วิธีการดุลสมการรีดอกซ์

มี 2 วิธี คือ

1. วิธีไอออน – อิเล็กตรอน
2. วิธีเลขออกซิเดชัน

โดยจะแยกย่อยออกเป็นใน สารละลายกรด สารละลายเบส และสารละลายที่เป็นกลาง โดยเมื่อเป็นสารละลายกรดให้ดุลสมการ โดยการเติม H⁺ และเมื่อเป็นสารละลายเบสให้ดุลสมการ โดยการเติม OH^-

ในปฏิกิริยา ดังนี้

1. วิธีไอออน – อิเล็กตรอน (จะแสดงเฉพาะในสารละลายกรด)

เริ่มจากการวิเคราะห์ปฏิกิริยา เพื่อระบุว่าองค์ประกอบใดเป็นตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ โดยพิจารณาค่าเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลงไปขององค์ประกอบนั้นๆในปฏิกิริยา

BiO₃^- + Mn²⁺ + H⁺  MnO₄^- + Bi³⁺ + H₂ O

จากปฏิกิริยา พบว่า Bi มีเลขออกซิเดชันเปลี่ยนไปจาก +5 ลดลงเหลือ +3

ดังนั้น เกิดปฏิกิริยารีดักชัน โดย BiO₃^- เป็นตัวถูกรีดิวซ์ หรือตัวออกซิไดซ์ของปฏิกิริยา

เมื่อพิจารณา Mn พบว่า มีเลขออกซิเดชันเปลี่ยนไปจาก +2 เพิ่มขึ้นเป็น +7

ดังนั้น เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดย Mn²⁺ เป็นตัวถูกออกซิไดซ์ หรือตัวรีดิวซ์ของปฏิกิริยา

แยกปฏิกิริยารีดอกซ์ออกเป็นครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันและครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน และดุลจำนวนประจุโดยการเติมอิเล็คตรอน (e^-)

ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน : Mn²⁺ à MnO₄^- + 5e^- 

(Mn ใน MnO₄^- มีเลขออกซิเดชัน +7 จึงต้องเติม 5e^- เพื่อให้มีเลขออกซิเดชันเป็น +2 เท่ากับประจุของ Mn²⁺)

ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน : BiO₃^- + 2e^-  Bi³⁺

(Bi ใน BiO₃^- มีเลขออกซิเดชัน +5 จึงต้องเติม 2e^- เพื่อให้มีเลขออกซิเดชันเป็น +3 เท่ากับประจุของ Bi³⁺)

ดุลอะตอมของ O โดยเติม H₂O และดุล H โดยการเติม H⁺ (ถ้ากรณีเบส จะดุลโดยการเติม H₂O และOH^-)

ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน : Mn²⁺ + 4H₂O  MnO₄^- + 5e^- + 8H⁺

ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน : BiO₃^- + 2e^- + 6H⁺   Bi³⁺ + 3H₂O

ทำจำนวนอิเล็กตรอนของทั้งสองครึ่งปฏิกิริยาให้เท่ากัน โดยการ x2 ปฏิกิริยาออกซิเดชัน และ x5 ปฏิกิริยารีดักชัน จะได้ปฏิกิริยา

ดังแสดง

ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน : 2Mn²⁺ + 8H₂O  2MnO₄^- + 10e^- + 16H⁺

ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน : 5BiO₃^- + 10e^- + 30H⁺   5Bi³⁺ + 15H₂O

รวมสองครึ่งปฏิกิริยา จะได้ปฏิกิริยาที่ผ่านการดุลสมการแล้ว

ดังนี้

5BiO₃^- + 2Mn²⁺ + 14H⁺  2MnO₄^- + 5Bi³⁺ + 7H₂O

2. วิธีเลขออกซิเดชัน (จะแสดงเฉพาะในสารละลายเบส)

วิเคราะห์ปฏิกิริยา และคำนวณหาเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลงไป ถ้าองค์ประกอบหรือธาตุใดมีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นจะทำหน้าเป็นตัวรีดิวซ์ และถ้าเลขออกซิเดชันลดลงจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์

Zn + MnO₄^-  Zn²⁺ + MnO₂

จากปฏิกิริยาข้างต้น พบว่า Zn มีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น จาก 0 เป็น +2 และ Mn ใน MnO₄^- มีเลขออกซิเดชันลดลงจาก +7 เป็น +4 ใน MnO₂

ดังนั้น Zn ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ และ Mn ใน MnO₄^- ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ของปฏิกิริยา

ทำเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น และลดลงให้เท่ากัน โดยเขียนเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นไว้ข้างหน้าตัวออกซิไดซ์ และเลขออกซิเดชันที่ลดลงไว้หน้าตัวรีดิวซ์

ดังนี้

3Zn + 2MnO₄^-    Zn²⁺ + MnO₂

จากนั้น ทำการดุลสมการ โดยดุลเฉพาะตัวที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน ซึ่งในกรณีนี้ คือ Zn และ Mn เพื่อให้ Zn มี 3 อะตอม และ Zn²⁺ มี 3 อะตอม

เช่นเดียวกัน

3Zn + 2MnO₄^-    3Zn²⁺ + 2MnO₂

จากนั้น พิจารณาประจุขององค์ประกอบหรือธาตุทั้งหมด และดุลประจุรวมทางซ้ายและทางขวาของปฏิกิริยาให้เท่ากัน โดยเติม H₂O และ OH^- จะได้ปฏิกิริยาที่ดุลแล้ว (ถ้ากรณีกรด จะดุลโดยการเติม H₂O และ H⁺)

3Zn + 2MnO₄^- + 4H₂O     3Zn²⁺ + 2MnO₂ + 8OH^-

3. สำหรับกรณีที่สารละลายเป็นกลาง

ซึ่งจะไม่มี H⁺ และ OH^- อยู่ในปฏิกิริยา ให้ทำการดุลปฏิกิริยา

ดังนี้

• หาครึ่งปฏิกิริยาทั้ง 2 ก่อน
• ในแต่ละครึ่งปฏิกิริยาทำอะตอมของธาตุด้านซ้ายให้เท่ากันด้านขวา
• ดุลประจุของแต่ละครึ่งปฏิกิริยาให้เท่ากันด้วยการเติมอิเล็คตรอน
• ทำอิเล็คตรอนทั้ง 2 ครึ่งปฏิกิริยาให้เท่ากัน แล้วนำสมการทั้งสองมาบวกกัน จะได้สมการรีดอกซ์