REACCIONES REDOX 1. Oxidación y reducción. 2. Número de oxidación. 3. Ajuste de ecuaciones redox. 4. Valoraciones redox.

Transcripción

1 REACCIONES REDOX 1. Oxidación y reducción. 2. Número de oxidación. 3. Ajuste de ecuaciones redox. 4. Valoraciones redox. Química 2º bachillerato Reacciones redox 1

2 0. CONOCIMIENTOS PREVIOS Los conocimientos previos que son necesarios dominar y ampliar son: El número de oxidación. La ionización y los iones. La molaridad. El equilibrio y su constante. Química 2º bachillerato Reacciones redox 2

3 1. OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN Las reacciones redox o de oxidación-reducción son reacciones de transferencia de electrones. Una reacción redox esta formada por dos partes denominadas semirreacciones, son: La semirreacción de oxidación. La semirreacción de reducción. Son reacciones de equilibrio (con todo lo que ello conlleva). Química 2º bachillerato Reacciones redox 3

4 1. OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN La semirreacción de oxidación: R ne O 1 1 Es una reacción de pérdida de e- (o aumento del número de oxidación). La semirreacción de reducción: O ne R 2 2 Es una reacción de ganancia de e- (o disminución del número de oxidación). El oxidante o agente oxidante es la sustancia que produce la oxidación de otra sustancia sustrayéndola e- (el gana e- produciendo la oxidación del reductor). El oxidante se reduce. O2 ne R2 El reductor o agente reductor es la sustancia que produce la reducción de otra sustancia cediéndole e- (el pierde e- produciendo la reducción del oxidante). El reductor se oxida. R ne O 1 1 Química 2º bachillerato Reacciones redox 4

5 1. OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN En esencia, la reacción redox se puede presentar como una reacción de pares conjugados donde uno gana e- y el otro pierde e. R O O R El total de e- que se ganan y que se pierden tienen que ser el mismo. Esto se extiende a que el número de equivalentes de oxidante y de reductor que reaccionan tienen que ser iguales (pero la valencia nos la da el número de e-). Química 2º bachillerato Reacciones redox 5

6 2. NÚMERO DE OXIDACIÓN El número de oxidación o estado de oxidación del átomo de un compuesto es la carga eléctrica asignada a dicho átomo. Un elemento se oxida cuando aumenta su número de oxidación. Un elemento se reduce cuando disminuye su número de oxidación. Química 2º bachillerato Reacciones redox 6

7 2. NÚMERO DE OXIDACIÓN Para conocer el número de oxidación: Es cero para todos los elementos libres, en cualquiera de sus variedades (H 2,S 8, He, Na, ). En las especies iónicas monoatómicas coincide con la carga del ion (Al 3+,S 2-, ). El hidrógeno tiene siempre +1 (excepto en hidruros metálicos que es -1). El oxígeno es siempre -2 (excepto en los peróxidos que es -1). En los metales alcalinos es siempre +1 y en los alcalinotérreos es siempre +2. En los halógenos en haluros es siempre -1. La suma algebraica de los números de oxidación de los átomos de una molécula neutra es cero, en los iones es igual a su carga neta. Química 2º bachillerato Reacciones redox 7

8 2. NÚMERO DE OXIDACIÓN Química 2º bachillerato Reacciones redox 8

9 EJERCICIO-EJEMPLO Determina los estados de oxidación de todos los elementos químicos presentes en las siguientes sustancias: ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido hipocloroso, cloruro de calcio, sulfato de hierro (III), yoduro de plata, trióxido de azufre, ion sulfito, ion cromato, ion perclorato, ion nitrito. Química 2º bachillerato Reacciones redox 9

10 3. AJUSTE DE ECUACIONES REDOX Los electrones intercambiados en una reacción redox no se muestran explícitamente, haciendo más complicada la igualación estequiométrica. Para facilitar este ajuste se usa el método del ion-electrón, busca el ajuste atómico y eléctrico. Química 2º bachillerato Reacciones redox 10

11 3. AJUSTE DE ECUACIONES REDOX Pasos del método del ion-electrón: 1. Se escriben los reactivos y los productos sin ajustar. 2. Se escriben los números de oxidación de cada átomo de la reacción. 3. Se detectan las especies con átomos que varíen su estado de oxidación. 4. Se escriben ambas semirreacciones poniendo solo las especies (iones, ) cuyos átomos experimentan cambios. 5. Se ajustan las semirreacciones (con agua y protones en medio ácido y con agua e hidróxilos en medio básico). Se indican los e- y se indica las semirreacciones de oxidación y reducción. 6. Multiplico perdidos. las semirreacciones para igualar los e- totales ganados y 7. Sumo las semirreacciones obteniendo una ecuación iónica (y reduciendo si es posible). 8. Traslado los coeficientes de los iones a sus respectivas especies en la ecuación global (entre dos coeficientes elijo al mayor). 9. Ajusto por tanteo las especies que no han tomado parte en la ecuación redox y pertenecen a la ecuación global. Química 2º bachillerato Reacciones redox 11

12 AJUSTE DE ECUACIONES REDOX KI KMnO H SO K SO I MnSO H O K I K Mn O H S O K S O I Mn S O H O K I K Mn O H S O K S O I Mn S O H O I I MnO 2 Mn e 2 I I e 8 H MnO 2 4 Mn 4 H2O 10 KI 2 KMnO 8 H SO 6 K SO 5 I 2 MnSO 8 H O Química 2º bachillerato Reacciones redox e 5 2 I I e 2 8 H MnO 2 4 Mn 4 H2O 10 I 16 H 2 MnO 5 I 2 Mn 8 H O KI 2 KMnO 8 H SO K SO 5 I 2 MnSO 8 H O

13 EJERCICIO-EJEMPLO Ajusta por el método del ion-electrón las siguientes reacciones en medio ácido: a) K 2 Cr 2 O 7 + HI + HClO 4 Cr(ClO 4 ) 3 + KClO 4 + I 2 + H 2 O b) KIO 3 + KI + H 2 SO 4 I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O c) K 2 Cr 2 O 7 + HCl CrCl 3 + Cl 2 + KCl + H 2 O d) I 2 + HNO 3 NO + HIO 3 + H 2 O e) KMnO 4 + FeCl 2 + HCl MnCl 2 + FeCl 3 + KCl + H 2 O Química 2º bachillerato Reacciones redox 13

14 EJERCICIO-EJEMPLO Ajusta por el método del ion electrón las siguientes reacciones en medio básico: a) MnO 2 + KClO 3 + KOH K 2 MnO 4 + KCl + H 2 O b) Br 2 + KOH KBr + KBrO 3 + H 2 O c) KMnO 4 + NH 3 KNO 3 + MnO 2 + KOH + H 2 O d) Cr 2 (SO 4 ) 3 + KClO 3 + KOH K 2 CrO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O Química 2º bachillerato Reacciones redox 14

15 4. VALORACIONES REDOX En las valoraciones redox se puede conocer la concentración de un reactivo oxidante (o reductor) a partir de su valoración con otro reactivo reductor (u oxidante) de concentración conocida. Son análogas a las valoraciones ácido-base. La diferencia radica en que la valencia nos la da el número de electrones ganados o perdidos en cada una de las semirreacciones (también se puede sacar de la reacción global). En el punto de equivalencia de la valoración, las cantidades relativas de las sustancias que han reaccionado guardan la misma relación que los coeficientes estequiométricos de estas sustancias en la ecuación de la reacción ajustada. El punto de equivalencia se corresponde al momento en que el agente oxidante ha reaccionado estequiométricamente con todo el agente reductor (o viceversa). El punto final corresponde al momento en que se obserbva un cambio que muestra que la valoración ha concluido. Química 2º bachillerato Reacciones redox 15

16 EJERCICIO-EJEMPLO Ponemos en un vaso de precipitados 175 ml de cloruro de hierro (II), acidulados con HCl, que se valoran con 47 ml de una disolución de dicromato de potasio (K 2 Cr 2 O 7 ) 0,20 M, a) Formula y ajusta la reacción redox sabiendo que se forman cloruro de hierro (III) y cloruro de cromo (III) y cloruro potasio; b) calcular la masa de cloruro de hierro (II) contenida en el vaso. Química 2º bachillerato Reacciones redox 16

17 RELACIÓN DE EJERCICIOS REDOX Química 2º bachillerato Reacciones redox 17