La differenza fondamentale tra il metodo dell'elettrone ionico e il metodo del numero di ossidazione è che, nel metodo dell'elettrone ionico, la reazione è bilanciata a seconda della carica degli ioni mentre, nel metodo del numero di ossidazione, la reazione è bilanciata a seconda del cambiamento di numeri di ossidazione di ossidanti e riducenti.
Sia il metodo dell'elettrone ionico che il metodo del numero di ossidazione sono importanti per bilanciare le equazioni chimiche. Viene fornita un'equazione chimica bilanciata per una particolare reazione chimica e ci aiuta a determinare la quantità di reagente che ha reagito per dare una determinata quantità di prodotto, o la quantità di reagenti richiesta per ottenere la quantità desiderata del prodotto.
Cos'è il metodo dell'elettrone ionico?
Il metodo dell'elettrone ionico è una tecnica analitica che possiamo utilizzare per determinare la relazione stechiometrica tra reagenti e prodotti, utilizzando semireazioni ioniche. Data l'equazione chimica per una particolare reazione chimica, possiamo determinare le due semireazioni della reazione chimica e bilanciare il numero di elettroni e ioni in ciascuna semireazione per ottenere equazioni completamente bilanciate.
Figura 01: Reazioni chimiche
Consideriamo un esempio per comprendere questo metodo.
La reazione tra ione permanganato e ione ferroso è la seguente:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Le due semireazioni sono la conversione dello ione permanganato in ione manganese(II) e dello ione ferroso in ione ferrico. Le forme ioniche di queste due semireazioni sono le seguenti:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
Dopodiché, dobbiamo bilanciare il numero di atomi di ossigeno in ciascuna semireazione. Nella semireazione in cui il ferro viene convertito in ione ferrico, non ci sono atomi di ossigeno. Pertanto, dobbiamo bilanciare l'ossigeno nell' altra semireazione.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Questi quattro atomi di ossigeno provengono dalla molecola dell'acqua (non dall'ossigeno molecolare perché in questa reazione non c'è produzione di gas). Allora la semireazione corretta è:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
Nell'equazione sopra, non ci sono atomi di idrogeno nella parte sinistra, ma ci sono otto atomi di idrogeno nella parte destra, quindi dobbiamo aggiungere otto atomi di idrogeno (sotto forma di ioni di idrogeno) a sinistra lato.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
Nell'equazione sopra, la carica ionica del lato sinistro non è uguale al lato destro. Pertanto, possiamo aggiungere elettroni a uno dei due lati per bilanciare la carica ionica. La carica nella parte sinistra è +7 e nella parte destra è +2. Qui, dobbiamo aggiungere cinque elettroni sul lato sinistro. Allora la mezza reazione è, MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Quando si bilancia la semireazione della conversione del ferro in ione ferrico, la carica ionica si converte da +2 a +3; qui dobbiamo aggiungere un elettrone al lato destro come segue per bilanciare la carica ionica.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
In seguito, possiamo sommare due equazioni bilanciando il numero di elettroni. Dobbiamo moltiplicare la semireazione con la conversione di ferroso in ferrico per 5 per ottenere cinque elettroni e quindi aggiungendo questa equazione di semireazione modificata alla semireazione con la conversione di permanganato in ione manganese(II), i cinque gli elettroni in ogni lato si annullano. La seguente reazione è il risultato di questa aggiunta.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Cos'è il metodo del numero di ossidazione?
Il metodo del numero di ossidazione è una tecnica analitica che possiamo utilizzare per determinare la relazione stechiometrica tra reagenti e prodotti, utilizzando il cambiamento nell'ossidazione degli elementi chimici quando la reazione passa dai reagenti ai prodotti. In una reazione redox, ci sono due semireazioni: reazione di ossidazione e reazione di riduzione. Per lo stesso esempio di cui sopra, la reazione tra permanganato e ioni ferrosi, la reazione di ossidazione è la conversione di ferro in ione ferrico mentre la reazione di riduzione è la conversione dello ione permanganato in ione manganese (II).
Ossidazione: Fe2+ ⟶ Fe3+
Riduzione: MnO4– ⟶ Mn2+
Quando bilanciamo questo tipo di reazione, dobbiamo prima determinare il cambiamento negli stati di ossidazione degli elementi chimici. Nella reazione di ossidazione, +2 di ione ferroso si converte in +3 di ione ferrico. Nella reazione di riduzione, +7 di manganese si converte in +2. Pertanto, possiamo bilanciare gli stati di ossidazione di questi moltiplicando la semireazione per il grado di incremento/decremento dello stato di ossidazione nell' altra semireazione. Nell'esempio sopra, il cambiamento nello stato di ossidazione per la reazione di ossidazione è 1 e il cambiamento nello stato di ossidazione per la reazione di riduzione è 5. Quindi, dobbiamo moltiplicare la reazione di ossidazione per 5 e la reazione di riduzione per 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
Successivamente, possiamo aggiungere queste due semireazioni per ottenere la reazione completa e quindi bilanciare gli altri elementi (atomi di ossigeno) usando molecole d'acqua e ioni idrogeno per bilanciare la carica ionica in entrambi i lati.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Qual è la differenza tra il metodo dell'elettrone ionico e il metodo del numero di ossidazione?
Il metodo dell'elettrone ionico e il metodo del numero di ossidazione sono importanti per bilanciare le equazioni chimiche. Il differenza fondamentale tra il metodo dell'elettrone ionico e il metodo del numero di ossidazione è quello nel metodo dell'elettrone ionico, la reazione è bilanciata a seconda della carica degli ioni mentre, nel metodo del numero di ossidazione, la reazione è bilanciata a seconda della variazione dei numeri di ossidazione di ossidanti e riducenti.
Qui sotto l'infografica riassume la differenza tra il metodo dell'elettrone ionico e il metodo del numero di ossidazione.
Riepilogo – Metodo dell'elettrone ionico vs Metodo del numero di ossidazione
La differenza fondamentale tra il metodo dell'elettrone ionico e il metodo del numero di ossidazione è che nel metodo dell'elettrone ionico, la reazione è bilanciata a seconda della carica degli ioni mentre, nel metodo del numero di ossidazione, la reazione è bilanciata a seconda del cambiamento nell'ossidazione numero di ossidanti e riducenti.
