Ključna razlika između metode jonskih elektrona i metode oksidacionih brojeva je u tome što je u metodi ionskih elektrona reakcija uravnotežena u zavisnosti od naboja jona, dok je kod metode oksidacionih brojeva reakcija uravnotežena u zavisnosti od promene u oksidacijski brojevi oksidansa i redukcija.
I metoda jonskih elektrona i metoda oksidacionog broja su važne u balansiranju hemijskih jednačina. Uravnotežena hemijska jednadžba je data za određenu hemijsku reakciju i ona nam pomaže da odredimo koliko je reaktanta reagovalo da bi se dobila određena količina proizvoda, ili količinu reaktanata koja je potrebna da bi se dobila željena količina proizvoda.
Šta je jonska elektronska metoda?
Ionska elektronska metoda je analitička tehnika koju možemo koristiti da odredimo stehiometrijski odnos između reaktanata i proizvoda, koristeći ionske polu-reakcije. S obzirom na hemijsku jednačinu za određenu hemijsku reakciju, možemo odrediti dvije polu-reakcije kemijske reakcije i izbalansirati broj elektrona i jona u svakoj polureakciji kako bismo dobili potpuno uravnotežene jednadžbe.
Slika 01: Hemijske reakcije
Razmotrimo primjer kako bismo razumjeli ovu metodu.
Reakcija između jona permanganata i iona željeza je sljedeća:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Dvije polu-reakcije su pretvaranje jona permanganata u jon mangana(II) i željeznog jona u feri ion. Jonski oblici ove dvije polureakcije su sljedeći:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
Nakon toga, moramo izbalansirati broj atoma kiseonika u svakoj polu-reakciji. U polovičnoj reakciji gdje se željezo pretvara u feri ion, nema atoma kisika. Stoga, moramo izbalansirati kisik u drugoj polureakcije.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Ova četiri atoma kiseonika dolaze iz molekula vode (ne molekularnog kiseonika jer u ovoj reakciji nema proizvodnje gasa). Tada je ispravna polu-reakcija:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
U gornjoj jednadžbi, nema atoma vodika na lijevoj strani, ali ima osam atoma vodika na desnoj strani, tako da moramo dodati osam atoma vodika (u obliku vodikovih jona) lijevo strana.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
U gornjoj jednačini, jonski naboj lijeve strane nije jednak desnoj strani. Stoga, možemo dodati elektrone na jednu od dvije strane da uravnotežimo jonski naboj. Napunjenost na lijevoj strani je +7, a na desnoj strani je +2. Ovdje moramo dodati pet elektrona na lijevu stranu. Tada je polureakcija, MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Kada se balansira polu-reakcija pretvaranja željeza u feri jon, jonski naboj se pretvara od +2 do +3; ovdje trebamo dodati jedan elektron na desnu stranu kako slijedi kako bismo izbalansirali jonski naboj.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
Nakon toga, možemo dodati dvije jednačine zajedno balansirajući broj elektrona. Moramo pomnožiti polureakciju sa konverzijom željeza u feri sa 5 da dobijemo pet elektrona, a zatim dodavanjem ove modificirane jednadžbe polureakcije polureakcije s konverzijom permanganata u ion mangana(II), pet elektroni na svakoj strani se poništavaju. Sljedeća reakcija je rezultat ovog dodavanja.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Šta je metoda oksidacionog broja?
Metoda oksidacionog broja je analitička tehnika koju možemo koristiti da odredimo stehiometrijski odnos između reaktanata i proizvoda, koristeći promjenu u oksidaciji kemijskih elemenata kada reakcija ide od reaktanata do proizvoda. U redoks reakciji postoje dvije polureakcije: reakcija oksidacije i reakcija redukcije. Za isti primjer kao gore, reakcija između permanganata i željeznih iona, reakcija oksidacije je konverzija željeza u feri ion dok je reakcija redukcije konverzija permanganatnog jona u ion mangana(II).
Oksidacija: Fe2+ ⟶ Fe3+
Smanjenje: MnO4– ⟶ Mn2+
Kada balansiramo ovu vrstu reakcije, prvo moramo odrediti promjenu oksidacijskih stanja kemijskih elemenata. U reakciji oksidacije, +2 iona željeza pretvara se u +3 željeznog jona. U reakciji redukcije, +7 mangana se pretvara u +2. Stoga možemo uravnotežiti njihova oksidaciona stanja množenjem polureakcije sa stepenom povećanja/dekrementa oksidacionog stanja u drugoj polureakcije. U gornjem primjeru, promjena u oksidacijskom stanju za oksidacijsku reakciju je 1, a promjena u oksidacionom stanju za reakciju redukcije je 5. Zatim, moramo pomnožiti reakciju oksidacije sa 5 i reakciju redukcije sa 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
Nakon toga, možemo dodati ove dvije polu-reakcije da dobijemo potpunu reakciju, a zatim možemo izbalansirati ostale elemente (atome kisika) koristeći molekule vode i vodonikove ione da uravnotežimo jonski naboj na obje strane.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Koja je razlika između metode jonskih elektrona i metode oksidacionog broja?
Metoda jonskih elektrona i metoda oksidacionog broja su važne u balansiranju hemijskih jednačina. Ključna razlika između metode ionskih elektrona i metode oksidacijskih brojeva je u tome što je u metodi ionskih elektrona reakcija uravnotežena ovisno o naboju jona, dok je u metodi oksidacijskih brojeva reakcija uravnotežena ovisno o promjeni oksidacijskih brojeva oksidansa i redukcija..
U nastavku infografika sumira razliku između metode jonskih elektrona i metode oksidacionog broja.
Sažetak – Metoda ionskih elektrona naspram metode oksidacionog broja
Ključna razlika između metode ionskih elektrona i metode oksidacijskih brojeva je u tome što je u metodi ionskih elektrona reakcija uravnotežena ovisno o naboju jona, dok je u metodi oksidacijskih brojeva reakcija uravnotežena ovisno o promjeni oksidacije broj oksidansa i redukcija.
