oxidačné čísla:
Fe2(SO4)3 ⟹
- podľa krížového pravidla hneď vieme, že železo má oxidačné číslo III a síranový anión –II
- síranový anión je „od“ kyseliny sírovej – t.j. oxidačné číslo síry +VI
NaOH ⟹ -(OH), teda hydroxidová skupina má oxidačné číslo –I, sodík (sa nachádza v I. A. skupine PSP): +I
Fe(OH)3 ⟹ krížovým pravidlom určíme FeIII , (OH)-I
Na2SO4 ⟹ môžeme napísať: Na2(SO4)1 ⟹ NaI, (SO4)-II, SVI (podobne ako vyššie)
Vidíme, že oxidačné čísla prvkov sa v reakcii nemenia, t.j. ak železo na ľavej strane má oxidačné číslo III, má ho aj na pravej strane.
Môžeme teda začať vyčíslovať. Nájdeme si prvok, ktorého je v rovnici najviac a pred zlúčeninu, v ktorej sa tento prvok nachádza v najvyššom počte atómov, napíšeme „1“.
V našom prípade je to kyslík v zlúčenine Fe2(SO4)3, (3*4 = 12atómov kyslíka) – pred túto zlúčeninu teda napíšeme 1:
1 Fe2(SO4)3 + NaOH → Fe(OH)3 + Na2SO4
Okrem kyslíka sa v zlúčenine Fe2(SO4)3 nachádza aj Fe a S. Železa tu máme 2 atómy na ľavo, na pravej strane len 1, preto pred zlúčeninu, ktorá na pravej strane rovnice obsahuje železo, napíšeme 2. Síra: na ľavej strane máme v zlúčenine Fe2(SO4)3 tri síry (číslom za zátvorkou násobíme každý prvok zátvorky, podobne ako v matematike), na pravej, v zlúčenine Na2SO4 len jednu, preto pred zlúčeninu Na2SO4 napíšeme 3:
1 Fe2(SO4)3 + NaOH → 2 Fe(OH)3 + 3Na2SO4
Na ľavej strane rovnice máme jeden sodík, ale na pravej už máme sodík 6x (násobíme číslo pred celou zlúčeninou a číslo ktoré sa nachádza pri prvku ako dolný index). Preto, pred NaOH na ľavej strane rovnice napíšeme 6:
1 Fe2(SO4)3 + 6 NaOH → 2 Fe(OH)3 + 3Na2SO4
Skontrolujeme si kyslíky a vodíky:
1 Fe2(SO4)3 + 6 NaOH → 2 Fe(OH)3 + 3Na2SO4
12xO 6xO 6xO 12xO
Spolu: 18xO 18xO
Počet kyslíkov na pravej aj ľavej strane je rovnaký.
1 Fe2(SO4)3 + 6 NaOH → 2 Fe(OH)3 + 3Na2SO4
6xH 6xH
Teda, sedí aj počet vodíkov (počet vodíkov na pravej strane s rovná počtu vodíkov na ľavej strane).
Hotovo, rovnica je „vyčíslená“.
Príklad: Vyčísli rovnicu: KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2 (SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
V rovnici si najskôr určíme oxidačné čísla:
KI MnVII O4-II + FeII SVI O4-II + H2I SVI O4-II → Fe2 III (SVI O4-II )3-II + K2 I SVI O4-II + MnII SVI O4-II + H2IO-II
Tučným písmom sú vyznačené prvky (Mn, Fe), kde sa menia oxidačné čísla. Na ľavej strane má mangán oxidačné číslo VII, na pravej II. Oxidačné číslo mangánu sa znižuje, teda mangán sa redukuje - príjme 5 elektrónov:
MnVII + 5e- → MnII (1)
Železo má na strane reaktantov oxidačné číslo II, na strane produktov III –teda, oxidačné číslo sa zvyšuje - železo odovzdáva elektrón - oxiduje sa (jednoducho: ak nejaký prvok odovzdáva zápornú časticu (elektrón) - zníži sa obsah záporných častíc v atóme a logicky sa musí posunúť náboj na pomyslenej číselnej osi smerom do pravá – zvýšiť sa. Úplné analogicky, ale opačne sa to dá povedať pri redukcii - v atóme zvýšime počet záporných častíc).
FeII – e- = FeIII
Na ľavej strane však máme 1 atóm železa, na pravej 2, teda celkový počet vymenených elektrónov medzi atómami železa bude 2:
2FeII - 2e- = Fe2III (2)
Pri reakcii sa musí pri oxidácii a redukcii vymeniť rovnaký počet elektrónov.
V rovnici (1) sa prijalo 5, v (2) odovzdali 2, teda rovnicu (1) vynásobíme číslom 2 a rovnicu (2) číslom 5:
2MnVII + 10e = 2MnII (3)
10FeII - 10e = 5Fe2III (4)
Teraz vidíme, že na ľavej stane rovnice potrebujeme 2 x mangán s oxidačným číslom 2 - preto pred zlúčeninu, ktorá obsahuje mangán s oxidačným číslom II ,t.j. pred KMnO4 napíšeme 2 , rovnaká úvaha platí pre mangán na pravej strane - napíšeme tiež 2.
Na ľavej aj na pravej strane potrebujeme mať 10 x Fe. Na ľavo, podľa rovnice (4) napíšeme pred zlúčeninu, ktorá obsahuje železo číslo 10, na pravej 5. (Číslom pred zlúčeninou násobíme každý prvok v zlúčenine, pričom rešpektujeme dolné indexy, t.j. ak máme Fe2 - nesmieme túto dvojku prehliadnuť!!! – tu robí najviac žiakov chyby.)
2 KMnO4 + 10 FeSO4 + H2SO4 → 5 Fe2 (SO4)3 + K2SO4 + 2 MnSO4 + H2O
Ostáva nám vyčísliť podčiarknuté. Zvýraznené „tučným“ písmom máme už „hotové“. Skúsime sa teda odraziť od týchto – už vyčíslených. Začnime na ľavo hneď prvým – draslíkom. Zlúčeninu, v ktorej sa draslík na ľavo vyskytuje už máme označenú ako vyčíslenú. Naľavo máme 2 x K, na pravo máme tiež 2x. Môžeme teda i K2SO4 považovať za vyčíslenú, resp. ako keby tam bola „1“.
2 KMnO4 + 10 FeSO4 + H2SO4 → 5 Fe2 (SO4)3 + 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + H2O
Na pravo máme tri zlúčeniny, ktoré obsahujú síru a všetky už máme vyčíslené. Na ľavo máme dve zlúčeniny obsahujúce síru, z toho kyselinu sírovú ešte nemáme vyčíslenú. Zrátame si teda síry na pravo:
5 Fe2 (SO4)3 → S sa nachádza v zátvorke – a za ňou je ako dolný index trojka. To znamená, že číslom za zátvorkou násobíme každý prvok v nej. Rovnako násobíme číslom pred celou zlúčeninou. Sír tu tak máme celkovo 5 x 3 = 15
1 K2SO4 → nám poskytuje 1 x S
2 MnSO4 → poskytne nám 2 xS
Na pravo teda máme 15 + 1 + 2 = 18 x S
Na ľavej strane rovnice máme zatiaľ 10 x S (z FeSO4) + 1 x S z H2SO4. Nakoľko FeSO4 máme už vyčíslené, dosadíme pred H2SO4 také číslo, ktoré keď zrátame s číslom 10, nám dá rovnaký počet atómov síry ako je na pravej strane. Doplníme teda 8:
2 KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 → 5 Fe2 (SO4)3 + 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + H2O
Ostáva nám skontrolovať vodíky a kyslíky. Vyššie opísaným postupom zistíme, že pred molekulu vody na pravej strane dopíšeme:
2 KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 → 5 Fe2 (SO4)3 + 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + 8H2O
Rovnice, kde sa menia oxidačné čísla prvkov, voláme oxidačno-redukčné.