Merhaba sevgili öğrenciler!
Redoks tepkimelerini denkleştirmek, kimyanın önemli konularından biridir. Bu soruda, asidik ortamda gerçekleşen bir redoks tepkimesini denkleştirerek $Fe^{2+}$ iyonunun katsayısını bulacağız. Adım adım ilerleyelim:
- 1. Yükseltgenme Basamaklarını Belirleyelim:
- Tepkimedeki elementlerin yükseltgenme basamaklarını bulalım:
- $MnO_4^-$ iyonunda: Oksijen $-2$ yükseltgenme basamağına sahiptir. Toplam yük $-1$ olduğuna göre, $Mn + 4(-2) = -1 \Rightarrow Mn - 8 = -1 \Rightarrow Mn = +7$.
- $Fe^{2+}$ iyonunda: Demir $+2$ yükseltgenme basamağına sahiptir.
- $Mn^{2+}$ iyonunda: Mangan $+2$ yükseltgenme basamağına sahiptir.
- $Fe^{3+}$ iyonunda: Demir $+3$ yükseltgenme basamağına sahiptir.
- Görüldüğü gibi, $Mn$ $+7$'den $+2$'ye indirgenirken, $Fe$ $+2$'den $+3$'e yükseltgenmektedir.
- 2. Yarı Tepkimeleri Ayıralım:
- İndirgenme Yarı Tepkimesi: $MnO_4^-(aq) \rightarrow Mn^{2+}(aq)$ (Mangan $+7$'den $+2$'ye indirgeniyor.)
- Yükseltgenme Yarı Tepkimesi: $Fe^{2+}(aq) \rightarrow Fe^{3+}(aq)$ (Demir $+2$'den $+3$'e yükseltgeniyor.)
- 3. Atomları Denkleştirelim (O ve H hariç):
- Her iki yarı tepkimede de O ve H dışındaki atomlar (Mn ve Fe) zaten denk durumdadır.
- İndirgenme: $MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+}$
- Yükseltgenme: $Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+}$
- 4. Oksijen Atomlarını Denkleştirelim (Su ekleyerek):
- İndirgenme yarı tepkimesinde sol tarafta 4 oksijen atomu var. Sağ tarafa 4 su molekülü ($4H_2O$) ekleyerek oksijenleri denkleştirelim:
- $MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$
- Yükseltgenme yarı tepkimesinde oksijen atomu bulunmamaktadır.
- 5. Hidrojen Atomlarını Denkleştirelim (Asidik ortamda $H^+$ ekleyerek):
- İndirgenme yarı tepkimesinde sağ tarafta $4H_2O$'dan dolayı 8 hidrojen atomu var. Sol tarafa 8 $H^+$ iyonu ekleyelim:
- $8H^+ + MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$
- Yükseltgenme yarı tepkimesinde hidrojen atomu bulunmamaktadır.
- 6. Yükleri Denkleştirelim (Elektron ekleyerek):
- İndirgenme Yarı Tepkimesi: $8H^+ + MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$
- Sol tarafın toplam yükü: $8(+1) + (-1) = +7$
- Sağ tarafın toplam yükü: $+2 + 0 = +2$
- Yükleri dengelemek için sol tarafa 5 elektron ($5e^-$) ekleyelim:
- $5e^- + 8H^+ + MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$ (Sol yük: $-5 + 8 - 1 = +2$, Sağ yük: $+2$. Yükler denk.)
- Yükseltgenme Yarı Tepkimesi: $Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+}$
- Sol tarafın toplam yükü: $+2$
- Sağ tarafın toplam yükü: $+3$
- Yükleri dengelemek için sağ tarafa 1 elektron ($e^-$) ekleyelim:
- $Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^-$ (Sol yük: $+2$, Sağ yük: $+3 - 1 = +2$. Yükler denk.)
- 7. Alınan ve Verilen Elektron Sayılarını Eşitleyelim:
- İndirgenme yarı tepkimesinde 5 elektron alınırken, yükseltgenme yarı tepkimesinde 1 elektron verilmektedir.
- Elektron sayılarını eşitlemek için yükseltgenme yarı tepkimesini 5 ile çarpalım:
- $5 \times (Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^-) \Rightarrow 5Fe^{2+} \rightarrow 5Fe^{3+} + 5e^-$
- 8. Yarı Tepkimeleri Toplayalım:
- Şimdi iki yarı tepkimeyi toplayalım ve her iki taraftaki aynı tür maddeleri (elektronları) sadeleştirelim:
- $(5e^- + 8H^+ + MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O)$
- $(5Fe^{2+} \rightarrow 5Fe^{3+} + 5e^-)$
- ------------------------------------------------------------------------------------
- $8H^+ + MnO_4^- + 5Fe^{2+} + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O + 5Fe^{3+} + 5e^-$
- Elektronları sadeleştirdiğimizde denkleşmiş tepkimeyi elde ederiz:
- $8H^+ + MnO_4^- + 5Fe^{2+} \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O + 5Fe^{3+}$
- 9. Denkleşmiş Tepkimeyi Kontrol Edelim:
- Atom sayıları:
- Mn: Sol 1, Sağ 1 (Denk)
- O: Sol 4, Sağ 4 (Denk)
- H: Sol 8, Sağ 8 (Denk)
- Fe: Sol 5, Sağ 5 (Denk)
- Yükler:
- Sol taraf: $8(+1) + (-1) + 5(+2) = +8 - 1 + 10 = +17$
- Sağ taraf: $+2 + 0 + 5(+3) = +2 + 15 = +17$ (Denk)
Denkleşmiş tepkimede $Fe^{2+}$ iyonunun katsayısı 5 olarak bulunmuştur.
Cevap C seçeneğidir.
