Примеры

а) P  PH₃

В левой части полуреакции не хватает трех атомов водорода, поэтому добавляем влево три молекулы H₂O, а вправо – три иона OH^–:

P + 3H₂O  PH₃ + 3OH^–

б) NO₃^–  NH₃

В этой полуреакции левая и правая части различаются по числу атомов и кислорода, и водорода. После баланса по кислороду получим:

NO₃^– + 3H₂O  NH₃ + 6OH^– – при этом справа остались несбалансированными еще три атома водорода, поэтому добавим в левую часть полуреакции еще три молекулы H₂O, а в правую – еще три иона OH^–, и тогда получим окончательно

NO₃^– + 6H₂O  NH₃ + 9OH^–

Нередки случаи, когда материальный баланс по водороду и кислороду в щелочной среде можно сделать одновременно с помощью только гидроксид–ионов, например в полуреакции Zn  [Zn(OH)₄]^2– для обеспечения материального баланса достаточно добавить влево четыре иона OH^–:

Zn + 4OH^–  [Zn(OH)₄]^2–

В следующем примере этот прием не так очевиден, но также реализуется:

P + 2OH^–  H₂PO₂^–

Нейтральная среда. Обратите внимание, что в нейтральной среде источник ионов H⁺ и OH^– – молекулы воды. В этих случаях баланс по кислороду делают, добавляя соответствующее число H₂O в левую часть первой полуреакции и в правую часть второй полуреакции. Если в результате H₂O оказалась там, где кислород в недостатке, то в противоположную часть добавляют удвоенное число H⁺, если кислород был в избытке, то в противоположную часть добавляют удвоенное число OH^–.

Такой прием уменьшает вероятность типичной для нейтральной среды ошибки, когда в молекулярном уравнении в продуктах оказываются одновременно и кислота, и щелочь.

Примеры

Для реакции KMnO₄ + KNO₂ + H₂O  MnO₂ + KNO₃ + KOH

можно составить две идентичные схемы превращений:

а) MnO₄^–  MnO₂ б) NO₂^–  NO₃^–

NO₂^–  NO₃^– MnO₄^–  MnO₂;

Начнем с варианта (а): для баланса по кислороду добавим молекулы H₂O в левую часть первой полуреакции и в правую часть второй полуреакции:

а) MnO₄^– + H₂O  MnO₂

NO₂^–  NO₃^– + H₂O

При этом оказалась ситуация, рассмотренная ранее при балансе по кислороду в щелочной среде (воду добавили в ту часть полуреакций, где кислород в избытке). Тогда число молекул H₂O должно быть равно числу избыточных атомов кислорода, и в противоположную часть необходимо добавить удвоенное число ионов OH^–. Окончательно получим:

а) MnO₄^– + 2H₂O  MnO₂ + 4OH^–

NO₂^– + 2OH^–  NO₃^– + H₂O

В варианте (б) для баланса по кислороду также добавим молекулы H₂O в левую часть первой полуреакции и в правую часть второй полуреакции:

б) NO₂^– + H₂O  NO₃^–

MnO₄^–  MnO₂ + H₂O

В этом случае H₂O оказалась в той части полуреакций, где дефицит кислорода. Подобно тому, как это рассмотрено ранее для кислой среды, число молекул H₂O должно равняться числу недостающих атомов кислорода, и в противоположную часть следует добавить удвоенное число ионов H⁺:

NO₂^– + H₂O  NO₃^– + 2H⁺

MnO₄^– + 4H⁺  MnO₂ + 2H₂O

Следует отметить, что описанные здесь приемы составления материального баланса – чисто технические и совсем не обязательно отражают действительный механизм переноса атомов из одних молекул или ионов в другие.