Ключевое различие между ионно-электронным методом и методом степеней окисления заключается в том, что в ионно-электронном методе реакция уравновешивается в зависимости от заряда ионов, тогда как в методе степеней окисления реакция уравновешивается в зависимости от изменения степени окисления окислителей и восстановителей.
И ионно-электронный метод, и метод степени окисления важны для балансировки химических уравнений. Сбалансированное химическое уравнение дается для конкретной химической реакции, и оно помогает нам определить, какое количество реагента прореагировало с образованием определенного количества продукта, или количество реагентов, необходимое для получения желаемого количества продукта.
Что такое ионно-электронный метод?
Ионно-электронный метод - это аналитический метод, который мы можем использовать для определения стехиометрического соотношения между реагентами и продуктами, используя ионные полуреакции. Имея химическое уравнение для конкретной химической реакции, мы можем определить две полуреакции химической реакции и сбалансировать количество электронов и ионов в каждой полуреакции, чтобы получить полностью сбалансированные уравнения.
Рисунок 01: Химические реакции
Давайте рассмотрим пример, чтобы понять этот метод.
Реакция между ионом перманганата и ионом железа выглядит следующим образом:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Две полуреакции представляют собой превращение иона перманганата в ион марганца (II) и иона двухвалентного железа в ион трехвалентного железа. Ионные формы этих двух полуреакций следующие:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
После этого мы должны сбалансировать количество атомов кислорода в каждой полуреакции. В полуреакции, когда железо превращается в ион трехвалентного железа, атомы кислорода отсутствуют. Следовательно, мы должны сбалансировать кислород в другой полуреакции.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Эти четыре атома кислорода происходят из молекулы воды (не из молекулярного кислорода, потому что в этой реакции не образуется газ). Тогда правильная полуреакция:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 О
В приведенном выше уравнении нет атомов водорода в левой части, но есть восемь атомов водорода в правой части, поэтому мы должны добавить восемь атомов водорода (в виде ионов водорода) слева сторона.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
В приведенном выше уравнении ионный заряд левой стороны не равен заряду правой стороны. Следовательно, мы можем добавить электроны к одной из двух сторон, чтобы сбалансировать ионный заряд. Заряд в левой части +7, а в правой +2. Здесь мы должны добавить пять электронов к левой стороне. Тогда полуреакция будет
MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
При уравновешивании полуреакции превращения двухвалентного железа в ион трехвалентного, ионный заряд преобразуется от +2 до +3; здесь нам нужно добавить один электрон в правую сторону следующим образом, чтобы сбалансировать ионный заряд.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
После этого мы можем сложить два уравнения вместе, уравновешивая количество электронов. Мы должны умножить полуреакцию с превращением двухвалентного железа в трехвалентное на 5, чтобы получить пять электронов, а затем, добавив это модифицированное уравнение полуреакции к полуреакции с превращением перманганата в ион марганца (II), пять электроны с каждой стороны компенсируются. Следующая реакция является результатом этого добавления.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Что такое метод числа окисления?
Метод степени окисления - это аналитический метод, который мы можем использовать для определения стехиометрического соотношения между реагентами и продуктами, используя изменение степени окисления химических элементов, когда реакция переходит от реагентов к продуктам. В окислительно-восстановительной реакции есть две полуреакции: реакция окисления и реакция восстановления. В том же примере, что и выше, реакция между перманганатом и ионами двухвалентного железа, реакция окисления представляет собой превращение двухвалентного железа в ион трехвалентного, а реакция восстановления представляет собой превращение перманганатного иона в ион марганца (II).
Окисление: Fe2+ ⟶ Fe3+
Восстановление: MnO4– ⟶ Mn2+
При уравновешивании этого типа реакции в первую очередь необходимо определить изменение степеней окисления химических элементов. В реакции окисления +2 иона двухвалентного железа превращается в ион трехвалентного железа +3. В реакции восстановления +7 марганца превращается в +2. Следовательно, мы можем сбалансировать их степени окисления, умножив полуреакцию на степень увеличения/уменьшения степени окисления в другой полуреакции. В приведенном выше примере изменение степени окисления для реакции окисления равно 1, а изменение степени окисления для реакции восстановления равно 5. Затем мы должны умножить реакцию окисления на 5, а реакцию восстановления на 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
После этого мы можем добавить эти две полуреакции, чтобы получить полную реакцию, а затем сбалансировать другие элементы (атомы кислорода), используя молекулы воды и ионы водорода, чтобы сбалансировать ионный заряд с обеих сторон.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
В чем разница между ионно-электронным методом и методом числа окисления?
Ионно-электронный метод и метод степени окисления важны для балансировки химических уравнений. Основное различие между ионно-электронным методом и методом степеней окисления заключается в том, что в ионно-электронном методе реакция уравновешивается в зависимости от заряда ионов, тогда как в методе степеней окисления реакция уравновешивается в зависимости от изменения степеней окисления окислителей и восстановителей..
Ниже в инфографике представлена разница между ионно-электронным методом и методом степени окисления.
Резюме – Ионно-электронный метод и метод числа окисления
Ключевое различие между ионно-электронным методом и методом степени окисления заключается в том, что в ионно-электронном методе реакция уравновешивается в зависимости от заряда ионов, тогда как в методе степени окисления реакция уравновешивается в зависимости от изменения степени окисления. числа окислителей и восстановителей.
