Balance de ecuaciones qumicas.Ajustes Redox:c) Mtodo por el nmero de oxidacin.

Reacciones de xido reduccin (Redox) Def: Oxidacin prdida de electrones. Reduccin ganancia de electrones.

O-R transferencia de electrones del tomo que se oxida al que se reduce. (espontnea / no espontnea )

Ej: Zn(s) en cido fuerte (reaccin exotrmica) Zn(s) + 2H+ (ac) Zn2 +

(ac) + H2 (g)

Qumica de los materiales: caractersticas generales de los metales:

Oxidacin y reduccin:

La Tx de e- durante O-R produccin de energa (electricidad). Electroqumica estudia relacin entre la electricidad y las reacciones qumica. Construccin de bateras. Reacciones espontneas. Corrosin de los metales. Electroqumica Galvanoplasta (bao metlico)

Fig 20-1Cmo reconocer si una reaccin es OR? R: Tomar en cuenta los nmeros de oxidacin de todos los elementos que intervienen en la reaccin.+2 Zn(s) + 2H (ac) Zn +2 0 +1 2X +

2+

(ac) +0 H2 (g)+2

Caso especial: Existen cambios en el estado de oxidacin aunque no es posible decir si alguna sustancia literalmente gana y quien pierde e-

Ej: Combustin del hidrgeno gaseoso. 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g)0 0 +1 -2

En este caso, no existe Tx completa de electrones del H al O. (videos)

c) Mtodo por el nmero de oxidacin. (consideraciones previas)1.- El N de oxidacin de un tomo en su forma elemental es siempre cero. (H en H2 y P en P4 = 0) 2.- El N de oxidacin de cualquier in monoatmico es igual a su carga. (K+ = 1, S2- = -2) ines alcalinos (1A) carga +1 (tb en compuestos) 2A = +2, 3A = +3 .

c) Mtodo por el nmero de oxidacin. (consideraciones previas)3.- Los no metales N de oxidacin negativos. (casos especiales, positivos) a) O -2 en compuestos y ines moleculares. -1 en perxidos. b) H +1 unido a un no metal y -1 unido a metales. c) F -1 en todos sus compuestos. Los dems halgenos N ox. -1 ( > parte de sus compuestos binarios); al combinarse con Oxgeno (oxianiones) N ox. Positivo.

c) Mtodo por el nmero de oxidacin. (consideraciones previas)4.- La estados ox. = 0 en compuestos neutros. La estados ox. En in poliatmico = carga del in. Ej. H3O+ +1 para c/H y -2 para el O.

c) Mtodo por el nmero de oxidacin.Ejercicios: 1) Determinar el estado de oxidacin del azufre en cada unas de las siguientes entidades qumicas: a) H2S; b) S8; c) Cl2 S; d) Na2 SO3; e) SO422) Cules son los estados de oxidacin de: c) Cr en Cr2O7-

a) P en P2O5, b) H en NaH,

d) Sn en SnBr4; e) O en BaO2

Balance de reacciones: Mtodo por el nmero de oxidacin:KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Paso 1. Clculo de los nmeros de oxidacin.K+Mn7+ 4O2- + Fe2+ S6+ 4O2- + 2H+S6+ 4O2- Mn2+ S6+ 4O2- + 2Fe3+ 2S6+ 12O2- + 2K+S6+ 4O2- + 2H+O2-

Paso 2: Identificacin de los elementos que cambian su estado de oxidacin.KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Se identifican los elementos que cambian su estado de oxidacin o carga y se escriben como semireacciones de oxidacin y de reduccin (no importa el orden de escritura de las semirreacciones) Mn7+ Mn2+ Fe2+ 2Fe3+

Paso 3. Balance de masa:KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Debe haber el mismo nmero de especies qumicas en ambos lados de la flecha de reaccin. Mn: no es necesario efectuar el balance de masa pues hay un nmero igual de tomos en ambos miembros de la semirreaccin. Fe: hay un coeficiente de 2 en el Fe3+ que tambin debe aparecer del mismo modo en el Fe2+. Mn7+ Mn2+ 2Fe2+ 2Fe3+

Paso 4. Balance de carga:KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Debe haber igual nmero de cargas en ambos lados de las flechas de reaccin. Lo nico que puede utilizarse para el balance de carga son los electrones que se pierden o se ganan en el proceso redox.

El balance de carga siempre Importante: debe hacerse despus del balance de masa, nunca antes. El planteamiento de una desigualdad matemtica puede servir para realizar el balance de carga. Al mismo tiempo se pueden identificar los procesos de oxidacin y de reduccin, dependiendo del lado de donde se agreguen los electrones.

Mn7+ Mn2+

La desigualdad se plantea utilizando los nmeros de oxidacin de las especies que cambian en el proceso redox. En el caso del manganeso el procedimiento es:7+ 2+ 5e- + 7+ = 2+ 2+ = 2+ 5e- + Mn7+ Mn2+

(El nmero de oxidacin del Mn disminuye de 7+ a 2+. Por tanto, es la semirreaccin de reduccin.)

Para el hierro el procedimiento es:2Fe2+ 2Fe3+ 4+ 6+ 4+ = 6+ + 2e4+ = 4+ 2Fe2+ 2Fe3+ + 2e (Hay prdida de electrones y el nmero de oxidacin del Fe aumenta de 2+ a 3+. Por tanto, es la semirreaccin de oxidacin) Con lo anterior quedan balanceadas las semirreacciones redox por masa y carga.

Paso 5. Balance de los electrones intercambiados (perdidos y ganados) en las semirreacciones redox balanceadas. El nmero de electrones que se intercambian en las semirreacciones redox debe ser el mismo. Este se obtiene al multiplicar de manera cruzada los electrones perdidos y ganados. Se simplifica la ecuacin.[ 5e- + Mn7+ [ 2Fe2+ Mn2+ ] 2 2Fe3+ + 2e- ] 5

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10e- + 2Mn7+ + 10Fe2+ 2Mn2+ + 10Fe3+ + 10e El proceso redox total queda como sigue:+ 2Mn7 + 10Fe2+ 2Mn2+ + 10Fe3+

Paso 6. Introduccin de los coeficientes obtenidos, en el proceso redox, en la reaccin global.a) Los coeficientes que se obtienen hasta este paso corresponden nicamente a las especies qumicas que intervinieron en el proceso redox y se colocan como coeficientes de los compuestos correspondientes en la reaccin completa:2KMnO4 +10FeSO4 + H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Paso 6. Introduccin de los coeficientes obtenidos, en el proceso redox, en la reaccin global.b) Ajuste de los coeficientes de las especies que no cambiaron en el proceso redox. En esta reaccin, no cambiaron su estado de oxidacin el H+, S6+ K+y O2 de modo que debe haber igual nmero de estas especies en ambos miembros de la ecuacin para que sta quede balanceada.

2KMnO4 +10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O

En este paso la reaccin ya qued balanceada pues ya se cumple con la ley de la conservacin de la masa.

Ejemplo 2: Mtodo del nmero de oxidacin:HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2O Se calculan los nmeros de oxidacin de todos los elementos y se identifican los tomos que cambian de nmero de oxidacin: H Cl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2O1+ 14+ 22+ 10 1+ 2-

Los tomos que cambian de nmero de oxidacin son: Cl-1 Cl0 + 1eMn4+ + 2 e- Mn2+

Como el nmero de electrones ganados y perdidos tiene que ser el mismo multiplicamos la primera ecuacin por dos y las sumamos: (multiplicacin cruzada) 2 . (Cl-1 Cl0 + 1e-) Mn4+ + 2 e- Mn2+ ---------------------------------------------2 Cl-1 + Mn4+ 2 Cl0 + Mn2+

Ejemplo 2: Mtodo del nmero de oxidacin:

Ejemplo 2: Mtodo del nmero de oxidacin: Estos coeficientes se llevan a la ecuacin inicial: 2 HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2O Como todava no est ajustada, el resto de los tomos se ajusta por tanteo. 2 HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + 2 H2O