Balance i on Electron

Balance de ecuaciones qumicas redox por el mtodo del ion-electrnLos procesos de oxidacin-reduccinAlberto Rojas Hernndez

Qumica Analtica II21 de junio de 2010UAM-Iztapalapa

Para que la ecuacin qumica redox quede bien balanceada o ajustada, se recomienda balancear primero los equilibrios electroqumicos que al sumarse darn lugar a la ecuacin qumica redox ya balanceada.Balanceando ecuaciones qumicas redoxEjemplo: Qu reaccin ocurre al mezclar cobre metlico con iones dicromato? Escribir la ecuacin balanceada que representa esta reaccin.Si se sabe que en el medio el cobre metlico se oxida a cobre (II) y que el dicromato se reduce a cromo (III), se tiene:

El equilibrio electroqumico de oxidacin del cobre ya est balanceado, tanto en cantidad de sustancia como en carga elctrica:Pero el equilibrio electroqumico de reduccin del cromo no lo est, por lo que es necesario balancear ese equilibrio electroqumico.Balanceando ecuaciones qumicas redoxExisten procedimientos sistemticos para realizar el balance tanto de equilibrios qumicos como electroqumcos. A continuacin se recuerda el procedimiento que se conoce como balance del ionelectrn.

Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrn1. Se obtiene el estado de oxidacin de los tomos que componen las especies que intercambian los electrones.(VI+)(III+)El ion Cr3+ tiene estado de oxidacin (III+), lo que se obtiene directamente.En este caso se ha supuesto que ambos tomos de Cr tienen el mismo estado de oxidacin en el ion dicromato. Si no fuera as se habra obtenido el estado de oxidacin promedio de ambos tomos. Lo que sigue en el procedimiento de todos modos lleva a conclusiones correctas para el nmero de electrones intercambiados. Esto ocurre en los llamados compuestos de valencia mixta.Pero cada tomo de Cr en el ion Cr2O72- tiene estado de oxidacin (VI+), si los 7 tomos de O en esa especie tienen estado de oxidacin (II-).

Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrn2. Se verifica si el nmero de tomos del elemento que intercambia los electrones es el mismo en ambos lados del equilibrio electroqumico. Si no es as, se multiplican las especies por coeficientes adecuados para que esto ocurra.En este caso, al iniciar el procedimiento de balance hay dos tomos de Cr en el lado izquierdo y slo uno en el derecho.2Por lo tanto, se ha multiplicado por 2 el ion Cr3+ en el lado derecho para que la cantidad de sustancia del Cr quede balanceada.

3. Se obtiene el nmero de electrones intercambiados, calculando la diferencia entre el estado de oxidacin del oxidante y su reductor conjugado y multiplicndola por el nmero de tomos del elemento que intercambia los electrones.Se obtiene el nmero de electrones intercambiados multiplicando el valor absoluto de la diferencia de los estados de oxidacin por el nmero de tomos del elemento que intercambia los electrones:

n = {(+6)-(+3)}2 = {3}2 = 6Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrn6e-

Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrn4. Se verifica si el nmero de tomos de otro elemento, que no sea oxgeno o hidrgeno y que no intercambia electrones, es el mismo en ambos lados del equilibrio electroqumico. Si no es as, se multiplican las especies por coeficientes adecuados para que esto ocurra. Este procedimiento se repite en forma exhaustiva, dejando como penltimo elemento al oxgeno y como ltimo elemento al hidrgeno. En este caso, despus del cromo ya no hay ms que oxgeno e hidrgeno, por lo que se pasa al punto 5.Desde este punto se est considerando que las reacciones redox ocurren en solucin acuosa.

5. Se verifica si el nmero de tomos de oxgeno es el mismo en ambos lados del equilibrio electroqumico. Si no es as, se suman tantas molculas de agua como sea necesario del lado en donde haya deficiencia de oxgeno, hasta lograr el balance de O.Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrnSe observa que hay 7 tomos de O en el lado izquierdo y ninguno en el derecho.+ 7H2OPor lo tanto, se suman 7 molculas de agua en el lado derecho para que haya 7 tomos de O en ambos lados.

6. Se verifica si el nmero de tomos de hidrgeno es el mismo en ambos lados del equilibrio electroqumico. Si no es as, se suman tantos protones como sea necesario del lado en donde haya deficiencia de hidrgeno, hasta lograr el balance de H.Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrnSe observa que hay 14 tomos de H en el lado derecho y ninguno en el izquierdo.Por lo tanto, se suman 14 protones en el lado izquierdo para que haya 14 tomos de H en ambos lados.14H+ +

7. Finalmente, se verifica si el nmero neto de cargas elctricas es el mismo en ambos lados de la igualdad.Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrnEl nmero de cargas elctricas del lado izquierdo es:(+)14+{(-2)1+(-1)6} = +6en tanto que en el lado derecho es:(+3)2 = +6Por lo que el balance de carga elctrica es correcto.Si en este punto no se ha logrado un balance correcto de carga elctrica debe revisarse dnde se cometi el error previamente.

Balanceando un equilibrio electroqumico por el mtodo del ionelectrn. Observaciones.* Si se desea el balance en medio bsico, basta sumar el equilibrio de autoprotlisis del agua o su inverso al equilibrio electroqumico, tantas veces como sea necesario para cancelar todos los protones.* Por claridad y simplicidad de explicacin no se acostumbra escribir ecuaciones balanceadas que contengan tanto protones como hidroxilos (la nica excepcin es el equilibrio de autoprotlisis o su inverso).* Iones espectadores, como los de los elementos alcalinos y algunos aniones, en algunas ocasiones, se balancean al final, agregando en ambos lados la misma cantidad de iones y asocindolos para formar electrolitos.

Balanceando ecuaciones qumicas redox (mtodo del ion-electrn)Ahora bien, para obtener la ecuacin qumica correspondiente con los equilibrios electroqumicos balanceados deben cancelarse los electrones al hacer la suma, ya que son las partculas intercambiadas en el proceso.Una forma comn de hacerlo es cruzar los electrones intercambiados. En este caso se representara el intercambio de 12e-.Otra forma de hacerlo, en este caso, es multiplicar por 3 el equilibrio electroqumico del Cu. En este caso se representara el intercambio de 6e-.( )3Aunque las ecuaciones qumicas obtenidas anteriormente no representan procesos diferentes, la primera representa el proceso en un sistema 2 veces ms grande que la segunda.

Balanceando ecuaciones qumicas redox (mtodo intuitivo considerando el intercambio de electrones y los estados de oxidacin)Asignar el estado de oxidacin a cada uno de los tomos de los elementos.Identificar los elementos que han cambiado de estado de oxidacin.Escribir por separado los pares redox hacia la oxidacin y hacia la reduccin, balanceando el nmero de tomos de los elementos que han cambiado su estado de oxidacin y el nmero de electrones intercambiados.Multiplicar la ecuaciones por los menores nmeros que permitan igualar el nmero de electrones donados y recibidos.Transferir los coeficientes encontrados a la ecuacin original.Terminar el balanceo de los tomos de los elementos restantes (por tanteo).

Balanceando ecuaciones qumicas redox (mtodo intuitivo)

1. Asignar el nmero de oxidacin a cada uno de los tomos de los elementos.

1+ 6+ 2- 0 1+ 1- 3+ 1- 1+ 1- 2+ 1- 1+ 2-

aK2Cr2O7 + bCu(s) + cHCl ( dCrCl3 + eKCl + fCuCl2 + gH2O

Problema: Balancear correctamente la ecuacin qumica:


2. Identificar los elementos que han cambiado su estado de oxidacin.

6+ 0 3+ 2+



4. Multiplicar las ecuaciones por los nmeros menores que permitan igualar el nmero de electrones donados y recibidos.

0 2+ 0 2+

(Cu(s) ( CuCl2 + 2 e-) 3 = 3 Cu(s) ( 3 CuCl2 + 6 e-

6+ 3+ 6+ 3+

(K2Cr2O7 + 6 e- ( 2 CrCl3) 1 = K2Cr2O7 + 6 e- ( 2 CrCl3

3. Escribir por separado los pares redox hacia la oxidacin y hacia la reduccin, balanceando el nmero de tomos de los elementos que han cambiado su estado de oxidacin y el nmero de electrones intercambiados.

0 2+

Oxidacin: Cu(s) ( CuCl2 + 2 e-

6+ 3+

Reduccin: K2Cr2O7 + 6 e- ( 2 CrCl3


5. Transferir los coeficientes encontrados en el paso 4 a la ecuacin original.

aK2Cr2O7 + bCu(s) + cHCl ( dCrCl3 + eKCl +fCuCl2 + gH2O

(a = 1, b = 3, d = 2, f = 3)

K2Cr2O7 + 3Cu(s) + cHCl ( 2CrCl3 + eKCl +3CuCl2 + gH2O

6. Terminar el balanceo de los tomos de los elementos restantes (por tanteo).

K2Cr2O7 + 3Cu(s) +14HCl ( 2CrCl3 + 2KCl +3CuCl2 + 7H2O

RecomendacionesFinalmente, en la revisin de los temas de balance de ecuaciones qumicas, es recomendable evitar el proponer ejercicios muy complicados, con demasiadas especies qumicas, sobre todo para examen. Es mejor proponerse alcanzar el objetivo de que los conceptos queden claros a la mayora de los alumnos, ms que permitir el lucimiento de los profesores o de los alumnos ms aventajados. En general, aunque debe procurarse evitar el proponer a un grupo un problema que el profesor no haya resuelto con anterioridad, es ms importante evitarlo en estos temas de balance de ecuaciones redox; ya que debe tenerse presente que existe la posibilidad de proponer ecuaciones redox en donde un solo elemento o ms de dos elementos cambian su estado de oxidacin. Tambin es posible encontrar ejemplos en donde hay ms de una forma de balancear la reaccin. Problemas como los que se describen en este prrafo estn fuera del nivel medio de enseanza.

Alberto Rojas Hernndez

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