Halfreacties zijn een belangrijk onderdeel van elektrochemische cellen en redoxreacties. Ze beschrijven de oxidatie- en reductieprocessen afzonderlijk.
Het opstellen van een halfreactie vereist een stappenplan, vooral wanneer deze niet direct in BiNaS tabel 48 te vinden is. Het is belangrijk om te weten of je met een reductor (die elektronen afstaat) of een oxidator (die elektronen opneemt) te maken hebt, omdat dit bepaalt aan welke kant van de pijl de elektronen komen te staan.
Stappenplan voor het opstellen van halfreacties in een zuur milieu:
- Noteer de begin- en einddeeltjes: Schrijf de deeltjes op die aan het begin van de halfreactie aanwezig zijn en de deeltjes die aan het einde ontstaan.
- Breng de atomen in balans die géén zuurstof (O) of waterstof (H) zijn: Zorg dat er evenveel van deze atomen aan beide zijden van de reactie staan.
- Breng de zuurstofatomen (O) in balans: Voeg H2O-moleculen toe aan de kant waar zuurstofatomen ontbreken.
- Breng de waterstofatomen (H) in balans: Voeg H+-ionen toe aan de kant waar waterstofatomen ontbreken.
- Breng de lading in balans: Voeg elektronen (e−) toe aan de kant met de meest positieve lading om de totale lading aan beide zijden gelijk te maken.
Voorbeeld:
Stel de halfreactie op voor de reductie van permanganaat (MnO4−) naar mangaan(II)ionen (Mn2+) in een zuur milieu.
- Begin- en einddeeltjes: MnO4−→Mn2+
- Atomen (geen O of H) in balans: Mangaan (Mn) is al in balans (één aan elke kant).
- Zuurstofatomen (O) in balans: Er zijn 4 O-atomen links en geen rechts. Voeg 4 H2O toe aan de rechterkant.
MnO4−→Mn2++4H2O
- Waterstofatomen (H) in balans: Er zijn 8 H-atomen rechts (van 4 H2O) en geen links. Voeg 8 H+ toe aan de linkerkant.
MnO4−+8H+→Mn2++4H2O
- Lading in balans:
- Linkerkant: (−1)+(8×+1)=+7
- Rechterkant: (+2)+(4×0)=+2
Het verschil is 7−2=5. Voeg 5 elektronen (e−) toe aan de linkerkant (de meest positieve kant) om de lading gelijk te maken.
MnO4−+8H++5e−→Mn2++4H2O
Dit is de complete halfreactie voor de reductie van permanganaat in een zuur milieu.
Voor een basisch milieu zijn de stappen vergelijkbaar, maar de manier waarop waterstofatomen in balans worden gebracht, verschilt door het gebruik van H2O en OH−-ionen.