ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวิธีอิออนอิเลคตรอนกับวิธีเลขออกซิเดชันคือ ในวิธีอิออนอิเลคตรอน ปฏิกิริยาจะมีความสมดุลขึ้นอยู่กับประจุของไอออน ในขณะที่วิธีเลขออกซิเดชัน ปฏิกิริยาจะมีความสมดุลขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงใน เลขออกซิเดชันของสารออกซิไดซ์และรีดักเตอร์
วิธีอิออนอิเล็กตรอนและเลขออกซิเดชันมีความสำคัญในการปรับสมดุลสมการเคมี สมการเคมีที่สมดุลมีให้สำหรับปฏิกิริยาเคมีหนึ่งๆ และช่วยให้เราทราบได้ว่าสารตั้งต้นทำปฏิกิริยามากน้อยเพียงใดเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ในปริมาณเฉพาะ หรือปริมาณของสารตั้งต้นที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
วิธีไอออนอิเลคตรอนคืออะไร
วิธีอิเล็กตรอนแบบไอออนเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่เราสามารถใช้กำหนดความสัมพันธ์ปริมาณสัมพันธ์ระหว่างสารตั้งต้นกับสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ โดยใช้ปฏิกิริยาครึ่งไอออนิก จากสมการเคมีสำหรับปฏิกิริยาเคมีโดยเฉพาะ เราสามารถกำหนดสองปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยาเคมีและปรับสมดุลจำนวนอิเล็กตรอนและไอออนในแต่ละครึ่งปฏิกิริยาเพื่อให้ได้สมการที่สมดุลอย่างสมบูรณ์
รูปที่ 01: ปฏิกิริยาเคมี
ให้เราพิจารณาตัวอย่างเพื่อทำความเข้าใจวิธีนี้
ปฏิกิริยาระหว่างเปอร์แมงกาเนตไอออนและเฟอร์รัสไอออนมีดังนี้:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 ++ + Fe3+ + 4H2O
ครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองคือการเปลี่ยนเปอร์แมงกาเนตไอออนเป็นไอออนแมงกานีส(II) และไอออนเหล็กเป็นเฟอร์ริกไอออน รูปแบบไอออนิกของครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองมีดังนี้:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
หลังจากนั้น เราต้องสร้างสมดุลของจำนวนอะตอมออกซิเจนในแต่ละครึ่งปฏิกิริยา ในครึ่งปฏิกิริยาที่เหล็กถูกแปลงเป็นไอออนของเฟอร์ริก ไม่มีอะตอมของออกซิเจน ดังนั้นเราต้องสร้างสมดุลของออกซิเจนในอีกครึ่งปฏิกิริยา
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
ออกซิเจนสี่อะตอมนี้มาจากโมเลกุลของน้ำ (ไม่ใช่โมเลกุลออกซิเจนเพราะปฏิกิริยานี้ไม่มีการผลิตก๊าซ) จากนั้นครึ่งปฏิกิริยาที่ถูกต้องคือ:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
ในสมการข้างบนนี้ ไม่มีอะตอมไฮโดรเจนอยู่ทางด้านซ้าย แต่มีไฮโดรเจนอยู่แปดอะตอมที่ด้านขวา เราจึงต้องเติมไฮโดรเจนแปดอะตอม (ในรูปของไฮโดรเจนไอออน) ไปทางซ้าย ด้านข้าง
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
ในสมการข้างต้น ประจุไอออนทางด้านซ้ายไม่เท่ากับด้านขวา ดังนั้นเราจึงสามารถเพิ่มอิเล็กตรอนเข้าไปที่ด้านใดด้านหนึ่งเพื่อให้สมดุลกับประจุไอออนิก ประจุทางด้านซ้ายคือ +7 และทางด้านขวาคือ +2 ที่นี่เราต้องเพิ่มอิเล็กตรอนห้าตัวทางด้านซ้าย จากนั้นครึ่งปฏิกิริยาคือ
MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
เมื่อทำปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยาของเหล็กที่แปลงเป็นเฟอร์ริกไอออน ประจุไอออนิกจะเปลี่ยนจาก +2 เป็น +3; ในที่นี้เราต้องเพิ่มอิเล็กตรอนหนึ่งตัวไปทางด้านขวาดังนี้เพื่อให้ประจุไอออนิกสมดุล
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
หลังจากนั้น เราสามารถบวกสมการสองสมการเข้าด้วยกันโดยทำให้จำนวนอิเล็กตรอนสมดุลกัน เราต้องคูณครึ่งปฏิกิริยาด้วยการแปลงเฟอร์รัสเป็นเฟอริกด้วย 5 เพื่อให้ได้อิเล็กตรอน 5 ตัว จากนั้นเพิ่มสมการครึ่งปฏิกิริยาที่แก้ไขแล้วนี้ลงในครึ่งปฏิกิริยาด้วยการเปลี่ยนเปอร์แมงกาเนตเป็นไอออนของแมงกานีส (II) ห้า อิเล็กตรอนในแต่ละด้านจะตัดกันปฏิกิริยาต่อไปนี้เป็นผลมาจากการเพิ่มนี้
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
วิธีเลขออกซิเดชันคืออะไร
วิธีเลขออกซิเดชันเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่เราสามารถใช้กำหนดความสัมพันธ์ปริมาณสัมพันธ์ระหว่างสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ โดยใช้การเปลี่ยนแปลงในการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีเมื่อปฏิกิริยาเปลี่ยนจากสารตั้งต้นเป็นผลิตภัณฑ์ ในปฏิกิริยารีดอกซ์ มีสองปฏิกิริยาครึ่งเดียว: ปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดักชัน สำหรับตัวอย่างเดียวกันกับข้างต้น ปฏิกิริยาระหว่างเปอร์แมงกาเนตกับไอออนของเฟอร์รัส ปฏิกิริยาออกซิเดชันคือการเปลี่ยนธาตุเหล็กเป็นเฟอร์ริกไอออน ในขณะที่ปฏิกิริยารีดักชันคือการเปลี่ยนไอออนของเปอร์แมงกาเนตเป็นไอออนของแมงกานีส (II)
ออกซิเดชัน: Fe2+ ⟶ Fe3+
ลด: MnO4– ⟶ Mn2+
เมื่อสร้างสมดุลของปฏิกิริยาประเภทนี้ ก่อนอื่นเราต้องพิจารณาการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี ในปฏิกิริยาออกซิเดชัน +2 ของเฟอร์รัสไอออนจะเปลี่ยนเป็น +3 เฟอร์ริกไอออน ในปฏิกิริยารีดักชัน แมงกานีส +7 จะแปลงเป็น +2 ดังนั้นเราจึงสามารถปรับสมดุลสถานะออกซิเดชันของสิ่งเหล่านี้ได้โดยการคูณครึ่งปฏิกิริยากับระดับการเพิ่มขึ้น/ลดลงของสถานะออกซิเดชันในอีกครึ่งปฏิกิริยา ในตัวอย่างข้างต้น การเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของปฏิกิริยาออกซิเดชันคือ 1 และการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันสำหรับปฏิกิริยารีดักชันคือ 5 จากนั้น เราต้องคูณปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วย 5 และปฏิกิริยารีดักชันด้วย 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
หลังจากนั้น เราสามารถบวกครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองนี้เพื่อให้ได้ปฏิกิริยาที่สมบูรณ์ จากนั้นจึงปรับสมดุลองค์ประกอบอื่นๆ (อะตอมของออกซิเจน) โดยใช้โมเลกุลของน้ำและไฮโดรเจนไอออนเพื่อปรับสมดุลประจุไอออนทั้งสองด้าน
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
วิธีอิออนอิเลคตรอนกับวิธีเลขออกซิเดชันต่างกันอย่างไร
วิธีอิเลคตรอนไอออนและวิธีเลขออกซิเดชันมีความสำคัญในการปรับสมดุลสมการเคมี ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวิธีอิออนอิเล็กตรอนกับวิธีเลขออกซิเดชันคือ ในวิธีอิออนอิเล็กตรอน ปฏิกิริยาจะสมดุลขึ้นอยู่กับประจุของไอออน ในขณะที่วิธีเลขออกซิเดชัน ปฏิกิริยาจะสมดุลขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของเลขออกซิเดชันของสารออกซิไดซ์และรีดักท์.
ด้านล่างอินโฟกราฟิกสรุปความแตกต่างระหว่างวิธีอิออนอิเล็กตรอนและวิธีเลขออกซิเดชัน
สรุป – วิธีอิออนอิเล็กตรอนเทียบกับวิธีเลขออกซิเดชัน
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวิธีอิออนอิเลคตรอนกับวิธีเลขออกซิเดชันคือในวิธีอิออนอิเลคตรอน ปฏิกิริยาจะสมดุลขึ้นอยู่กับประจุของไอออน ในขณะที่วิธีเลขออกซิเดชัน ปฏิกิริยาจะสมดุลขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของการเกิดออกซิเดชัน จำนวนของสารออกซิไดซ์และรีดักเตอร์