Forskellen mellem ionelektronmetode og oxidationsnummermetode

2024 Forfatter: Alex Aldridge | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 13:35

Nøgleforskellen mellem ionelektronmetoden og oxidationstalmetoden er, at i ionelektronmetoden er reaktionen afbalanceret afhængigt af ladningen af ioner, hvorimod reaktionen i oxidationstalmetoden er afbalanceret afhængigt af ændringen i oxidationstal for oxidanter og reduktionsmidler.

Både ionelektronmetoden og oxidationstalmetoden er vigtige for at afbalancere kemiske ligninger. En afbalanceret kemisk ligning er givet for en bestemt kemisk reaktion, og den hjælper os med at bestemme, hvor meget af reaktanten, der reagerede for at give en bestemt mængde af produktet, eller mængden af reaktanter, der kræves for at opnå en ønsket mængde af produktet.

Hvad er ionelektronmetoden?

Ionelektronmetoden er en analytisk teknik, vi kan bruge til at bestemme det støkiometriske forhold mellem reaktanter og produkter ved hjælp af ioniske halvreaktioner. Givet den kemiske ligning for en bestemt kemisk reaktion, kan vi bestemme de to halvreaktioner af den kemiske reaktion og afbalancere antallet af elektroner og ioner i hver halvreaktion for at få fuldstændig afbalancerede ligninger.

Figur 01: Kemiske reaktioner

Lad os overveje et eksempel for at forstå denne metode.

Reaktionen mellem permanganat-ion og ferro-ion er som følger:

MnO₄^– + Fe²⁺ ⟶ Mn^{2 +} + Fe³⁺ + 4H_2O

De to halvreaktioner er omdannelsen af permanganation til mangan(II)-ion og ferro-ion til ferri-ion. De ioniske former for disse to halvreaktioner er som følger:

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺

Fe²⁺ ⟶ Fe³⁺

Derefter skal vi afbalancere antallet af oxygenatomer i hver halvreaktion. I halvreaktionen, hvor ferro omdannes til ferri-ion, er der ingen oxygenatomer. Derfor er vi nødt til at balancere ilten i den anden halvreaktion.

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺ + 4O^{2 -}

Disse fire oxygenatomer kommer fra vandmolekylet (ikke molekylært oxygen, fordi der ikke er nogen gasproduktion i denne reaktion). Så er den korrekte halvreaktion:

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺ + 4H_{2 O}

I ovenstående ligning er der ingen brintatomer i venstre side, men der er otte brintatomer i højre side, så vi skal tilføje otte brintatomer (i form af hydrogenioner) til venstre side.

MnO₄^– + 8H⁺ ⟶ Mn²⁺ + 4H_2O

I ovenstående ligning er ionladningen af venstre side ikke lig med højre side. Derfor kan vi tilføje elektroner til en af de to sider for at afbalancere ionladningen. Ladningen i venstre side er +7 og i højre side er den +2. Her skal vi tilføje fem elektroner til venstre side. Så er halvreaktionen

MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– ⟶ Mn²⁺ + 4H_2O

Når halvreaktionen af jernholdig omdannelse til ferri-ion afbalanceres, konverteres den ioniske ladning fra +2 til +3; her skal vi tilføje en elektron til højre side som følger for at afbalancere ionladningen.

Fe²⁺ ⟶ Fe³⁺ + e^–

Derefter kan vi lægge to ligninger sammen ved at afbalancere antallet af elektroner. Vi skal gange halvreaktionen med omdannelsen af ferro til ferri med 5 for at få fem elektroner og derefter ved at lægge denne modificerede halvreaktionsligning til halvreaktionen med omdannelsen af permanganat til mangan(II)-ion, de fem elektroner i hver side udligner. Følgende reaktion er resultatet af denne tilføjelse.

MnO₄^– + 8H⁺ + 5Fe²⁺ + 5e^– ⟶ Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe 3+ ^{+ 5e}–

MnO₄^– + 8H⁺ + 5Fe²⁺ ⟶ Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe³⁺

Hvad er oxidationsnummermetoden?

Oxidationstalmetoden er en analytisk teknik, vi kan bruge til at bestemme det støkiometriske forhold mellem reaktanter og produkter, ved at bruge ændringen i oxidationen af kemiske grundstoffer, når reaktionen går fra reaktanter til produkter. I en redoxreaktion er der to halvreaktioner: oxidationsreaktion og reduktionsreaktion. For det samme eksempel som ovenfor, reaktionen mellem permanganat og ferro-ioner, er oxidationsreaktion omdannelsen af ferro til ferri-ion, mens reduktionsreaktion er omdannelsen af permanganation til mangan(II)-ion.

Oxidation: Fe²⁺ ⟶ Fe³⁺

Reduktion: MnO₄^– ⟶ Mn²⁺

Når vi afbalancerer denne type reaktion, skal vi først bestemme ændringen i kemiske grundstoffers oxidationstilstande. I oxidationsreaktionen omdannes +2 af ferro-ion til +3 ferri-ion. I reduktionsreaktionen omdannes +7 af mangan til +2. Derfor kan vi afbalancere disses oxidationstilstande ved at gange halvreaktionen med graden af stigning/nedsættelse af oxidationstilstand i den anden halvreaktion. I ovenstående eksempel er ændring i oxidationstilstand for oxidationsreaktion 1 og ændring i oxidationstilstand for reduktionsreaktion er 5. Derefter skal vi gange oxidationsreaktionen med 5 og reduktionsreaktionen med 1.

5Fe²⁺ ⟶ 5Fe³⁺

MnO₄^– ⟶ Mn²⁺

Derefter kan vi tilføje disse to halvreaktioner for at få den fuldstændige reaktion og derefter afbalancere de andre grundstoffer (iltatomer) ved hjælp af vandmolekyler og hydrogenioner til at afbalancere ionladningen på begge sider.

MnO₄^– + 8H⁺ + 5Fe²⁺ ⟶ Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe³⁺

Hvad er forskellen mellem ionelektronmetode og oxidationsnummermetode?

Ionelektronmetoden og oxidationstalmetoden er vigtige for at afbalancere kemiske ligninger. Den vigtigste forskel mellem ionelektronmetode og oxidationsnummermetode er, at i ionelektronmetoden er reaktionen afbalanceret afhængigt af ladningen af ioner, mens reaktionen i oxidationsnummermetoden er afbalanceret afhængigt af ændringen i oxidationstal af oxidanter og reduktionsmidler.

Nedenstående infografik opsummerer forskellen mellem ionelektronmetoden og oxidationstalmetoden.

Opsummering – ionelektronmetode vs oxidationstalmetode

Nøgleforskellen mellem ionelektronmetoden og oxidationstalmetoden er, at i ionelektronmetoden er reaktionen afbalanceret afhængigt af ladningen af ioner, mens reaktionen i oxidationstalmetoden er afbalanceret afhængigt af ændringen i oxidation antal oxidanter og reduktionsmidler.