Nyckelskillnaden mellan jonelektronmetoden och oxidationstalsmetoden är att i jonelektronmetoden är reaktionen balanserad beroende på jonernas laddning, medan reaktionen i oxidationstalmetoden är balanserad beroende på förändringen i oxidationstal för oxidanter och reduktionsmedel.
Både jonelektronmetoden och oxidationstalmetoden är viktiga för att balansera kemiska ekvationer. En balanserad kemisk ekvation ges för en viss kemisk reaktion och den hjälper oss att bestämma hur mycket av reaktanten som reagerade för att ge en viss mängd av produkten, eller mängden reaktanter som krävs för att erhålla en önskad mängd av produkten.
Vad är jonelektronmetoden?
Jonelektronmetoden är en analytisk teknik som vi kan använda för att bestämma det stökiometriska förhållandet mellan reaktanter och produkter, med hjälp av joniska halvreaktioner. Givet den kemiska ekvationen för en viss kemisk reaktion kan vi bestämma de två halvreaktionerna av den kemiska reaktionen och balansera antalet elektroner och joner i varje halvreaktion för att få helt balanserade ekvationer.
Figur 01: Kemiska reaktioner
Låt oss överväga ett exempel för att förstå denna metod.
Reaktionen mellan permanganatjon och järnjon är följande:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
De två halvreaktionerna är omvandlingen av permanganatjon till mangan(II)jon och ferrojon till ferrijon. De joniska formerna av dessa två halvreaktioner är följande:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
Därefter måste vi balansera antalet syreatomer i varje halvreaktion. I halvreaktionen där järn omvandlas till järn(III)joner finns inga syreatomer. Därför måste vi balansera syret i den andra halvreaktionen.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Dessa fyra syreatomer kommer från vattenmolekylen (inte molekylärt syre eftersom det inte finns någon gasproduktion i denna reaktion). Då är den korrekta halvreaktionen:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
I ovanstående ekvation finns det inga väteatomer på vänster sida, men det finns åtta väteatomer på höger sida, så vi måste lägga till åtta väteatomer (i form av vätejoner) till vänster sida.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
I ekvationen ovan är jonladdningen på vänster sida inte lika med höger sida. Därför kan vi lägga till elektroner på en av de två sidorna för att balansera jonladdningen. Laddningen på vänster sida är +7 och på höger sida är den +2. Här måste vi lägga till fem elektroner på vänster sida. Då är halvreaktionen
MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
När halvreaktionen mellan järnomvandling till järnjon balanseras, omvandlas jonladdningen från +2 till +3; här måste vi lägga till en elektron till höger enligt följande för att balansera jonladdningen.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
Därefter kan vi addera två ekvationer genom att balansera antalet elektroner. Vi måste multiplicera halvreaktionen med omvandlingen av järn till järn med 5 för att få fem elektroner och sedan genom att addera denna modifierade halvreaktionsekvation till halvreaktionen med omvandlingen av permanganat till mangan(II)jon, de fem elektroner på varje sida tar ut. Följande reaktion är resultatet av detta tillägg.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Vad är oxidationsnummermetod?
Oxidationstalsmetoden är en analytisk teknik som vi kan använda för att bestämma det stökiometriska förhållandet mellan reaktanter och produkter, genom att använda förändringen i oxidationen av kemiska grundämnen när reaktionen går från reaktanter till produkter. I en redoxreaktion finns två halvreaktioner: oxidationsreaktion och reduktionsreaktion. För samma exempel som ovan, reaktionen mellan permanganat och järnjoner, är oxidationsreaktion omvandlingen av järn till järnjon medan reduktionsreaktion är omvandlingen av permanganatjon till mangan(II)jon.
Oxidation: Fe2+ ⟶ Fe3+
Reduction: MnO4– ⟶ Mn2+
När vi balanserar den här typen av reaktioner måste vi först bestämma förändringen i oxidationstillstånd för kemiska grundämnen. I oxidationsreaktionen omvandlas +2 järn(II)joner till +3 järn(III)joner. I reduktionsreaktionen omvandlas +7 av mangan till +2. Därför kan vi balansera oxidationstillstånden för dessa genom att multiplicera halvreaktionen med graden av ökning/minskning av oxidationstillstånd i den andra halvreaktionen. I exemplet ovan är förändring i oxidationstillstånd för oxidationsreaktion 1 och förändring i oxidationstillstånd för reduktionsreaktion är 5. Sedan måste vi multiplicera oxidationsreaktionen med 5 och reduktionsreaktionen med 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
Därefter kan vi lägga till dessa två halvreaktioner för att få den fullständiga reaktionen och sedan balansera de andra elementen (syreatomer) med hjälp av vattenmolekyler och vätejoner för att balansera jonladdningen på båda sidorna.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Vad är skillnaden mellan jonelektronmetoden och oxidationsnummermetoden?
Jonelektronmetoden och oxidationstalmetoden är viktiga för att balansera kemiska ekvationer. Den viktigaste skillnaden mellan jonelektronmetoden och oxidationstalmetoden är att i jonelektronmetoden är reaktionen balanserad beroende på laddningen av joner medan reaktionen i oxidationsnummermetoden är balanserad beroende på förändringen i oxidationsantal av oxidanter och reduktionsmedel.
Nedan infographic sammanfattar skillnaden mellan jonelektronmetod och oxidationstalsmetod.
Sammanfattning – Jonelektronmetod vs oxidationsnummermetod
Nyckelskillnaden mellan jonelektronmetoden och oxidationstalmetoden är att i jonelektronmetoden är reaktionen balanserad beroende på jonernas laddning, medan reaktionen i oxidationstalmetoden är balanserad beroende på förändringen i oxidation antal oxidanter och reduktionsmedel.
