Kluczowa różnica między metodą elektronów jonowych a metodą liczby utlenienia polega na tym, że w metodzie elektronów jonowych reakcja jest zrównoważona w zależności od ładunku jonów, podczas gdy w metodzie liczby utlenienia reakcja jest zrównoważona w zależności od zmiany stopnie utlenienia utleniaczy i reduktorów.
Zarówno metoda elektronów jonowych, jak i metoda liczby utlenienia są ważne w równoważeniu równań chemicznych. Zrównoważone równanie chemiczne jest podane dla konkretnej reakcji chemicznej i pomaga nam określić, ile reagenta przereagowało, aby uzyskać określoną ilość produktu lub ilość reagentów potrzebnych do uzyskania pożądanej ilości produktu.
Co to jest metoda jonowo-elektronowa?
Metoda elektronów jonowych to technika analityczna, którą możemy wykorzystać do określenia relacji stechiometrycznej między reagentami a produktami, przy użyciu połówkowych reakcji jonowych. Mając równanie chemiczne dla konkretnej reakcji chemicznej, możemy określić dwie połówkowe reakcje reakcji chemicznej i zrównoważyć liczbę elektronów i jonów w każdej połówkowej reakcji, aby uzyskać całkowicie zrównoważone równania.
Rysunek 01: Reakcje chemiczne
Rozważmy przykład, aby zrozumieć tę metodę.
Reakcja między jonem nadmanganianu a jonem żelaza jest następująca:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Dwie reakcje połówkowe to konwersja jonu nadmanganianu w jon manganu(II) i jonu żelaza w jon żelazowy. Formy jonowe tych dwóch połówkowych reakcji są następujące:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
Następnie musimy zrównoważyć liczbę atomów tlenu w każdej reakcji połówkowej. W reakcji połówkowej, w której żelazo jest przekształcane w jon żelazowy, nie ma atomów tlenu. Dlatego musimy zbilansować tlen w drugiej połowie reakcji.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Te cztery atomy tlenu pochodzą z cząsteczki wody (nie z tlenu cząsteczkowego, ponieważ w tej reakcji nie powstaje gaz). Wtedy prawidłowa reakcja połówkowa to:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
W powyższym równaniu nie ma atomów wodoru po lewej stronie, ale po prawej jest osiem atomów wodoru, więc musimy dodać osiem atomów wodoru (w postaci jonów wodoru) po lewej stronie bok.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
W powyższym równaniu ładunek jonowy lewej strony nie jest równy prawej stronie. Dlatego możemy dodać elektrony do jednej z dwóch stron, aby zrównoważyć ładunek jonowy. Ładunek po lewej stronie wynosi +7, a po prawej +2. Tutaj musimy dodać pięć elektronów po lewej stronie. Wtedy reakcja połówkowa to
MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Podczas równoważenia reakcji połówkowej przemiany żelaza w jon żelazowy, ładunek jonowy zmienia się z +2 na +3; tutaj musimy dodać jeden elektron po prawej stronie w następujący sposób, aby zrównoważyć ładunek jonowy.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
Następnie możemy dodać dwa równania, równoważąc liczbę elektronów. Musimy pomnożyć reakcję połówkową z konwersją żelaza w żelazo przez 5, aby otrzymać pięć elektronów, a następnie dodając to zmodyfikowane równanie reakcji połówkowej do reakcji połówkowej z konwersją nadmanganianu w jon manganu(II), pięć elektrony z każdej strony znoszą się. Wynikiem tego dodawania jest następująca reakcja.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Co to jest metoda liczby utleniania?
Metoda liczby utlenienia to technika analityczna, którą możemy wykorzystać do określenia relacji stechiometrycznej między reagentami a produktami, wykorzystując zmianę w utlenianiu pierwiastków chemicznych, gdy reakcja przechodzi z reagentów do produktów. W reakcji redoks występują dwie reakcje połówkowe: reakcja utleniania i reakcja redukcji. Dla tego samego przykładu jak powyżej, reakcja między nadmanganianem a jonami żelazawymi, reakcja utleniania jest konwersją żelaza w jon żelazowy, podczas gdy reakcja redukcji jest konwersją jonu nadmanganianowego w jon manganu(II).
Utlenianie: Fe2+ ⟶ Fe3+
Redukcja: MnO4– ⟶ Mn2+
Podczas bilansowania tego typu reakcji, najpierw musimy określić zmianę stopnia utlenienia pierwiastków chemicznych. W reakcji utleniania +2 jonów żelazawych przekształca się w +3 jonów żelazowych. W reakcji redukcji +7 manganu zamienia się w +2. Dlatego możemy zrównoważyć ich stany utlenienia, mnożąc reakcję połówkową przez stopień przyrostu/spadku stanu utlenienia w drugiej reakcji połówkowej. W powyższym przykładzie zmiana stopnia utlenienia dla reakcji utleniania wynosi 1, a zmiana stopnia utlenienia dla reakcji redukcji wynosi 5. Następnie musimy pomnożyć reakcję utleniania przez 5 i reakcję redukcji przez 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
Następnie możemy dodać te dwie reakcje połówkowe, aby uzyskać pełną reakcję, a następnie możemy zrównoważyć inne pierwiastki (atom tlenu) za pomocą cząsteczek wody i jonów wodoru, aby zrównoważyć ładunek jonowy po obu stronach.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Jaka jest różnica między metodą elektronów jonowych a metodą liczby utlenienia?
Metoda elektronów jonowych i metoda liczby utlenienia są ważne w równoważeniu równań chemicznych. Kluczowa różnica między metodą elektronów jonowych a metodą stopnia utlenienia polega na tym, że w metodzie elektronów jonowych reakcja jest równoważona w zależności od ładunku jonów, natomiast w metodzie liczby utlenienia reakcja jest równoważona w zależności od zmiany liczby utlenienia utleniaczy i reduktorów.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między metodą elektronów jonowych a metodą liczby utlenienia.
Podsumowanie – metoda elektronów jonowych a metoda liczby utlenienia
Kluczowa różnica między metodą elektronów jonowych a metodą liczby utlenienia polega na tym, że w metodzie elektronów jonowych reakcja jest zrównoważona w zależności od ładunku jonów, podczas gdy w metodzie liczby utlenienia reakcja jest zrównoważona w zależności od zmiany utlenienia liczba utleniaczy i reduktorów.
