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7/23/2019 reacciones redox.pdf

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REACCIONES REDOX

Docente: M. Sc. Ronald Gutierrez Moreno

Facultad : Ingenieria/ Escuela : Ing. Civil y Ambiental

Curso: Qumica


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Estado de oxidacin (E.O.)

(Tambin nmero de oxidacin).- Es la carga que tendra un tomo si todos sus enlaces

fueran inicos.- En el caso de enlaces covalentes polares habra quesuponer que la pareja de electrones compartidos estntotalmente desplazados hacia el elemento mselectronegativo.- El E.O. no tiene porqu ser la carga real que tiene un

tomo, aunque a veces coincide


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- Todos los elementos en estado neutro tienen E.O. = 0.- El oxgeno (O) en xidos, cidos y sales oxcidas tieneE.O. =2.

- El hidrgeno (H) tiene E.O. = 1 en los hidrurosmetlicos y +1 en el resto de los casos que son lamayora.- Los metales formando parte de molculas tienen E.O.positivos.


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- La suma de los E.O. de una molcula neutra es siempre0.Ejemplo: Calcular el E.O. del S en ZnSO4E.O.(Zn) = +2; E.O.(O) = 2;+2 + E.O.(S) + 4 (2) = 0E.O.(S) = +6

Si se trata de un ion monoatmico es igual a su carga.


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- CO2 : el tomo de C forma dos enlaces covalentes condos tomos de O ms electronegativo que l. Compartelos 4e , pero para saber cuales son los E.O. hay que

suponer que el C los pierde, y que el O los gana, con locual la carga que tendra el C sera +4y la del O 2E.O. (C) = +4;E.O. (O) =2.

- El S tiene estados de oxidacin +2, +4 y +6 segncomparta 2, 4 o los 6 electrones de valencia con unelemento ms electronegativo (por ejemplo O).


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- REACCIONES DE OXIDO REDUCCIN (REDOX)

Se denomina reaccin de reduccin-oxidacin, de xido-reduccino, simplemente, reaccin redox, a toda reaccinqumica en la que uno o ms electrones se transfieren entrelos reactivos, provocando un cambio en sus estados deoxidacion.OXIDACIN:Prdida de electrones(o aumento en el nmero de oxidacin).Ejemplo: Cu Cu2+ + 2eREDUCCIN: Ganancia de electrones

(o disminucin en el nmero de oxidacin).Ejemplo: Ag+ + 1e AgSiempre que se produce una oxidacin debe producirsesimultneamente una reduccin.

Cada una de estas reacciones se denomina semirreaccin.


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Introducimos un electrodo de

cobre en una disolucin deAgNO3,De manera espontnea elcobre se oxidar pasando a

la disolucin como Cu2+.Mientras que la Ag+ de lamisma se reducir pasandoa ser plata metlica:a) Cu Cu2+ + 2e(oxidacin)b) Ag+ + 1e Ag(reduccin).


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Al introducir una lminade cinc en una disolucinde Pb(NO3)2.La lmina de Zn se

recubre de una capa deplomo:a) Zn Zn2+ + 2e(oxidacin)b) Pb2+ + 2e Pb(reduccin).


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Al aadir HCl(ac) sobreZn(s) se produce ZnCl2 yse desprende H2(g) que,

al ser un gas inflamable,produce una pequeaexplosin al acercarle uncerilla encendida
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/Videoclips/Zn+HCl.mpg


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Ejemplo: Comprobar que la reaccin de formacinde hierro: Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2 es una

reaccin redox. Indicar los E.O. de todos los elementos

antes y despus de la reaccin

Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2E.O.: +3 2 +22 0 +42Reduccin: El Fe disminuye su E.O. de +3 a 0 luegose reduce (cada tomo de Fe captura 3 electrones).

Oxidacin: El C aumenta su E.O. de +2a +4luego seoxida (en este caso pasa de compartir 2e con el O acompartir los 4 electrones).


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OXIDANTES:El la sustancia capaz de oxidar a otra, con loque sta se reduce.

REDUCTORES:El la sustancia capaz de reducir a otra, conlo que sta se oxida.Ejemplo:

Zn + 2Ag+ Zn2+ + 2Ag

Oxidacin: Zn (reductor) Zn2+ + 2eReduccin: Ag+ (oxidante) + 1e Ag


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Ajuste de reacciones redox

(mtodo Redox)- Se basa en la conservacin tanto de la masa

como de la carga (los electrones que se pierden

en la oxidacin son los mismos que los que seganan en la reduccin).

- Se trata de escribir las dos semirreacciones quetienen lugar y despus igualar el n de e de

ambas, para que al sumarlas los electronesdesaparezcan.


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Etapas en el ajuste redox

Ejemplo: Zn + AgNO3 Zn(NO3)2 + AgPrimera: Identificar los tomos que cambian su E.O.

Zn(0) Zn(+2); Ag (+1) Ag (0)

Segunda: Escribir semirreacciones con molculas oiones que existan realmente en disolucin ajustando eln de tomos: (Zn, Ag+, NO3, Zn2+, Ag)

Oxidacin: Zn Zn2+ + 2eReduccin: Ag+ + 1e Ag


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Tercera: Ajustar el n de electrones de forma que alsumar las dos semirreacciones, stos desaparezcan.En el ejemplo se consigue multiplicando laprimerasemirreaccin por 1 y la segunda semirreaccin

por 2.

Oxidacin: Zn Zn2+ + 2eReduccin: 2Ag+ + 2e 2Ag

R. global: Zn + 2Ag+ + 2e Zn2+ + 2Ag + 2e


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Cuarta: Escribir la reaccin qumica completautilizando los coeficientes hallados y aadiendo lasmolculas o iones que no intervienen directamente enla reaccin redox (en el el ejemplo, el ion NO3) ycomprobando que toda la reaccin queda ajustada:

Zn + 2 AgNO3 Zn(NO3)2 + 2 Ag


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Se sigue los siguientes pasos:

1. Ubicar los tomos que cambian de E.O. y plantear lassemi-reacciones de reduccin y de oxidacin con los iones omolculas que contienen a estos tomos

2. Balance de tomos, en las semi-reacciones

2.1 Primero el balance de tomos redox (tomos quecambian de estado de oxidacin)2.2 Luego el balance de los tomos de oxgeno e hidrgenoEn Medio cido :

- Por cada oxgeno que falte agregue una molcula de aguaH2O en el miembro de la ecuacin que necesite oxgeno.- Por cada hidrgeno que falte agregue un in hidrgeno H1+en el miembro de la ecuacin que necesite hidrgeno.


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En Medio Bsico :- Por cada oxgeno que falte agregue dos iones hidrxidosOH-1en el miembro de la ecuacin que necesite oxgeno ysimultneamente una molcula de agua H2O al otro

miembro de la ecuacin.- Por cada hidrgeno que falte agregue una molcula deagua H2O en el miembro de la ecuacin que necesitehidrgeno y simultneamente un in hidrxido OH-1 al otromiembro de la ecuacin.


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3. Balance de electrones, en las semi-reacciones,agregando los electrones que se pierden o ganan encada semi-reaccin.Y si es necesario, multiplicar de manera cruzada las

semi-reacciones hasta que el nmero de electronesque se pierde sea igual a los que se gana.4. Sumar las dos ecuaciones parciales,simplificando los trminos comunes en ambos lados dela ecuacin5. Convertir la ecuacin inica a ecuacinmolecular cuando sea necesario


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Ejemplo:Ajuste redox en medio cido

KMnO4+ H2SO4+ KIMnSO4+ I2 + K2SO4+ H2OPrimero: Identificar los tomos que cambian su E.O.:

+1 +72 +1 +62 +11 +2 +62 0 +1 +62 +12

KMnO4 + H2SO4 + KI MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O

Segundo:Escribir semirreacciones con molculas o ionesque existan realmente en disolucin ajustando el n detomos:Oxidacin: 2 II2+ 2e

Reduccin:MnO4

+ 8 H+

+ 5eMn

2+

+ 4 H2OExiste 4 tomos de O del MnO4 por lo que se aade 4H2O, allado opuesto y 8 H+al lado donde es necesario balancear loshidrogenos.


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Tercera:Ajustar el n de electrones de forma que al sumar lasdos semirreacciones, stos desaparezcan:Oxid.:5 (2I- I2 + 2e)Red.: 2 (MnO4 + 8 H+ + 5e Mn2+ + 4 H2O

Reaccin global:+ 16 H+ + 10 e+ 10 I+ 2 MnO4 5 I2 + 2 Mn2+ + 8 H2O

+ 10 e


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Cuarto:Escribir la reaccin qumica completa utilizando los

coeficientes hallados y aadiendo las molculas o iones que nointervienen directamente en la reaccin redox:

2 KMnO4 + 8 H2SO4 +10 KI 2 MnSO4 + 5 I2 + 6 K2SO4 + 8 H2O

La 6 molculas de K2SO4 (sustancia que no interviene en lareaccin redox) se obtienen por tanteo.


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Ejemplo: Ajuste reaccin redox en medio bsico

Cr2(SO4)3 + KClO3 + KOH K2CrO4 + KCl + K2SO4 + H2Primero: Identificar los tomos que cambian su E.O.:

+3+62 +1 +52 +12 +1 +1 +62 +11 +1 +62 +12

Cr2(SO4)3+ KClO3+ KOHK2CrO4+ KCl+K2SO4+H2O

Segundo: escribir semirreacciones con molculas o iones queexistan realmente en disolucin ajustando el n de tomos:

Oxidacin:Cr3+ + 8 OHCrO42+ 4 H2O + 3ePor los 4 tomos de O que se precisan para formar el

CrO4 aadimos 8 OHal lado opuesto y 4 H2O al ladodel CrO42. En este caso no es necesario hacer elbalance de hidrgenos.Se hace el balance de cargas con electrones (e-)


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Reduccin:ClO3 + 3 H2O + 6e Cl + 6 OHDe la misma manera por los 3O del ClO3-1se aaden al

lado opuesto 6OH-

, los hidrgenos quedan balanceados.Se balancea las cargas con 6e.


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Tercero: Ajustar el n de electrones de forma que al sumar lasdos semirreacciones, stos desaparezcan:Oxid.: 2 x (Cr3+ + 8 OH CrO42+ 4 H2O + 3e)Red.: 1x (ClO3 + 3 H2O + 6e Cl + 6 OH)

Reaccin global:2 Cr3+ + 16 OH+ ClO3 2 CrO42+ 8 H2O

+ 3 H2O + 6 e + 6 e + Cl + 6 OH

2 Cr3+ + 10 OH+ ClO3 2 CrO42+ 5 H2O + Cl


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Cuarta:Escribir la reaccin qumica completa utilizando loscoeficientes hallados y aadiendo las molculas o iones que nointervienen directamente en la reaccin redox:1 Cr2(SO4)3 + 10 KOH + 1 KClO3 2 K2CrO4 + 5 H2O + 1 KCl

+ 3 K2SO4La 3 molculas de K2SO4 (sustancia que no interviene

en la reaccin redox) se obtienen por tanteo.


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Ciertas sustancias, (cidos, hidrxidos, sales y algunosxidos metlicos disueltos o fundidos) son conductores de

electricidad al mismo tiempo que se descomponen al pasode la corriente elctrica, estas sustancias son llamadaselectrolitos.

A tal fenmeno se le denomina electrlisis y constituye

fundamentalmente un proceso redox que se desarrolla "noespontneamente" es decir:Transformaciones que requieren para su realizacin unafuerza externa de energa

Electrl isis

Es el proceso en el cual la energa elctrica se usa parainducir una reaccin qumica no espontnea .


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- ELECTROLISIS DEL NaCl

- 0XIDACION: se lleva a cabo en el nodo.

- REDUCCION: se lleva a cabo en el Ctodo


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Electrlisis del agua


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GALVANOTECNIA

Proceso electroqumico por el cual se

deposita una capa fina de metal sobreuna base generalmente metlica. Losobjetos se galvanizan para evitar lacorrosin, para obtener un acabadoatractivo, para purificar metales, como enla refinacin electroltica del cobre. Losmetales que se utilizan son: cadmio,cromo, cobre, oro, nquel, plata y estao.El objeto que va a ser cubierto se colocaen una disolucin (bao) de una sal delmetal recubridor, y se conecta a un

terminal negativo (ctodo) de la fuente.All se producir la reduccin y por lotanto se depositar el metal deseado. Lafuente debe ser de bajo voltaje,normalmente de 1 a 6 V.


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CELDAS GALVANICAS

La celda galvnica o celda voltaica, denominada en

honor de Luigi Galvani y Alessandro Voltarespectivamente, es una celda electroqumica queobtiene la energa elctrica a partir de reacciones redoxespontneas que tienen lugar dentro de la misma. Por lo

general, consta de dos metales diferentes conectadospor un puente salino, o semi-celdas individualesseparados por una membrana porosa. Volta fue elinventor de la pila voltaica, la primera pila elctrica.En el uso comn, la palabra pila es una celda galvnicanica y una batera propiamente dicha consta de variasceldas, conectadas en serie o paralelo.


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La diferencia en el potencial elctrico entre el nodo y

el ctodo se llama:vo ltaje de la celda

fuerza electr om ot riz (fem )

po tencial de celdaDiagrama de celda


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PILAS


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