BLOQUE IV: EQUILIBRIO REDOX PRIMERA PARTE. Prof. Dr. Mª del Carmen Clemente Jul

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1 BLOQUE IV: EQUILIBRIO REDOX PRIMERA PARTE Prof. Dr. Mª del Carmen Clemente Jul

2 Ox 1 + ne - Red 1 REDUCCIÓN Red Ox + ne - OXIDACIÓN Ox 1 + Red Red 1 + Ox EQUILIBRIO REDOX OXIDANTE: AGENTE QUE CAPTA e - (Ox 1, Ox ) REDUCTOR: AGENTE QUE DONA e - (Red 1, Red )

3 OBJETIVOS - DIFERENCIAR OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN - DISTRINGUIR AGENTES OXIDANTES Y REDUCTORES - CONOCER EL SIGNIFICADO DE PARES CONJUGADOS REDOX EN LA COMBUSTIÓN DEL CARBÓN SE EMITE SO S + O SO OXIDACIÓN S 0 S 4+ +4e - PAR CONJUGADO S 4+ /S 0 REDUCCIÓN O 0 + e - O PAR CONJUGADO O 0 /O AGENTES OXIDANTES S 4+ Y O 0 AGENTES REDUCTORES S 0 Y O

4 NÚMERO DE OXIDACIÓN Nº CARGAS DEL ÁTOMO AL SER TRANSFERIDOS SUS ELECTRONES ELEMENTOS LIBRES Nº OXIDACIÓN 0 OXÍGENO - (H O ; O ) -1 HIDRÓGENO +1 (HLi etc) -1 FLUOR -1 CLORO, BROMO Y YODO (HALUROS) - (OXOACIDOS) + (OXOANIONES) +

5 IONES COMPUESTOS DE UN SOLO ATOMO IONES POLIATÓMICOS MOLÉCULA NEUTRA n n o o OXID OXID CARGA IÓN CARGA ION 0 Li O O - y - 0 y +1 (Li) PF 3 F -1 y +3(-1) 0 y +3 (P) HNO 3 O - H y+3(-) 0 y +5 (N) Cr O 7 O - y + 7(-) - y +6 (Cr) OBJETIVO: CALCULAR EL ESTADO DE OXIDACIÓN DE LAS ESPECIES QUÍMICAS

6 OBJETIVO: AJUSTAR REACCIONES REDOX AJUSTAR LA OXIDACIÓN DE Fe + A Fe 3+ POR IONES Cr O 7 QUE PASAN A Cr 3+ EN MEDIO ÁCIDO (ANÁLISIS QUÍMICO DEL HIERRO EN MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN) 1. FORMULAR LAS SEMIRREACCIONES DE OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN EN FORMA IÓNICA Fe + Fe 3+ Cr O 7 Cr 3+. BALANCEAR LOS ÁTOMOS, EL O CON H O Y EL H CON H + Cr O H + Cr H O 3. AGREGAR LOS e - NECESARIOS A AMBOS LADOS DE LAS SEMIRREACCIONES Fe + Fe e - Cr O H + + 6e - Cr H O

7 4. IGUALAR EL Nº DE e - EN LAS DOS SEMIRREACCIONES 6xFe + 6Fe e - 5. SUMAR LAS DOS SEMIRREACCIONES, BALANCEAR Y CANCELAR LOS e - A AMBOS LADOS 6Fe + + Cr O H + 6Fe 3+ + Cr H O 6. VERIFICAR QUE EL EQUILOBRIO REDOX CONTENGA A AMBOS LADOS EL MISMO TIPO Y NÚMERO DE ÁTOMOS Y LAS MISMAS CARGAS (4.1.1 Y 4.1.6)

8 4.1.3 (4.1.4) MnO + PbO + HNO 3 ETAPAS 1, Y 3: Pb(NO 3 ) + HMnO 4 + H O MnO + 3H O MnO H + + 5e - PbO + HNO 3 + H + + e - Pb(NO 3 ) + H O ETAPAS 4 Y 5: x (MnO + 3H O MnO H + + 5e - ) 5 x (PbO + HNO 3 + H + + e - Pb(NO 3 ) + H O) MnO + 6H O + 5PbO + 10HNO H + MnO H Pb(NO 3 ) + 10H O HMnO 4 H + 4H O

9 4.1. Cr O 7 + H O + H + Cr 3+ + H O + O 1. Cr O 7 Cr 3+ H O O. Cr O H + Cr H O H O O + H + 3. Cr O H + + 6e - Cr H O H O O + H + + e - 4 y 5. x (Cr O H + + 6e - Cr H O) x 1 6x (H O O + H + + e - ) x 3 Cr O H + + 3H O 3O + 6H + +Cr H O + 8H +

10 AJUSTE IÓN-ELECTRÓN EN MEDIO BÁSICO MnO 4- + I - MnO + I 1) MnO - 4 MnO I - I ) MnO H + MnO + H O I - I 3) MnO H + + 4OH - MnO + H O + 4OH - 4H O 4) MnO 4- + H O MnO + 4OH -

11 AJUSTE IÓN-ELECTRÓN EN MEDIO BÁSICO 5) I - I + e - MnO 4- + H O + 3e - MnO + 4OH - 6) 6I - 3I + 6e - MnO H O + 6e - MnO + 8OH - 7) 6I - + MnO H O 3I + MnO + 8OH -

12 4.1.5 P 4 + OH - + H O PH 3 + H PO - P 4 + 1H O + 1e - 4PH 3 + 1OH - 3x (P 4 + 8OH - 4H PO + 4e - ) P 4 + 1H O + 3P 4 + 4OH - 4PH 3 + 1OH - + 1H PO - 4P 4 1OH -

13 VOLUMETRÍAS REDOX (PERMANGANIMETRÍA DEL HIERRO) TITULANTE: FORMA OXIDADA MnO - 4 ANALITO: FORMA REDUCIDA Fe + ETAPAS INICIAL: Mn +, Fe 3+, Fe +, In red PUNTO DE EQUIVALENCIA: Mn +, Fe 3+, In red DESPUÉS DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA: Mn +, Fe 3+, In ox +MnO - 4 MnO Fe + + 8H + Mn + + 5Fe H O SEMIRREACCIÓN DEL TITULANTE: MnO H + + 5e - Mn + + H O ANALITO: Fe + Fe 3+ +1e -

14 4.4 ALAMBRE DE Fe + H SO 4 Fe + + SO 4 + H + 0, g + KMnO 4 (35,8 cc; 0,1N; f 0,996) Fe 3+ CÁLCULO DE LA RIQUEZA DE HIERRO DE ALAMBRE PARA CALCULAR LOS GRAMOS DE Fe + : a) AJUSTAR LA REACCIÓN DE SU VALORACIÓN CON KMnO 4 5 Fe + + MnO H + 5Fe 3+ + Mn + + 4H O b) EN EL PUNTO FINAL DE LA VALORACIÓN (P.E): Nº EQUIVALENTES KMnO4 Nº EQUIVALENTES Fe+ (RECORDAR 1 eq gr (KMnO 4 ) Pm (KMnO 4 )g / 5; 1eq gr (Fe + ) Pa(Fe)g / 1 %RIQUEZA g Fe DISUELTO x100 g Fe INICIALES g Fe g Fe + x100

15 4.4. Cont. b) + eq g + 1eq g Fe V(KMnO4)L N(KMnO4) f g Fe L Pa Fe g 1 + 1L eq g 55,85g g Fe 35,8 ml (0,1 0,996) 1000mL L 1eq g Fe %RIQUEZA 0,199 x100 99,5% 0, + 0,199 g

16 4.9. OBJETIVO: CALCULAR EL VOLUMEN DE KMnO 4 NECESARIO PARA VALORAR NITRITO POTÁSICO LA REACCIÓN DE VALORACIÓN ES: NITRITO POTÁSICO + PERMANGANATO POTÁSICO + ACIDO SULFURICO NITRATO POTÁSICO + OTROS a) AJUSTAR EL PROCESO REDOX MOLECULAR 5 x (NO + H O NO 3- + H + + e - ) x (MnO H + + 5e - Mn + + 4H O) MnO NO + 5H O +16H + Mn + + 5NO H + +8H O 6H + 3H O AÑADIR LOS IONES SO 4 (3 EN EL PRIMER MIEMBRO PARA LOS 6H + ) SEGUNDO MIEMBRO PARA Mn + ) 1 PARA K + ) MnO NO + 3H SO 4 MnSO 4 + 5KNO 3 + 3H O + K SO 4

17 4.9. Cont. b) CALCULAR Peq OXIDANTE Y Peq REDUCTOR OXIDANTE: KMnO 4 ; Pm(KMnO4)g Peq(KMnO ) n 158g ,6g REDUCTOR: KNO ; Pm(KNO)g Peq(KNO ) n 81,1g 45,55g c) VALORACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN QUE CONTIENE 1,5 g KNO CON KMnO 4 0,01M CÁLCULO DEL VOLUMEN DE KMnO 4 NECESARIO PARA VALORAR EN EL PUNTO FINAL (P.E): NÚMERO EQUIVALENTES KMnO 4 NÚMERO EQUIVALENTES KNO V KMnO 4 x N KMnO 4 nº eq KNO V KNO x N KNO 1eq g 1,5g KNO nº EQUIVALENTES KNO 45,55g V KMnO4 N KMnO eq 4 ( 0,01M 5) L 700mL

18 PRÁCTICA: VOLUMETRÍA DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN OBJETIVO: DETERMINAR CUANTITATIVAMENTE LA RIQUEZA DE NaNO BURETA: NaNO (,5 g EN 500 cm 3 ) ERLENMEYER: KMnO 4 (0,0M; 0 cm 3 ) EN MEDIO H SO 4 (10cm 3 ) NO + H O NO 3- + H + + e - OXIDACIÓN MnO H + +5e - Mn + + 4H O REDUCCIÓN MnO 4- +5NO +5H O +16H + 5NO 3- + Mn + +8H O +10H + KMnO 4 +5NaNO +6H + 5NaNO 3 +MnSO 4 +3H O +K SO 4 (3H SO 4 ) Pm KMnO4 Eq KMnO4 5 Pm NaNO Eq NaNO

19 FINAL DE LA VALORACIÓN: In KMnO 4 In ox 5e - In red (MnO 4- ) (Mn + ) VIOLETA INCOLORO Peq: nº eq KMnO 4 nº eq NaNO V(KMnO 4 ) x N (KMnO 4 ) V (NaNO ) x V(NaNO ) (1) CALCULAR N TEÓRICA NaNO : CALCULAR N EXPERIMENTAL NaNO : A PARTIR DE (1) CALCULAR CONCENTRACION EXPERIMENTAL EN g/l NaNO CALCULAR LA RIQUEZA NaNO g NaNO % RIQUEZA g NaNO,5g 0,5L Eq (Pm / )g VALORADOS INICIALES 100

20 4.5 PERMANGANATO POTÁSICO + NITRITO POTÁSICO DIÓXIDO DE MANGANESO + NITRATO POTÁSICO + HIDRÓXIDO POTÁSICO DATOS KMnO 4 (0 ml: 1,645 g en 50 ml de H O) KNO (5 ml) CALCULAR LA NORMALIDAD DEL KNO Y SU MOLARIDAD a) MnO 4- + H O+ 3e - MnO + 40H - REDUCCIÓN NO + OH - MnO H O + 3NO + OH - 0x0,155 5xN; N 0,1; NO 3- + H O + e - OXIDACIÓN M MnO + 8H + + 3NO H O KMnO 4 + 3KNO + H O MnO + 3KNO 3 + KOH b) Pm 54,9 + 39,1 + 4x16 Eq KMnO4 5,7 n 3 c) Peq: eq KMnO 4 eq KNO ; V KMnO 4 x N KMnO 4- V KNO x N KNO 1,645g 1eq N KMnO4 0,155eq / L 0,5L 5,7g N n 0,1 0,05M

21 4.18. CLORURO DE POTASIO + PERMANGANATO DE POTASIO + H SO 4 CLORO + OTROS a) AJUSTAR LA ECUACIÓN REDOX MOLECULAR 5 x Cl - Cl + e - x MnO H + + 5e - Mn + + 4H O 10Cl - + MnO H + - AJUSTAR LOS IONES SO 4 : 5Cl + Mn + + 8H O PRIMER MIEMBRO 8 IONES SO 4 PARA COMBINAR CON 16 H + SEGUNDO MIEMBRO IONES SO 4 PARA COMBINAR CON Mn + 6 IONES SO 4 PARA COMBINAR CON K + 10Cl - + MnO H SO 4 5Cl +MnSO 4 +8H O +6SO 4

22 4.18. Cont - AJUSTAR LOS IONES K + (PARA FORMAR KCl Y KMnO 4 EN EL PRIMER MIEMBRO Y K SO 4 EN EL SEGUNDO MIEMBRO) 10KCl +KMnO 4 +8H SO 4 MnSO 4 + 5Cl +8H O +6K SO 4 b) CALCULAR EL EQUIVALENTE DEL CLORO Pm Cl g Eq Cl n ( 35,45x) g 35,45g

23 4.18. Cont. c) CALCULO DEL VOLUMEN DE KMnO 4 0,0M PARA PRODUCIR 5 L DE Cl (g) A 740 mmhg Y 5 ºC (RENDIMIENTO EN LA RECUPERACIÓN DEL Cl (g) 80 %) EN EL PROCESO REDOX GLOBAL: eq DE KMnO 4 eq DE KCl eq DE Cl pv PARA CALCULAR LOS eq DE Cl UTILIZAR n RT 1atm 740mmHg 5L 760mmHg n (MOLES DE Cl ) 0,996 MOLES atm.l 0,08 (73 + 5)K K MOL SI EL RENDIMIENTO DE RECUPERACIÓN ES EL 80% LOS MOLES DE Cl PRODUCIDOS SON: 0,996 1,45 MOLES 1,45x,49eq Cl 0,8 eq KMnO V(KMnO 4 4 eq Cl )L,49 eq eq 0,1 L,49 eq 4,9 L V KMnO 4 L (0,0 eq 5) L

24 4.8. K Cr O 7 + HCl 0,6 L; N 600 ml Cl + OTROS ρ 1,05 g/ml riqueza 0% a) AJUSTAR EL PROCESO REDOX Cr O H + + 6e - Cr H O 3 x ( Cl - Cl + e - ) Cr O 7 + 6Cl - +14H + 3Cl + Cr H O b) CALCULAR VOLUMEN DE Cl OBTENIDO (RENDIMIENTO 80 %) CALCULO DE LOS eq gr DE K Cr O 7 eq eq gr K CrO 7 0,6L 1, eq L CÁLCULO DE LOS eq gr DE HCl (Pm HCl 36,5) g 1000mL 1eq g N HCl 1,05 0, 11,18 eq / L ml 1L 36,5 g

25 4.8 Cont b) 1L eq eq gr HCl 600mL 11, mL L 6,71eq HAY UN EXCESO DE HCl FRENTE AL DICROMATO LUEGO LOS 1, eq gr K Cr O 7 SON LIMITANTES DE LA REACCIÓN REDOX PRODUCIENDO 1, eq gr DE Cl Ó0,6 MOLES DE Cl V Cl 11,7L nrt p en ( 0,6 0,8) CN moles 0,08 1atm atml Kmol 98K