Elektrochemia i redoksy

Zacznijmy od napisania równania reakcji, która przebiega w tym procesie:
2Ag⁺ + Cu → 2Ag + Cu²⁺
Teraz zastanówmy się, dlaczego masa płytki uległa zmianie. Wpływ na to mają dwa przeciwstawne efekty: spadek masy wywołany rozpuszczaniem się miedzi oraz jej wzrost spowodowany odkładaniem się metalicznego srebra. Zapiszmy to za pomocą równania matematycznego:
∆m = –m_Cu + m_Ag
Oczywiście doskonale wiemy, że m = n * M
∆m = –n_Cu * M_Cu + n_Ag * M_Ag
3,8g = –n_Cu * 63,5 + n_Ag * 108
Wciąż jednak mamy tylko jedno równanie i aż dwie niewiadome. W tej sytuacji musimy spojrzeć na napisane wcześniej równanie reakcji. Jak widzimy, na każdy 1 mol atomów miedzi, który przechodzi do roztworu, 2 mole atomów srebra osadzają się na płytce. W związku z tym:
n_Ag = 2 * n_Cu
3,8g = –n_Cu * 63,5 + 2 * n_Cu * 108
n_Cu = 0,025 mola
n_Ag = 0,05 mola
Liczymy teraz skład procentowy płytki (w procentach masowych):
%_Ag = (0,05 * 108) / 33,8 = 0,16 = 16%
%_Cu = 100% – 16% = 84%

Po wyznaczeniu stopni utlenienia wszystkich pierwiastków w podanej reakcji, dochodzimy do następujących wniosków:
– molibden utlenia się z IV na VI
– siarka utlenia się z –II na VI
– tlen redukuje się z 0 na –II
Wyznaczmy współczynniki metodą bilansu elektronowego:
Mo (IV) → Mo (VI) + 2e
2S (–II) → 2S (VI) + 16e
O₂ (0) + 4e → 2O (–II)
Ilość oddanych elektronów musi się równać ilości elektronów pobranych, jednak nie możemy tych reakcji wymnożyć sobie w dowolny sposób. Molibden i siarka występują w jednym związku w stosunku 1:2, dlatego pierwszą i drugą reakcję naszego bilansu musimy traktować wspólnie. Mamy wówczas 18e oddanych i 4e pobrane. Najmniejsza wspólna wielokrotność tych liczb to 36.
Mo (IV) → Mo (VI) + 2e /*2
2S (–II) → 2S (VI) + 16e /*2
O₂ (0) + 4e → 2O (–II) /*9
Dobieramy współczynniki na podstawie naszego bilansu, ale uważajmy na to, że pewna część atomów tlenu nie zmieniła swojego stopnia utlenienia w toku omawianej reakcji:
2MoS₂ + 6Na₂CO₃ + 9O₂ → 2Na₂MoO₄ + 4Na₂SO₄ + 6CO₂