La diferencia clave entre el método del ion-electrón y el método del número de oxidación es que, en el método del ion-electrón, la reacción se equilibra según la carga de los iones, mientras que en el método del número de oxidación, la reacción se equilibra según el cambio en números de oxidación de oxidantes y reductores.
Tanto el método del ion electrónico como el método del número de oxidación son importantes para equilibrar las ecuaciones químicas. Se da una ecuación química balanceada para una reacción química particular y nos ayuda a determinar qué cantidad del reactivo reaccionó para dar una cantidad particular del producto, o la cantidad de reactivos necesarios para obtener la cantidad deseada del producto.
¿Qué es el método de iones y electrones?
El método de electrones iónicos es una técnica analítica que podemos usar para determinar la relación estequiométrica entre reactivos y productos, usando semirreacciones iónicas. Dada la ecuación química de una reacción química en particular, podemos determinar las dos semirreacciones de la reacción química y equilibrar el número de electrones e iones en cada semirreacción para obtener ecuaciones completamente balanceadas.
Figura 01: Reacciones químicas
Consideremos un ejemplo para entender este método.
La reacción entre el ion permanganato y el ion ferroso es la siguiente:
MnO4– + Fe2+ ⟶ Mn2 + + Fe3+ + 4H2O
Las dos semirreacciones son la conversión de iones de permanganato en iones de manganeso (II) y de iones ferrosos en iones férricos. Las formas iónicas de estas dos semirreacciones son las siguientes:
MnO4– ⟶ Mn2+
Fe2+ ⟶ Fe3+
Después, tenemos que equilibrar el número de átomos de oxígeno en cada semirreacción. En la semirreacción donde el ferroso se convierte en ion férrico, no hay átomos de oxígeno. Por lo tanto, tenemos que equilibrar el oxígeno en la otra mitad de la reacción.
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4O2 -
Estos cuatro átomos de oxígeno provienen de la molécula de agua (no del oxígeno molecular porque no hay producción de gas en esta reacción). Entonces la media reacción correcta es:
MnO4– ⟶ Mn2+ + 4H2 O
En la ecuación anterior, no hay átomos de hidrógeno en el lado izquierdo, pero hay ocho átomos de hidrógeno en el lado derecho, por lo que tenemos que agregar ocho átomos de hidrógeno (en forma de iones de hidrógeno) a la izquierda lado.
MnO4– + 8H+ ⟶ Mn2+ + 4H2O
En la ecuación anterior, la carga iónica del lado izquierdo no es igual a la del lado derecho. Por lo tanto, podemos agregar electrones a uno de los dos lados para equilibrar la carga iónica. La carga en el lado izquierdo es +7 y en el lado derecho es +2. Aquí, tenemos que agregar cinco electrones al lado izquierdo. Entonces la semireacción es, MnO4– + 8H+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O
Al equilibrar la semirreacción de conversión ferrosa en ion férrico, la carga iónica se convierte de +2 a +3; aquí necesitamos agregar un electrón al lado derecho de la siguiente manera para equilibrar la carga iónica.
Fe2+ ⟶ Fe3+ + e–
Después, podemos sumar dos ecuaciones balanceando el número de electrones. Tenemos que multiplicar la semirreacción con la conversión de ferroso en férrico por 5 para obtener cinco electrones y luego agregando esta ecuación de semirreacción modificada a la semirreacción con la conversión de permanganato en ion manganeso (II), los cinco los electrones de cada lado se anulan. La siguiente reacción es el resultado de esta adición.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ + 5e– ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe 3+ + 5e–
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
¿Qué es el método del número de oxidación?
El método del número de oxidación es una técnica analítica que podemos utilizar para determinar la relación estequiométrica entre reactivos y productos, utilizando el cambio en la oxidación de elementos químicos cuando la reacción pasa de reactivos a productos. En una reacción redox, hay dos semirreacciones: reacción de oxidación y reacción de reducción. Para el mismo ejemplo anterior, la reacción entre el permanganato y los iones ferrosos, la reacción de oxidación es la conversión de iones ferrosos en iones férricos, mientras que la reacción de reducción es la conversión de iones de permanganato en iones de manganeso (II).
Oxidación: Fe2+ ⟶ Fe3+
Reducción: MnO4– ⟶ Mn2+
Al equilibrar este tipo de reacción, primero debemos determinar el cambio en los estados de oxidación de los elementos químicos. En la reacción de oxidación, +2 de ion ferroso se convierte en +3 de ion férrico. En la reacción de reducción, +7 de manganeso se convierte en +2. Por tanto, podemos equilibrar los estados de oxidación de estos multiplicando la semirreacción por el grado de incremento/decremento del estado de oxidación en la otra semirreacción. En el ejemplo anterior, el cambio en el estado de oxidación para la reacción de oxidación es 1 y el cambio en el estado de oxidación para la reacción de reducción es 5. Entonces, tenemos que multiplicar la reacción de oxidación por 5 y la reacción de reducción por 1.
5Fe2+ ⟶ 5Fe3+
MnO4– ⟶ Mn2+
Después, podemos sumar estas dos semirreacciones para obtener la reacción completa y luego podemos equilibrar los otros elementos (átomos de oxígeno) usando moléculas de agua e iones de hidrógeno para equilibrar la carga iónica en ambos lados.
MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⟶ Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
¿Cuál es la diferencia entre el método del ion-electrón y el método del número de oxidación?
El método del ion-electrón y el método del número de oxidación son importantes para equilibrar las ecuaciones químicas. La diferencia clave entre el método del ion-electrón y el método del número de oxidación es que en el método del ion-electrón, la reacción se equilibra según la carga de los iones, mientras que, en el método del número de oxidación, la reacción se equilibra según el cambio en los números de oxidación de los oxidantes y reductores..
La siguiente infografía resume la diferencia entre el método del ion-electrón y el método del número de oxidación.
Resumen: método del ion-electrón frente al método del número de oxidación
La diferencia clave entre el método del ion-electrón y el método del número de oxidación es que en el método del ion-electrón, la reacción se equilibra según la carga de los iones, mientras que en el método del número de oxidación, la reacción se equilibra según el cambio en la oxidación número de oxidantes y reductores.
