Demostrar la manera de balancear ecuaciones de óxido-reducción empleando semirreacciones.

Oxidación: Se refiere a la media reacción donde un átomo o un grupo de átomos pierden e-.

Reducción: Se refiere a la media reacción donde un átomo o un grupo de átomos  ganan e-.

Agente Oxidante: Es la sustancia que se reduce (gana e-) provocando la oxidación.

Agente Oxidante: Es la sustancia que se reduce (gana e-) provocando la oxidación.

Agente Reductor:   Es la sustancia que se oxida (pierde e-) provocando la reducción.

En algunas ecuaciones una sustancia puede actuar como oxidante y como reductor (reacciones de dismutación)

Para entender este método se debe tener claro las disociaciones de ácidos, bases y sales (electrolitos) estudiados en el equilibrio iónico.

Recapitulando, tenemos los ácidos se disocian en H+ y el anión negativo.

las sales se disocian en el catión positivo y el OH-

El método del ión-electrón, en general, es un poco más largo que el del número de oxidación; sin embargo, por ser más sistemático, es menos probable que conduzca a error.  Además este método es más práctico cuando se trate de balancear ecuaciones iónicas, evitándose determinar los números de oxidación de cada elemento para saber cuál elemento se oxida y cuál se reduce, ya que aquí se oxida el que pierda e-,  es decir, la ecuación donde aparezcan los e-, hacia la derecha; y se reduce el que gane e-, es decir, la ecuación donde aparezcan los e-hacia la izquierda

Se debe balancear la siguiente ecuación:MnO4-

(ac) + Fe2+(ac)

MedioÁcido

Fe3+(ac) + Mn2+

(ac)

Puede determinarse a simple vista?

Se identifican y se escriben las ecuaciones de las semirreacciones. Los estados de oxidación en la semi-rreacción en que participa el ion permanganato indican que el manganeso se reduce.

Como el estado de oxidación del manganeso varia de +7 a +2, se reduce. Por tanto ésta es la semi-rreacción de reducción. Tiene electrones como reactivos aunque todavía no se escriben. La otra semi-rreacción es la oxidación de hierro(II) a hierro(III) y es la semi-rreacción de oxidación.

 Se balancea cada semi-rreacción

Para la reacción de reducción se tiene que: MnO4- Mn2+

(El manganeso ya está balanceado)

Se balancea el oxígeno añadiendo 4H2O al lado derecho de la ecuación: MnO4

- Mn2+ + 4H2O

A continuación se balancea el hidrógeno añadiendo 8H+ al lado izquierdo: 8H+ + MnO4

- Mn2+ + 4H2O

Todos los elementos están balanceados pero es necesario balancear los cargos usando electrones. De momento se tienen las siguientes cargas para reactivos y productos en la semi-rreacción de reducción.

8H+ + MnO4- Mn2+ + 4H2O

8+ + 1- 2+ + 0

7+ +2

Se igualan las cargas añadiendo cinco electrones al lado izquierdo.

5e- + 8H++ MnO4- Mn2+ + 4H2O

2- 2+

Ahora tanto los elementos como las cargas se encuentran balanceados por lo que ésta es una semi-rreacción de reducción balanceada. El hecho de que aparezcan cinco electrones del lado de los reactivos de la ecuación es lógico porque se requieren cinco electrones para reducir de MnO4

-(en donde Mn tiene estado de oxidación de +7) a Mn2+ (en donde Mn tiene estado de oxidación de +2).

Para la reacción de oxidación Fe2+Fe3+ los elementos se encuentran balanceados, por lo que sólo hay que balancear la carga.

Fe2+ Fe3+ 2+ 3+

Se necesita un electrón del lado derecho para tener carga neta 2+ en ambos lados. 

Fe2+ Fe3+ + e-

2+ 2+

Se iguala el número de electrones que se transfieren en las dos semirreacciones. Como en la semi-rreacción de reducción hay transferencia de cinco electrones y en la semi-rreacción de oxidación sólo se transfiere un electrón, hay que multiplicar la semi-rreacción de oxidación por 5.

5Fe2+ 5Fe3+ + 5e-

Se suman las semirreacciones

Obsérvese que los electrones se cancelan (como es lógico) para obtener la ecuación final balanceada.

Se indican los estados físicos de reactivos y productos (ac) y (l) en este caso únicamente en la ecuación final balanceada.

Verificar que los elementos y las cargas estén balanceados.

Elementos

5Fe, 1Mn, 40, 8H 5Fe, 1Mn, 40, 8H

Cargas 17+ 17+

Al arrancar el motor de un automóvil se emplea energía que es aportada por el acumulador del mismo. En éste se verifica una reacción de óxido reducción entre el plomo metálico y el óxido de plomo(IV) que da la potencia necesaria para el arranque. La ecuación no balanceada para una versión simplificada de la reacción es:

Balancee esta reacción mediante el método de la ión-electrón (semi-reacciones).