Chất tạo môi trường và phản ứng tự oxi hoá – khử

Trong nhiều phản ứng, một chất (thường là acid như HCl, $\mathrm{H_2SO_4}$) vừa tham gia theo hai cách:

• Phần đóng vai chất khử (hoặc chất oxi hoá): nguyên tố của nó đổi số oxi hoá.
• Phần tạo môi trường: nguyên tố không đổi số oxi hoá, chỉ mang gốc acid để tạo muối với kim loại hay duy trì pH.

Với $\mathrm{MnO_2} + \mathrm{4HCl} \rightarrow \mathrm{MnCl_2} + \mathrm{Cl_2} + \mathrm{2H_2O}$: Mn $+4 \rightarrow +2$ (nhận $2e$); hai ion $\mathrm{Cl^-}$ biến thành $\mathrm{Cl_2}$ (nhường $2e$). Vậy $2$ phân tử HCl là chất khử, $2$ phân tử còn lại làm môi trường (nằm trong $\mathrm{MnCl_2}$).

1. Cân bằng electron cho nguyên tố đổi số oxi hoá, tìm hệ số của chất oxi hoá, chất khử (phần đã đổi) và sản phẩm.
2. Cân bằng gốc acid (số ion $\mathrm{Cl^-}$ hoặc $\mathrm{SO_4^{2-}}$ vào muối) để tìm tổng lượng acid.
3. Cân bằng H, rồi O, bằng nước.

Hai ví dụ trong chính bài: $\mathrm{MnO_2}$ cần $4\,\mathrm{HCl}$ (khử $2$, môi trường $2$), và $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$ cần $14\,\mathrm{HCl}$ (khử $6$, môi trường $8$).

Trong phản ứng tự oxi hoá – khử (còn gọi dị li), cùng một nguyên tố trong cùng một chất vừa tăng, vừa giảm số oxi hoá: một phần nguyên tử nhường electron, phần kia nhận electron. Nguyên tố thường ở mức trung gian.

• $\mathrm{Cl_2} + \mathrm{2NaOH} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{NaClO} + \mathrm{H_2O}$ (nguội): $\mathrm{Cl^0}$ thành $\mathrm{Cl^{-1}}$ (nhận $1e$) và $\mathrm{Cl^{+1}}$ (nhường $1e$).
• $\mathrm{3Cl_2} + \mathrm{6KOH} \rightarrow \mathrm{5KCl} + \mathrm{KClO_3} + \mathrm{3H_2O}$ (đun nóng): $\mathrm{Cl^0}$ thành $\mathrm{Cl^{-1}}$ (nhận $1e$, $5$ nguyên tử) và $\mathrm{Cl^{+5}}$ (nhường $5e$, $1$ nguyên tử).
• $\mathrm{2H_2O_2} \rightarrow \mathrm{2H_2O} + \mathrm{O_2}$: O $-1$ thành $-2$ (nhận) và $0$ (nhường).

Ở phản ứng nội phân tử, chất oxi hoá và chất khử là hai nguyên tố khác nhau trong cùng một phân tử (thường là phản ứng nhiệt phân):

• $\mathrm{2KClO_3} \rightarrow \mathrm{2KCl} + \mathrm{3O_2}$: Cl $+5 \rightarrow -1$ (nhận $6e$), O $-2 \rightarrow 0$ (nhường $2e$ mỗi nguyên tử).
• $\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow \mathrm{N_2O} + \mathrm{2H_2O}$: N $-3 \rightarrow +1$ (nhường $4e$), N $+5 \rightarrow +1$ (nhận $4e$).

Khác với tự oxi hoá – khử, ở đây hai nguyên tố khác nhau (hoặc cùng nguyên tố nhưng sản phẩm giống nhau như $\mathrm{N_2O}$). Cách làm vẫn là thăng bằng electron.