Razlika med ionsko elektronsko metodo in metodo oksidacijskih števil

2024 Avtor: Alex Aldridge | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 13:49

Ključna razlika med ionsko elektronsko metodo in metodo oksidacijskega števila je, da je pri ionski elektronski metodi reakcija uravnotežena glede na naboj ionov, medtem ko je pri metodi oksidacijskega števila reakcija uravnotežena glede na spremembo oksidacijska števila oksidantov in reducentov.

Tako metoda ionskih elektronov kot metoda oksidacijskih števil sta pomembni pri uravnoteženju kemijskih enačb. Uravnotežena kemijska enačba je podana za določeno kemijsko reakcijo in nam pomaga določiti, koliko reaktanta je reagiralo, da je nastala določena količina produkta, ali količino reaktantov, potrebnih za pridobitev želene količine produkta.

Kaj je ionsko elektronska metoda?

Metoda ionskih elektronov je analitična tehnika, ki jo lahko uporabimo za določanje stehiometričnega razmerja med reaktanti in produkti z uporabo ionskih polovičnih reakcij. Glede na kemijsko enačbo za določeno kemijsko reakcijo lahko določimo dve polovični reakciji kemijske reakcije in uravnotežimo število elektronov in ionov v vsaki polovični reakciji, da dobimo popolnoma uravnotežene enačbe.

Slika 01: Kemijske reakcije

Za razumevanje te metode si oglejmo primer.

Reakcija med permanganatnim ionom in železovim ionom je naslednja:

MnO₄^– + Fe²⁺ ⟶ Mn^{2 +} + Fe³⁺ + 4H_2O

Dve polovični reakciji sta pretvorba permanganatnega iona v manganov (II) ion in železovega iona v železov ion. Ionske oblike teh dveh pol-reakcij so naslednje:

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺

Fe²⁺ ⟶ Fe³⁺

Potem moramo uravnotežiti število atomov kisika v vsaki polovični reakciji. V polovični reakciji, kjer se železo pretvori v železov ion, ni atomov kisika. Zato moramo uravnotežiti kisik v drugi polovični reakciji.

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺ + 4O^{2 -}

Ti štirje atomi kisika izvirajo iz molekule vode (ne iz molekularnega kisika, ker pri tej reakciji ne nastaja plin). Potem je pravilna polovična reakcija:

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺ + 4H_{2 O}

V zgornji enačbi na levi strani ni vodikovih atomov, na desni strani pa je osem vodikovih atomov, zato moramo na levo dodati osem vodikovih atomov (v obliki vodikovih ionov) stran.

MnO₄^– + 8H⁺ ⟶ Mn²⁺ + 4H_2O

V zgornji enačbi ionski naboj leve strani ni enak desni strani. Zato lahko dodamo elektrone na eno od obeh strani, da uravnotežimo ionski naboj. Naboj na levi strani je +7, na desni strani pa +2. Tukaj moramo dodati pet elektronov na levo stran. Potem je polovična reakcija

MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– ⟶ Mn²⁺ + 4H_2O

Pri uravnoteženju polovične reakcije pretvorbe železa v železov ion se ionski naboj pretvori iz +2 v +3; tukaj moramo dodati en elektron na desno stran, kot sledi, da uravnotežimo ionski naboj.

Fe²⁺ ⟶ Fe³⁺ + e^–

Potem lahko seštejemo dve enačbi z uravnoteženjem števila elektronov. Polovično reakcijo s pretvorbo železa v železo moramo pomnožiti s 5, da dobimo pet elektronov, nato pa z dodajanjem te spremenjene enačbe polovične reakcije polovični reakciji s pretvorbo permanganata v manganov (II) ion dobimo pet elektroni na vsaki strani se izničijo. Naslednja reakcija je rezultat tega dodatka.

MnO₄^– + 8H⁺ + 5Fe²⁺ + 5e^– ⟶ Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe 3+ ^{+ 5e}–

MnO₄^– + 8H⁺ + 5Fe²⁺ ⟶ Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe³⁺

Kaj je metoda oksidacijskih števil?

Metoda oksidacijskih števil je analitična tehnika, ki jo lahko uporabimo za določanje stehiometričnega razmerja med reaktanti in produkti, z uporabo spremembe v oksidaciji kemičnih elementov, ko gre reakcija od reaktantov k produktom. Pri redoks reakciji obstajata dve polovični reakciji: reakcija oksidacije in reakcija redukcije. Za isti primer kot zgoraj, reakcija med permanganatom in železovimi ioni, je oksidacijska reakcija pretvorba železovega v železov ion, medtem ko je redukcijska reakcija pretvorba permanganatnega iona v manganov (II) ion.

Oksidacija: Fe²⁺ ⟶ Fe³⁺

Zmanjšanje: MnO₄^– ⟶ Mn²⁺

Pri tehtanju tovrstne reakcije moramo najprej ugotoviti spremembo oksidacijskih stanj kemijskih elementov. V reakciji oksidacije se +2 železovega iona pretvori v +3 železov ion. V reakciji redukcije se +7 mangana pretvori v +2. Zato lahko njihova oksidacijska stanja uravnotežimo tako, da pomnožimo polovično reakcijo s stopnjo prirastka/zmanjšanja oksidacijskega stanja v drugi polovični reakciji. V zgornjem primeru je sprememba oksidacijskega stanja za oksidacijsko reakcijo 1, sprememba oksidacijskega stanja za redukcijsko reakcijo pa 5. Nato moramo oksidacijsko reakcijo pomnožiti s 5 in redukcijsko reakcijo z 1.

5Fe²⁺ ⟶ 5Fe³⁺

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺

Potem lahko dodamo ti dve polovični reakciji, da dobimo celotno reakcijo in nato lahko uravnotežimo druge elemente (atome kisika) z uporabo molekul vode in vodikovih ionov, da uravnotežimo ionski naboj na obeh straneh.

MnO₄^– + 8H⁺ + 5Fe²⁺ ⟶ Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe³⁺

Kakšna je razlika med ionsko elektronsko metodo in metodo oksidacijskih števil?

Metoda ionskih elektronov in metoda oksidacijskih števil sta pomembni pri uravnoteženju kemijskih enačb. Ključna razlika med ionsko elektronsko metodo in metodo oksidacijskega števila je, da je pri ionski elektronski metodi reakcija uravnotežena glede na naboj ionov, medtem ko je pri metodi oksidacijskega števila reakcija uravnotežena glede na spremembo oksidacijskih števil oksidantov in reducentov.

Spodnja infografika povzema razliko med ionsko elektronsko metodo in metodo oksidacijskih števil.

Povzetek – Metoda ionskih elektronov proti metodi oksidacijskih števil

Ključna razlika med ionsko elektronsko metodo in metodo oksidacijskih števil je, da je pri ionski elektronski metodi reakcija uravnotežena glede na naboj ionov, medtem ko je pri metodi oksidacijskih števil reakcija uravnotežena glede na spremembo oksidacije. število oksidantov in reducentov.