La diferència clau entre el mètode d'electrons iònics i el mètode del nombre d'oxidació és que, en el mètode d'electrons iònics, la reacció s'equilibra en funció de la càrrega dels ions, mentre que, en el mètode del nombre d'oxidació, la reacció s'equilibra en funció del canvi de nombres d'oxidació d'oxidants i reductors.
Tant el mètode d'electrons d'ions com el mètode del nombre d'oxidació són importants per equilibrar les equacions químiques. Es dóna una equació química equilibrada per a una reacció química particular i ens ajuda a determinar quant del reactiu ha reaccionat per donar una quantitat determinada del producte, o la quantitat de reactius necessària per obtenir la quantitat desitjada del producte.
Què és el mètode dels electrons iònics?
El mètode d'electrons iònics és una tècnica analítica que podem utilitzar per determinar la relació estequiomètrica entre reactius i productes, mitjançant semireaccions iòniques. Tenint en compte l'equació química d'una reacció química concreta, podem determinar les dues mitges reaccions de la reacció química i equilibrar el nombre d'electrons i ions a cada mitja reacció per obtenir equacions completament equilibrades.
Figura 01: reaccions químiques
Considerem un exemple per entendre aquest mètode.
La reacció entre l'ió permanganat i l'ió ferros és la següent:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Les dues mitges reaccions són la conversió de l'ió permanganat en ió manganès (II) i l'ió fèrric en ió fèrric. Les formes iòniques d'aquestes dues mitges reaccions són les següents:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
A partir d'aleshores, hem d'equilibrar el nombre d'àtoms d'oxigen en cada mitja reacció. En la semireacció on el ferro es converteix en ió fèrric, no hi ha àtoms d'oxigen. Per tant, hem d'equilibrar l'oxigen a l' altra mitja reacció.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Aquests quatre àtoms d'oxigen provenen de la molècula d'aigua (no d'oxigen molecular perquè no hi ha producció de gas en aquesta reacció). Aleshores, la mitja reacció correcta és:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
A l'equació anterior, no hi ha àtoms d'hidrogen al costat esquerre, però hi ha vuit àtoms d'hidrogen al costat dret, així que hem d'afegir vuit àtoms d'hidrogen (en forma d'ions d'hidrogen) a l'esquerra. lateral.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
A l'equació anterior, la càrrega iònica del costat esquerre no és igual a la del costat dret. Per tant, podem afegir electrons a un dels dos costats per equilibrar la càrrega iònica. La càrrega al costat esquerre és +7 i al costat dret és +2. Aquí, hem d'afegir cinc electrons al costat esquerre. Aleshores, la mitja reacció és
MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Quan s'equilibra la semireacció de la conversió ferrosa en ió fèrric, la càrrega iònica passa de +2 a +3; aquí hem d'afegir un electró al costat dret de la manera següent per equilibrar la càrrega iònica.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
A continuació, podem sumar dues equacions equilibrant el nombre d'electrons. Hem de multiplicar la mitja reacció amb la conversió de ferros en fèrric per 5 per obtenir cinc electrons i després afegint aquesta equació de mitja reacció modificada a la mitja reacció amb la conversió de permanganat en ió manganès (II), els cinc els electrons de cada costat es cancel·len. La reacció següent és el resultat d'aquesta addició.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Què és el mètode del nombre d'oxidació?
El mètode del nombre d'oxidació és una tècnica analítica que podem utilitzar per determinar la relació estequiomètrica entre reactius i productes, utilitzant el canvi en l'oxidació dels elements químics quan la reacció passa de reactius a productes. En una reacció redox, hi ha dues mitges reaccions: reacció d'oxidació i reacció de reducció. Per al mateix exemple de l'anterior, la reacció entre permanganat i ions ferrosos, la reacció d'oxidació és la conversió d'ió fèrric en ió fèrric mentre que la reacció de reducció és la conversió d'ió permanganat en ió manganès (II).
Oxidació: Fe2+ ⟶ Fe3+
Reducció: MnO4– ⟶ Mn2+
Quan equilibrem aquest tipus de reaccions, primer hem de determinar el canvi en els estats d'oxidació dels elements químics. En la reacció d'oxidació, +2 d'ió fèrric es converteix en +3 ió fèrric. En la reacció de reducció, +7 de manganès es converteix en +2. Per tant, podem equilibrar els estats d'oxidació d'aquests multiplicant la semireacció amb el grau d'increment/disminució de l'estat d'oxidació en l' altra semireacció. A l'exemple anterior, el canvi d'estat d'oxidació per a la reacció d'oxidació és 1 i el canvi d'estat d'oxidació per a la reacció de reducció és 5. Aleshores, hem de multiplicar la reacció d'oxidació per 5 i la reacció de reducció per 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
A continuació, podem afegir aquestes dues mitges reaccions per obtenir la reacció completa i després podem equilibrar els altres elements (àtoms d'oxigen) utilitzant molècules d'aigua i ions d'hidrogen per equilibrar la càrrega iònica en ambdós costats..
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Quina diferència hi ha entre el mètode dels electrons iònics i el mètode del nombre d'oxidació?
El mètode d'electrons iònics i el mètode del nombre d'oxidació són importants per equilibrar les equacions químiques. La diferència clau entre el mètode d'electrons iònics i el mètode del nombre d'oxidació és que en el mètode d'electrons iònics, la reacció s'equilibra en funció de la càrrega dels ions, mentre que, en el mètode del nombre d'oxidació, la reacció s'equilibra en funció del canvi en el nombre d'oxidació dels oxidants i reductors..
La infografia següent resumeix la diferència entre el mètode dels electrons iònics i el mètode del nombre d'oxidació.
Resum: mètode d'electrons iònics vs mètode de nombres d'oxidació
La diferència clau entre el mètode d'electrons iònics i el mètode del nombre d'oxidació és que en el mètode d'electrons iònics, la reacció s'equilibra en funció de la càrrega dels ions, mentre que, en el mètode del nombre d'oxidació, la reacció s'equilibra en funció del canvi d'oxidació. nombre d'oxidants i reductors.
