Hur ska jag plocka fram ox-tal för kol?

Det är rätt tänkt. Hur blir det när du försöker balansera formeln?

Så enligt oxidationstalsmetoden måste man förändra ämnenas koefficienter för att elektronövergångarna ska kompensera ut varandra, eller hur? Då tänkte jag att man multiplicerar etanolen och ättiksyran med fem, och permanganat- och manganjonerna med 2:

5C₂H₆O + 2MnO₄^- → 5C₂H₄O₂ + 2Mn²⁺

Sedan tittar jag på laddningarna i vänster- och högerled. I VL blir laddningssumman -2. I högerled blir summan +4. Då måste jag lägga till vätejoner på vänstersidan för att balansera denna laddningsojämlikhet:

5C₂H₆O + 2MnO₄^- + 6H⁺ → 5C₂H₄O₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

Nu finns det dock 36 väte i VL och 20 H i HL. Det ska alltså till 16 väte i HL, vilket jag kan fixa genom att lägga till vattenmolekyler. Nu är problemet att jag har 18 syre i HL men endast 13 syre i VL. 

Kom ihåg att oxidationen sker två steg per kolatom, men i etanol finns två kolatomer. Alltså sker oxidationen fyra steg per etanolmolekyl. I din första reaktion blir alltså ekvivalensförhållandet 5:4:5:4 snarare än 5:2:5:2 som du har skrivit. Går det ihop om du gör den korrigeringen?

Ja, då fungerar det. Men jag förstår inte själva resonemanget. Hur kommer vi fram till att det ska vara 5:4:5:4 istället för så som jag skrev det?

Du räknar som om permanganatjonen tar upp fem elektroner, vilket stämmer. Sen tänker du att etanolmolekylen avger två elektroner, vilket är fel. Såhär skrev du i ditt ursprungsinlägg:

Enligt samma resonemang ska kolet i ättiksyran i snitt ha 0 i oxidationstal. Då ser man att kolen förändras med +2/atom och manganet förändras med -5/atom. 

I etanol finns två kolatomer. Om varje kolatom i snitt avger två elektroner (ändrar sitt oxidationstal med två steg) så måste det totalt avges fyra elektroner per etanolmolekyl. 

Ett annat sätt att komma fram till hur många elektroner som avges är att rita. Om du ritar upp etanol och ättiksyra så kan du se att den ena kolatomen är identisk i bägge fallen, dvs den ändrar inte sitt oxidationstal. Den kolatom som binder till syret i etanol har däremot oxidationstalet -1 (vinner två elektroner mot väte, neutralt mot andra kolet och förlorar en mot syret, -2+0+1=-1). I ättiksyra har samma kolatom oxidationstalet +3 (förlorar två till dubbelbundna syret, en till enkelbundna syret och neutralt mot andra kolet, +2+1+0=+3). Alltså oxideras denna kolatom i fyra steg.

Detta blir i slutändan samma sak som ditt resonemang om att varje kolatom i snitt ökar sitt oxidationstal två steg, även fast det bara är den ena kolatomen faktiskt oxideras.

Jaha, okej. Man måste alltså titta på vad hela molekylen avger, inte bara de individuella atomslagen, såklart. Jag tror grunden till min förvirring var att jag inte hade balanserat så här komplicerade redoxreaktioner tidigare, utan endast med enstaka joner.

Om jag får ställa en fråga om metoden också: 

När vi säger att manganet avger en viss mängd och att kolatomerna avger en viss mängd, menar vi då till varandra? Alltså att mangan ger en viss mängd till kol och tvärtom? Eller vart tar dessa elektroner vägen?

Ja exakt. Tänk dig att en etanolmolekyl kolliderar, eller åtminstone kommer tillräckligt nära en permanganatjon för att elektronerna ska gå över från den första till den andre. Man kan inte ha fria elektroner i lösningen, utan de tas upp i samband med att de avges.

Så för att försäkra mig om att jag förstått rätt:

Varje kolatom avger i snitt 2 elektroner. Men eftersom en etanolmolekyl har 2 kolatomer, avger den 4 elektroner totalt. Då måste man tänka att den "totala övergånga mängden" från kol till mangan är 4, inte 2. Och då måste man gångra manganet med 4, inte 2.

Ja

Okej, jag vill ställa en allmän fråga om metoden också, så att jag förstår rätt varför man gör som man gör. Nedan har jag skrivit upp uppgiften:

Eftersom mangans ox-tal går från 7 till 2 minskar det med 5/atom. Det betyder att den tar upp 5 elektroner/atom. Etanol däremot ger ju ifrån sig 4/molekyl, så om man inte balanserar med koefficienter skulle mangan bara få 4 elektroner/atom, trots att den ska få 5/atom. Därför justerar man på det sättet med koefficienter, så att mangan får 5/atom samtidigt som etanol fortfarande avger 4/molekyl?

Ja det stämmer

Okej. Nu sitter jag fast på nästa reaktionsformel. Jag vet att den obalanserade formeln kan skrivas:

MnO₄^- + S₂O₃^2- → Mn²⁺ + S₄O₆^2-

Mitt problem med denna är att den nya sammansatta jonen som bildas har 4 svavel i sig istället för 2. Att beräkna oxidationstalen för svavel är ingen fara (i snitt ökar det med 0.5/atom), men här kan jag inte resonera på samma sätt med att en tiosulfatjon i snitt avger en elektron, eftersom antalet svavel på båda sidor inte blir samma då. Hur ska man göra?

Man kan ganska direkt se att det krävs två S2O32- för att bilda en S4O62- (annars är det omöjligt att balansera svavel). Om det frigörs en halv elektron per svavelatom måste det då frigöras två elektroner per bildad S4O62-.

Så innan jag ens börjar tänka på ox-tal kan jag skriva det som

MnO₄^- + 2S₂O₃^2- → Mn²⁺ + S₄O₆^2-?

Så skulle jag ha gjort.

Är det rimligt som metod att man balanserar de atomslag som förändras innan man betraktar oxidationstal? Här t.ex. att man multiplicerar tiosulfatet med 2 innan man börjar med ox-talsmetoden, så att man får samma mängd av det som förändras på båda sidor?

Tillägg: 28 maj 2023 14:01

Nu får jag elektronövergångarna att stämma. Men ska jag balansera laddningar genom att lägga till H⁺ eller OH^-?

Bör lösningen vara sur eller basisk?

Aha, sur, eftersom ättiksyra är en syra. Så H⁺ med andra ord.

Japp

Okej, tack! Jag löste uppgiften.