Ключовата разлика между йонно-електронния метод и метода на окислителното число е, че при йонно-електронния метод реакцията е балансирана в зависимост от заряда на йоните, докато при метода на окислителното число реакцията е балансирана в зависимост от промяната в окислителни числа на окислители и редуктори.
Както йонно-електронният метод, така и методът на окислителното число са важни за балансирането на химичните уравнения. Дадено е балансирано химично уравнение за конкретна химична реакция и то ни помага да определим каква част от реагента е реагирала, за да даде определено количество от продукта, или количеството реагенти, необходими за получаване на желаното количество от продукта.
Какво представлява йонно-електронният метод?
Йонно-електронният метод е аналитична техника, която можем да използваме за определяне на стехиометричната връзка между реагенти и продукти, използвайки йонни полуреакции. Като се има предвид химичното уравнение за определена химична реакция, можем да определим двете полуреакции на химичната реакция и да балансираме броя на електроните и йоните във всяка полуреакция, за да получим напълно балансирани уравнения.
Фигура 01: Химични реакции
Нека разгледаме пример, за да разберем този метод.
Реакцията между перманганатен йон и железен йон е както следва:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Двете полуреакции са превръщането на перманганатен йон в манганов (II) йон и железен йон в железен йон. Йонните форми на тези две полуреакции са както следва:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
След това трябва да балансираме броя на кислородните атоми във всяка полуреакция. В полуреакцията, при която желязото се превръща в ферийон, няма кислородни атоми. Следователно трябва да балансираме кислорода в другата полуреакция.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Тези четири кислородни атома идват от водната молекула (не от молекулярен кислород, защото при тази реакция няма производство на газ). Тогава правилната полуреакция е:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
В горното уравнение няма водородни атоми в лявата страна, но има осем водородни атома в дясната страна, така че трябва да добавим осем водородни атома (под формата на водородни йони) вляво страна.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
В горното уравнение йонният заряд на лявата страна не е равен на дясната страна. Следователно можем да добавим електрони към една от двете страни, за да балансираме йонния заряд. Зарядът в лявата страна е +7, а в дясната страна е +2. Тук трябва да добавим пет електрона към лявата страна. Тогава полуреакцията е, MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Когато се балансира полуреакцията на превръщането на желязо в фери йон, йонният заряд се преобразува от +2 в +3; тук трябва да добавим един електрон към дясната страна, както следва, за да балансираме йонния заряд.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
След това можем да съберем две уравнения, като балансираме броя на електроните. Трябва да умножим полуреакцията с превръщането на желязото в фери по 5, за да получим пет електрона и след това като добавим това модифицирано уравнение на полуреакцията към полуреакцията с превръщането на перманганат в манганов (II) йон, петте електроните от всяка страна се анулират. Следната реакция е резултат от това добавяне.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+йени
Какво представлява методът на окислителното число?
Методът на окислителното число е аналитична техника, която можем да използваме, за да определим стехиометричната връзка между реагентите и продуктите, като използваме промяната в окислението на химичните елементи, когато реакцията преминава от реагенти към продукти. В редокс реакцията има две полуреакции: реакция на окисление и реакция на редукция. За същия пример като по-горе, реакцията между перманганат и железни йони, реакцията на окисление е превръщането на железен в железен йон, докато редукционната реакция е превръщането на перманганатен йон в манганов (II) йон.
Окисление: Fe2+ ⟶ Fe3+
Редукция: MnO4– ⟶ Mn2+
Когато балансираме този тип реакция, първо трябва да определим промяната в степента на окисление на химичните елементи. В реакцията на окисление +2 железен йон се превръща в +3 железен йон. В реакцията на редукция +7 манган се превръща в +2. Следователно можем да балансираме степента на окисление на тези, като умножим полуреакцията със степента на увеличаване/намаляване на степента на окисление в другата полуреакция. В горния пример промяната в степента на окисление за реакцията на окисление е 1, а промяната в степента на окисление за реакцията на редукция е 5. След това трябва да умножим реакцията на окисление с 5 и реакцията на редукция с 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
След това можем да добавим тези две полуреакции, за да получим пълната реакция и след това можем да балансираме другите елементи (кислородни атоми), използвайки водни молекули и водородни йони, за да балансираме йонния заряд от двете страни.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+йени
Каква е разликата между йонно-електронния метод и метода на окислителното число?
Методът на йонните електрони и методът на окислителното число са важни при балансирането на химичните уравнения. Ключовата разлика между йонно-електронния метод и метода на окислителното число е, че при йонно-електронния метод реакцията е балансирана в зависимост от заряда на йоните, докато при метода на окислителното число реакцията е балансирана в зависимост от промяната в окислителните числа на окислителите и редукторите.
Инфографиката по-долу обобщава разликата между йонно-електронния метод и метода на окислителното число.
Обобщение – Йонно-електронен метод срещу метод на окислително число
Ключовата разлика между йонно-електронния метод и метода на окислителното число е, че при йонно-електронния метод реакцията е балансирана в зависимост от заряда на йоните, докато при метода на окислителното число реакцията е балансирана в зависимост от промяната в окислението брой окислители и редуктори.
