Klíčový rozdíl mezi metodou iontových elektronů a metodou oxidačního čísla je v tom, že u metody iontových elektronů je reakce vyvážená v závislosti na náboji iontů, zatímco u metody oxidačního čísla je reakce vyvážená v závislosti na změně oxidační čísla oxidantů a redukčních činidel.
Jak iontová elektronová metoda, tak metoda oxidačního čísla jsou důležité při vyvažování chemických rovnic. Vyvážená chemická rovnice je dána pro konkrétní chemickou reakci a pomáhá nám určit, kolik reaktantu reagovalo, aby poskytlo konkrétní množství produktu, nebo množství reaktantů potřebných k získání požadovaného množství produktu.
Co je metoda iontových elektronů?
Metoda iontových elektronů je analytická technika, kterou můžeme použít k určení stechiometrického vztahu mezi reaktanty a produkty pomocí iontových polovičních reakcí. Vzhledem k chemické rovnici pro konkrétní chemickou reakci můžeme určit dvě poloviční reakce chemické reakce a vyrovnat počet elektronů a iontů v každé poloviční reakci, abychom získali zcela vyvážené rovnice.
Obrázek 01: Chemické reakce
Uvažujme příklad pro pochopení této metody.
Reakce mezi manganistanovým iontem a železnatým iontem je následující:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Dvě poloviční reakce jsou přeměna manganistanu na iont manganitý (II) a železnatý ion na železitý. Iontové formy těchto dvou polovičních reakcí jsou následující:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
Poté musíme vyrovnat počet atomů kyslíku v každé poloviční reakci. V poloviční reakci, kdy je železnatý iont přeměněn na železitý ion, nejsou žádné atomy kyslíku. Proto musíme vyvážit kyslík v druhé poloviční reakci.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Tyto čtyři atomy kyslíku pocházejí z molekuly vody (ne molekulárního kyslíku, protože při této reakci nedochází k produkci plynu). Pak správná poloviční reakce je:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
Ve výše uvedené rovnici nejsou na levé straně žádné atomy vodíku, ale na pravé straně je osm atomů vodíku, takže musíme přidat osm atomů vodíku (ve formě vodíkových iontů) nalevo strana.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
Ve výše uvedené rovnici se iontový náboj levé strany nerovná pravé straně. Proto můžeme přidat elektrony na jednu ze dvou stran, abychom vyrovnali iontový náboj. Náboj na levé straně je +7 a na pravé straně je +2. Zde musíme přidat pět elektronů na levou stranu. Pak je poloviční reakce, MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Při vyvažování poloviční reakce přeměny železa na železité ionty se iontový náboj přemění z +2 na +3; zde musíme přidat jeden elektron na pravou stranu následovně, abychom vyrovnali iontový náboj.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
Poté můžeme sečíst dvě rovnice vyrovnáním počtu elektronů. Poloreakci s přeměnou železnatého na železitý musíme vynásobit 5, abychom dostali pět elektronů a poté přidáním této upravené rovnice poloviční reakce k poloviční reakci s přeměnou manganistanu na manganinatý (II) iont, pět elektrony na každé straně se ruší. Následující reakce je výsledkem tohoto přidání.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Co je metoda oxidačního čísla?
Metoda oxidačního čísla je analytická technika, kterou můžeme použít k určení stechiometrického vztahu mezi reaktanty a produkty, využívající změny v oxidaci chemických prvků, když reakce přechází z reaktantů na produkty. V redoxní reakci existují dvě poloviční reakce: oxidační reakce a redukční reakce. Pro stejný příklad jako výše, reakce mezi manganistanem a železnatými ionty, oxidační reakce je přeměna železnatého na železitý ion, zatímco redukční reakce je přeměna manganistanu na manganitý(II) ion.
Oxidace: Fe2+ ⟶ Fe3+
Snížení: MnO4– ⟶ Mn2+
Při vyvažování tohoto typu reakce musíme nejprve určit změnu oxidačních stavů chemických prvků. Při oxidační reakci se +2 železitého iontu přemění na +3 železitý iont. Při redukční reakci se +7 manganu přemění na +2. Proto můžeme jejich oxidační stavy vyvážit vynásobením poloviční reakce stupněm přírůstku/snížení oxidačního stavu v druhé poloviční reakci. Ve výše uvedeném příkladu je změna oxidačního stavu pro oxidační reakci 1 a změna oxidačního stavu pro redukční reakci je 5. Potom musíme vynásobit oxidační reakci 5 a redukční reakci 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
Poté můžeme přidat tyto dvě poloviční reakce, abychom dosáhli úplné reakce, a poté můžeme vyvážit ostatní prvky (atomy kyslíku) pomocí molekul vody a vodíkových iontů k vyrovnání iontového náboje na obou stranách.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Jaký je rozdíl mezi metodou iontových elektronů a metodou oxidačního čísla?
Metoda iontových elektronů a metoda oxidačního čísla jsou důležité při vyvažování chemických rovnic. Klíčový rozdíl mezi metodou iontových elektronů a metodou oxidačního čísla je v tom, že u metody iontových elektronů je reakce vyvážená v závislosti na náboji iontů, zatímco u metody oxidačního čísla je reakce vyvážená v závislosti na změně oxidačních čísel oxidantů a redukčních činidel..
Níže uvedená infografika shrnuje rozdíl mezi metodou iontových elektronů a metodou oxidačního čísla.
Shrnutí – Metoda iontových elektronů vs. metoda oxidačního čísla
Klíčový rozdíl mezi metodou iontových elektronů a metodou oxidačního čísla je v tom, že u metody iontových elektronů je reakce vyvážená v závislosti na náboji iontů, zatímco u metody oxidačního čísla je reakce vyvážená v závislosti na změně oxidace počet oxidantů a redukčních činidel.
