Año 2018

Departamento de Electrónica y Automática

Facultad de Ingeniería

Universidad Nacional de San Juan

QUÍMICA

Departamento de Electrónica y Automática – Facultad de Ingeniería – UNSJ INGENIERÍA ELECTRÓNICA

REDOX 1

Las reacciones de óxido-reducción (Redox) son aquellas en la que se produce la oxidación de un elemento y la reducción del otro; promoviéndose una transferencia de electrones de un átomo a otro.

Oxidación: es el proceso por el cual un elemento cede (o pierde) electrones, produciéndose un aumento de valencia.

Fe(s) Fe2+ + 2 e-

Por convención los electrones siempre se suman. De esa manera equilibramos las cargas (la carga neta en los reactivos y productos debe ser igual, en este caso es cero).

Aquí el Fe(s) presenta número de oxidación igual a cero y al perder dos electrones se transforma en Fe2+aumentando así su número de oxidación.

Reducción: es el proceso por el cual un elemento captura (o gana) electrones, produciéndose una disminución de valencia.

Mn+7 + 5 e- Mn+2

La carga en los reactivos es igual a +2 (+7 – 5) al igual que en el producto.

Oxidante: es la sustancia o el elemento que al actuar gana electrones, oxidando al otro compuesto. En otras palabras es el compuesto que en la redox se reduce.

Reductor: es la sustancia o elemento que al actuar pierde electrones, reduciendo al otro compuesto. Este compuesto se oxida.

Para realizar las redox conviene tener en cuenta algunas consideraciones:

1- Los metales iónicos actúan con números de oxidación positivos (+) 2- Los metales al estado sólido presentan número de oxidación cero (0) 3- El oxígeno presenta número de oxidación -2 (a excepción de peróxidos y superóxidos) 4- El hidrógeno ionizado generalmente actúa con número de oxidación +1 5- Las moléculas son neutras

Ejemplos. Queremos conocer los números de oxidación de los elementos en los siguientes compuestos. Recordemos que la carga de las moléculas es cero:

a) K2SO4 Sabemos que K tiene un número de oxidación igual a +1 y oxígeno -2. Por otro lado la molécula debe ser neutra:

2 K+ S + 4 O = 0

2 (+1) + S + 4 (-2) = 0

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REDOX 2

+ 2 + S – 8 = 0

S = 8 – 2 = 6

S entonces actúa con número de oxidación +6

b) Al2(CO3)3

2 Al + 3 C + 3.3 O = 0

2 (+3) + 3 C + 9 (-2) = 0

+6 + 3 C – 18 = 0

3 C = 18 – 6

C = 12 / 3 = +4

c) K2Cr2O7 2 K + 2 Cr + 7 O = 0 2 (+1) + 2 Cr + 7 (-2) = 0 2 + 2 Cr – 14 = 0 2 Cr = 14 – 2 Cr = 12 / 2 = +6 COMO PROCEDER PARA EQUILIBRAR LAS REACCIONES REDOX: Supongamos la siguiente reacción: Cu° + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O

1. Veamos los números de oxidación de cada uno de los elementos: +1 +5 -6 +2 +2 -2

Cu° + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O

2. ¿Quiénes cambiaron su número de oxidación? Cu°pasó a Cu+2 N+5 pasó a N+2

3. Escribimos las hemireacciones de los compuestos (bajo la forma iónica) que cambiaron sus números de oxidación

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REDOX 3

Cu° Cu+2 (no es necesario escribir la fórmula del NO3-)

NO3- NO

4. Equilibramos la masa y la carga. Para ello debemos tener en cuenta que: Cuando trabajamos en medio ácido las moléculas de H2O y los H+ están disponibles para usarse en el proceso de balanceo. Cu° Cu+2 Para balancear las cargas agregamos 2 e-, de forma tal que la carga neta sea igual en reactivos y productos: Cu° Cu+2+ 2 e- Veamos que ocurre para la segunda hemirreacción: NO3- NO

Los N están balanceados. En los reactivos tengo 3 O y en los productos 1 O. Entonces utilizamos

moléculas de H2O para balancear los O.

NO3- NO + 2 H2O

Ahora tenemos nuestros N y O equilibrados. Solo resta balancear los H. Para ello utilizamos los H+ disponibles del medio ácido:

4 H+ + NO3- NO + 2 H2O Por último quilibramos la carga:

+ 4 – 1 = +3 0

4 H+ + NO3

- NO + 2 H2O 4 H+ + NO3-+ 3 e- NO + 2 H2O

Las dos hemirreacciones quedaran de la siguiente manera: Cu° Cu+2 + 2 e- OXIDACIÓN 4 H+ + NO3

- + 3 e- NO + 2 H2O REDUCCIÓN

En esta hemirreacción la masa ya está equilibrada

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REDOX 4

El próximo paso es cruzar el número de e- tal cual se muestra en el ejemplo: Cu° Cu+2+ 2 e- 4 H+ + NO3

-+ 3 e- NO + 2 H2O 3 Cu° Cu+2 2 4 H+ + NO3- NO + 2 H2O En caso de ser múltiplos se simplifican Por último, multiplicamos por ese número cada uno de los reactivos y productos y realizamos la suma de los mismos: 3 Cu° Cu+2 2 4 H+ + NO3- NO + 2 H2O

3Cu° + 2. 4 H+ + 2NO3- 3Cu+2 + 2NO + 2. 2 H2O

Escribimos la reacción original Cu° + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O Equilibramos con los coeficientes estequiométricos obtenidos (podemos comenzar por el metal): 3Cu° + HNO3 3Cu(NO3)2 + NO + H2O Seguimos con el ácido y el NO: 3 Cu° +8HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + H2O Por último equilibramos el agua y con ello los protones y oxígeno:

3 Cu° +8HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4H2O Y queda así equilibrada la reacción

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REDOX 5

REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN EN MEDIO BÁSICO O ALCALINO Puede suceder que las reacciones se lleven a cabo en medio básico. En ese caso, no se puede equilibrar con H+ y H2O como se venía haciendo para reacciones en medio ácido. Se utilizará entonces los (HO)- que brinda el medio para igualar la reacción. Supongamos que queremos oxidar I- con MnO4

- en medio alcalino: 2 I- I2 + 2 e- oxidación Planteemos ahora la hemirreacción de reducción: MnO4

- MnO2 Procedamos a equilibrar: Para equilibrar la masa se observa que en los productos faltan 2 O. Este equilibrio debemos realizarlo con (HO)- y para ello tomaremos como regla lo siguiente: Para equilibrar en medio básico se adicionará el doble de oxígenos faltantes en forma de HO-

MnO4- MnO2 + 4 (HO)- Faltan 2 O, entonces adicionamos 4 (HO)-

Equilibramos el resto con agua: 2 H2O + MnO4- MnO2 + 4 (HO)-

Por último igualamos la carga: 2 H2O + MnO4- + 3 e- MnO2 + 4 (HO)-

- 1 + (-3) = - 4 - 4

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REDOX 6

Ejercicios propuestos 1) Determine el número de oxidación del átomo indicado en los siguientes compuestos:

a) S en el Na2SO3

b) Mn en el KMnO4

c) N en el Ca(NO3)2

d) C en el Na2CO3

e) N en el NO2

2) Señale las hemirreacciones de oxidación y reducción en las siguientes reacciones:

a) Cl2 + 2 FeCl2 2 FeCl3

b) H2 + CuO H2O + Cu

c) 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2

d) 2 Na + Cl2 2 NaCl

e) Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

3) Escriba las siguientes ecuaciones e iguale:

Hidrácido + Oxidante Sal del metal + Agua + Halógeno del ácido

HCl

HBr

HI

MnO2

K2Cr2O7

KMnO4

Ácido clorhídrico + dióxido de manganeso Cloruro de manganeso + Agua + Cloro

Ácido clorhídrico + Dicromato de potasio Cloruro de potasio + Cloruro crómico

+ Agua + Cloro

Acido clorhídrico + Permanganato de potasio Cloruro de potasio + Cloruro

manganoso + Agua +Cloro

Resolver e igualar las siguientes ecuaciones REDOX 1) Acido clorhídrico + Hierro Cloruro ferroso + Hidrógeno

2) Nitrato de plata + Hierro Nitrato ferroso + Plata

3) Sulfato cúprico + Aluminio Sulfato de aluminio + Cobre

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REDOX 7

4) Acido nítrico + Potasio Nitrato de potasio + Hidrógeno

5) Sulfato cúprico + Hierro Sulfato ferroso + Cobre

6) Acido sulfúrico + Calcio Sulfato de calcio + Hidrógeno

7) Nitrato plumboso + Zinc Nitrato de zinc + Plomo

8) Acido bromhídrico + Zinc Bromuro de zinc + Hidrógeno

9) Cloruro cúprico + Aluminio Cloruro de aluminio + Cobre

10) Sulfato de magnesio + Sodio Sulfato de sodio + Magnesio

11) Acido sulfúrico + Zinc Sulfato de zinc + Hidrógeno

12) Acido nítrico + Cobre Nitrato cúprico + Óxido nítroso + Agua

13) Acido nítrico + Plata Nitrato de plata + Dióxido de nitrógeno + Agua

14) Nitrato de potássio + Monóxido de carbono Anhídrido carbónico + Dióxido de

nitrógeno + Oxido de potasio

15) Acido clorhídrico + Bióxido de manganeso Cloruro de manganeso + Agua +

Cloro

16) Acido sulfúrico + Plata Sulfato de plata+ Anhídrido sulfuroso + Agua

17) Acido nítrico + Fósforo naciente + Agua Acido fosfórico + Oxido de nitrogeno

18) Acido nítrico + Acido fluorhídrico Oxido de nitrógeno + Flúor + Agua

19) Acido clorhídrico + Permanganato de potássio Cloruro de potasio+ Cloruro de

manganeso + Agua + Cloro

20) Acido bromhídrico + Permanganato de potasio Bromuro de potasio +

Bromuromanganoso + Agua+ Bromo

21) Acido clorhídrico + Dicromato de potasio Cloruro de potasio + Cloruro crómico

+ Agua + Cloro

22) Carbonato de magnesio + Sodio Carbonato de sodio + Magnesio

23) Ioduro cúprico + Bario Ioduro de bário + Cobre

24) Acido iodhídrico + Dicromato de potasio Ioduro de potasio + Ioduro crómico +

Agua + Iodo

25) Acido bromhídrico + Dióxido de manganeso Bromuro manganoso + Agua

+Bromo

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REDOX 8

26) Carbonato de zinc + Potasio Carbonato de potasio + Zinc

27) Acido bromhídrico + Hierro Bromuro ferroso + Hidrógeno

28) Acido nítrico + Potasio Nitrato de potasio + Hidrógeno

29) Acido iodhídrico + Dióxido de manganeso Ioduro manganoso + Agua+ Iodo

30) KNO3 + Al + KOH NH3 + KAlO2

31) KMnO4 + NaNO2 + H2O MnO2 + NaNO3 + KOH

32) Cr2(SO4)3 + KClO3 + KOH K2CrO4 + KCl+ K2SO4 + H2O

33) KClO + KAsO2 + KOH K3AsO4 + KCl + H2O

34) NaOH + NaAsO2 + Br2 NaBr + Na3AsO4 + H2O

35) Ag2O + Na2HPO3 + NaOH Ag + Na3PO4 + H2O

36) Si + NaOH + H2O Na2SiO3 + H2