Sự khác biệt giữa phương pháp điện tử ion và phương pháp số oxy hóa

2024 Tác giả: Alex Aldridge | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 13:53

Sự khác biệt cơ bản giữa phương pháp điện tử ion và phương pháp số oxi hóa là, trong phương pháp điện tử ion, phản ứng cân bằng phụ thuộc vào điện tích của ion trong khi, trong phương pháp số oxi hóa, phản ứng cân bằng phụ thuộc vào sự thay đổi số oxi hóa của chất oxi hóa và chất khử.

Cả phương pháp ion electron và phương pháp số oxi hóa đều quan trọng trong việc cân bằng phương trình hóa học. Một phương trình hóa học cân bằng được đưa ra cho một phản ứng hóa học cụ thể và nó giúp chúng ta xác định lượng chất phản ứng đã phản ứng để tạo ra một lượng sản phẩm cụ thể hoặc lượng chất phản ứng cần thiết để thu được lượng sản phẩm mong muốn.

Phương pháp Điện tử Ion là gì?

Phương pháp điện tử ion là một kỹ thuật phân tích mà chúng ta có thể sử dụng để xác định mối quan hệ phân vị giữa chất phản ứng và sản phẩm, bằng cách sử dụng các nửa phản ứng ion. Đưa ra phương trình hóa học cho một phản ứng hóa học cụ thể, chúng ta có thể xác định hai nửa phản ứng của phản ứng hóa học và cân bằng số electron và ion trong mỗi nửa phản ứng để có được các phương trình hoàn toàn cân bằng.

Hình 01: Các Phản ứng Hóa học

Hãy để chúng tôi xem xét một ví dụ để hiểu phương pháp này.

Phản ứng giữa ion pemanganat và ion đen như sau:

MnO₄^-+ Fe^{2 +}⟶ Mn^{2 +}+ Fe^{3 +}+ 4H_2O

Hai nửa phản ứng là sự chuyển đổi ion pemanganat thành ion mangan (II) và ion sắt thành ion sắt. Các dạng ion của hai nửa phản ứng này như sau:

MnO₄^-⟶ Mn^{2 +}

Fe^{2 +}⟶ Fe^{3 +}

Sau đó, chúng ta phải cân bằng số nguyên tử oxy trong mỗi nửa phản ứng. Trong một nửa phản ứng mà sắt được chuyển thành ion sắt, không có nguyên tử oxy. Do đó, chúng ta phải cân bằng oxy trong nửa phản ứng còn lại.

MnO₄^-⟶ Mn^{2 +}+ 4O^{2 -}

Bốn nguyên tử oxy này đến từ phân tử nước (không phải oxy phân tử vì không có khí tạo ra trong phản ứng này). Khi đó nửa phản ứng đúng là:

MnO₄^-⟶ Mn^{2 +}+ 4H_2Ô

Trong phương trình trên, không có nguyên tử hydro ở phía bên trái, nhưng có tám nguyên tử hydro ở phía bên phải, vì vậy chúng ta phải thêm tám nguyên tử hydro (ở dạng ion hydro) vào bên trái bên.

MnO₄^-+ 8H⁺⟶ Mn^{2 +}+ 4H_2O

Trong phương trình trên, điện tích ion của phía bên trái không bằng phía bên phải. Do đó, ta có thể thêm electron vào một trong hai phía để cân bằng điện tích ion. Điện tích ở phía bên trái là +7 và ở phía bên phải là +2. Ở đây, chúng ta phải thêm năm electron vào phía bên trái. Sau đó, một nửa phản ứng là, MnO₄^-+ 8H⁺+ 5e^-⟶ Mn^{2 +}+ 4H_2O

Khi cân bằng nửa phản ứng chuyển hóa sắt thành ion sắt, điện tích ion chuyển từ +2 thành +3; ở đây chúng ta cần thêm một electron vào phía bên phải như sau để cân bằng điện tích ion.

Fe^{2 +}⟶ Fe^{3 +}+ e^-

Sau đó, chúng ta có thể cộng hai phương trình với nhau bằng cách cân bằng số electron. Chúng ta phải nhân nửa phản ứng với sự chuyển hóa sắt thành sắt với 5 để có năm điện tử và sau đó bằng cách cộng nửa phương trình phản ứng đã sửa đổi này vào nửa phản ứng với sự chuyển đổi pemanganat thành ion mangan (II), năm các điện tử ở mỗi bên loại bỏ. Phản ứng sau là kết quả của sự bổ sung này.

MnO₄^-+ 8H⁺+ 5Fe^{2 +}+ 5e^-⟶ Mn^{2 +}+ 4H₂O + 5Fe 3 +^{+ 5e}-

MnO₄^-+ 8H⁺+ 5Fe^{2 +}⟶ Mn^{2 +}+ 4H₂O + 5Fe^{3 +}

Phương pháp số oxy hóa là gì?

Phương pháp số oxi hóa là một kỹ thuật phân tích mà chúng ta có thể sử dụng để xác định mối quan hệ cân bằng giữa chất phản ứng và sản phẩm, sử dụng sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố hóa học khi phản ứng đi từ chất phản ứng thành sản phẩm. Trong phản ứng oxi hóa khử, có hai bán phản ứng: phản ứng oxi hóa và phản ứng khử. Ví dụ tương tự như trên, phản ứng giữa pemanganat và ion sắt, phản ứng oxi hóa là sự chuyển hóa sắt thành ion sắt trong khi phản ứng khử là sự chuyển đổi ion pemanganat thành ion mangan (II).

Tính oxi hóa: Fe^{2 +}⟶ Fe^{3 +}

Giảm: MnO₄^-⟶ Mn^{2 +}

Khi cân bằng loại phản ứng này, trước hết cần xác định sự thay đổi trạng thái số oxi hóa của các nguyên tố hóa học. Trong phản ứng oxy hóa, +2 của ion sắt chuyển thành +3 ion sắt. Trong phản ứng khử, +7 của mangan chuyển thành +2. Do đó, chúng ta có thể cân bằng các trạng thái oxi hóa của những chất này bằng cách nhân nửa phản ứng với mức độ tăng / giảm của trạng thái oxi hóa trong nửa phản ứng còn lại. Trong ví dụ trên, sự thay đổi trạng thái oxi hóa đối với phản ứng oxi hóa là 1 và sự thay đổi trạng thái oxi hóa đối với phản ứng khử là 5. Sau đó, chúng ta phải nhân phản ứng oxi hóa với 5 và phản ứng khử với 1.

5Fe^{2 +}⟶ 5Fe ^{3 +}

MnO₄^-⟶ Mn^{2 +}

Sau đó, chúng ta có thể cộng hai nửa phản ứng này để phản ứng xảy ra hoàn toàn và sau đó có thể cân bằng các nguyên tố khác (nguyên tử oxy) bằng cách sử dụng các phân tử nước và ion hydro để cân bằng điện tích ion ở cả hai phía.

MnO₄^-+ 8H⁺+ 5Fe^{2 +}⟶ Mn^{2 +}+ 4H₂O + 5Fe^{3 +}

Sự khác biệt giữa phương pháp điện tử ion và phương pháp số oxy hóa là gì?

Phương pháp electron ion và phương pháp số oxi hóa rất quan trọng trong việc cân bằng phương trình hóa học. Sự khác biệt cơ bản giữa phương pháp điện tử ion và phương pháp số oxi hóa là trong phương pháp điện tử ion, phản ứng cân bằng phụ thuộc vào điện tích của các ion trong khi trong phương pháp số oxi hóa, phản ứng cân bằng phụ thuộc vào sự thay đổi số oxi hóa của chất oxi hóa và chất khử.

Infographic dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa phương pháp electron ion và phương pháp số oxi hóa.

Tóm tắt - Phương pháp Điện tử Ion và Phương pháp Số oxy hóa

Sự khác biệt cơ bản giữa phương pháp điện tử ion và phương pháp số oxi hóa là trong phương pháp điện tử ion, phản ứng cân bằng phụ thuộc vào điện tích của các ion trong khi trong phương pháp số oxi hóa, phản ứng cân bằng phụ thuộc vào sự thay đổi số oxi hóa số chất oxi hóa và chất khử.