Kľúčový rozdiel medzi metódou iónových elektrónov a metódou oxidačného čísla je v tom, že pri metóde iónových elektrónov je reakcia vyvážená v závislosti od náboja iónov, zatiaľ čo pri metóde oxidačného čísla je reakcia vyvážená v závislosti od zmeny oxidačné čísla oxidantov a redukčných činidiel.
Pri vyrovnávaní chemických rovníc je dôležitá metóda iónových elektrónov aj metóda oxidačného čísla. Vyvážená chemická rovnica je uvedená pre konkrétnu chemickú reakciu a pomáha nám určiť, koľko reaktantu reagovalo, aby poskytlo konkrétne množstvo produktu, alebo množstvo reaktantov potrebných na získanie požadovaného množstva produktu.
Čo je metóda iónových elektrónov?
Metóda iónových elektrónov je analytická technika, ktorú môžeme použiť na určenie stechiometrického vzťahu medzi reaktantmi a produktmi pomocou iónových polovičných reakcií. Vzhľadom na chemickú rovnicu pre konkrétnu chemickú reakciu môžeme určiť dve polovičné reakcie chemickej reakcie a vyvážiť počet elektrónov a iónov v každej polovičnej reakcii, aby sme získali úplne vyvážené rovnice.
Obrázok 01: Chemické reakcie
Uvažujme príklad na pochopenie tejto metódy.
Reakcia medzi manganistanom a železnatým iónom je nasledovná:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Dve polovičné reakcie sú premena manganistanu na ión mangánu (II) a železnatého iónu na železitý ión. Iónové formy týchto dvoch polovičných reakcií sú nasledovné:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
Potom musíme vyrovnať počet atómov kyslíka v každej polovičnej reakcii. V polovičnej reakcii, kde sa železnatý ión premieňa na železitý ión, neexistujú žiadne atómy kyslíka. Preto musíme vyrovnať kyslík v druhej polovičnej reakcii.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Tieto štyri atómy kyslíka pochádzajú z molekuly vody (nie molekulárneho kyslíka, pretože pri tejto reakcii nedochádza k tvorbe plynu). Potom správna polovičná reakcia je:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
Vo vyššie uvedenej rovnici nie sú na ľavej strane žiadne atómy vodíka, ale na pravej strane je osem atómov vodíka, takže musíme pridať osem atómov vodíka (vo forme iónov vodíka) naľavo strana.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
Vo vyššie uvedenej rovnici sa iónový náboj na ľavej strane nerovná pravej strane. Preto môžeme pridať elektróny na jednu z dvoch strán, aby sme vyrovnali iónový náboj. Náboj na ľavej strane je +7 a na pravej strane je +2. Tu musíme pridať päť elektrónov na ľavú stranu. Potom je polovičná reakcia:
MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Pri vyrovnávaní polovičnej reakcie premeny železa na železitý ión sa iónový náboj mení z +2 na +3; tu musíme pridať jeden elektrón na pravú stranu nasledovne, aby sme vyrovnali iónový náboj.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
Potom môžeme spojiť dve rovnice spolu vyvážením počtu elektrónov. Polovičnú reakciu s premenou železitého na železitý musíme vynásobiť 5, aby sme dostali päť elektrónov a potom pridaním tejto upravenej poloreakčnej rovnice k polovičnej reakcii s premenou manganistanu na mangánový ión, päť elektróny na každej strane sa rušia. Nasledujúca reakcia je výsledkom tohto pridania.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2 + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2 ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Čo je metóda oxidačného čísla?
Metóda oxidačného čísla je analytická technika, ktorú môžeme použiť na určenie stechiometrického vzťahu medzi reaktantmi a produktmi pomocou zmeny oxidácie chemických prvkov, keď reakcia prechádza z reaktantov na produkty. Pri redoxnej reakcii existujú dve polovičné reakcie: oxidačná reakcia a redukčná reakcia. V rovnakom príklade, ako je uvedené vyššie, reakcia medzi manganistanom a železnatými iónmi, oxidačná reakcia je premena železnatého na železitý ión, zatiaľ čo redukčná reakcia je premena manganistanu na ión mangánu (II).
Oxidácia: Fe2+ ⟶ Fe3+
Zľava: MnO4– ⟶ Mn2+
Pri bilancovaní tohto typu reakcie musíme najprv určiť zmenu oxidačných stavov chemických prvkov. Pri oxidačnej reakcii sa +2 železnatého iónu premení na +3 železitý ión. Pri redukčnej reakcii sa +7 mangánu premení na +2. Preto môžeme vyrovnať ich oxidačné stavy vynásobením polovičnej reakcie stupňom prírastku/zníženia oxidačného stavu v druhej polovičnej reakcii. Vo vyššie uvedenom príklade je zmena v oxidačnom stave pre oxidačnú reakciu 1 a zmena v oxidačnom stave pre redukčnú reakciu je 5. Potom musíme vynásobiť oxidačnú reakciu 5 a redukčnú reakciu 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
Potom môžeme pridať tieto dve polovičné reakcie, aby sme dosiahli úplnú reakciu a potom môžeme vyvážiť ostatné prvky (atómy kyslíka) pomocou molekúl vody a vodíkových iónov na vyrovnanie iónového náboja na oboch stranách.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Aký je rozdiel medzi iónovou elektrónovou metódou a metódou oxidačného čísla?
Metóda iónových elektrónov a metóda oxidačného čísla sú dôležité pri vyrovnávaní chemických rovníc. Kľúčový rozdiel medzi metódou iónových elektrónov a metódou oxidačného čísla je v tom, že pri metóde iónových elektrónov je reakcia vyvážená v závislosti od náboja iónov, zatiaľ čo pri metóde oxidačného čísla je reakcia vyvážená v závislosti od zmeny oxidačných čísel oxidantov a redukčných látok..
Infografika nižšie sumarizuje rozdiel medzi metódou iónových elektrónov a metódou oxidačného čísla.
Súhrn – iónová elektrónová metóda vs. metóda oxidačného čísla
Kľúčový rozdiel medzi metódou iónových elektrónov a metódou oxidačného čísla je v tom, že pri metóde iónových elektrónov je reakcia vyvážená v závislosti od náboja iónov, zatiaľ čo pri metóde oxidačného čísla je reakcia vyvážená v závislosti od zmeny oxidácie počet oxidantov a redukčných činidiel.
