QUÍMICA Reactividad y equilibrio químico Oxido - reducción Tutora: Romina Saavedra
Balance de reacciones de óxido reducción Una reacción redox o de óxido reducción se caracteriza por la existencia de dos semireacciones, una de reducción y la otra de oxidación, en las que hay transferencia de electrones y donde se pueden reconocer las especies oxidantes y reductoras, según si dichas especies han cedido o aceptado los electrones en juego. Na 0 Na + +1é Semirreacción de oxidación K + +1é K 0 Semirreacción de reducción Na 0 + K + Na + + K 0 Reacción neta o total
Balance de reacciones: Método del estado de oxidación 1. Determinar los elementos que hayan variado su estado de oxidación 2. Expresar las semireacciones de los elementos que presentan variación en su estado de oxidación 3. Balancear las semireacciones de acuerdo al número electrones 4. Sustituir los coeficientes estequiometricos en la ecuación final 5. Balancear el resto de los elementos de la ecuación inicial. Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 +H 2 O + NO
Balance de reacciones: Método del estado de oxidación en medio ácido 1. Determinar los elementos que hayan variado su estado de oxidación 2. Expresar las semireacciones de los elementos que presentan variación en su estado de oxidación 3. Balancear los oxígenos con H 2 O 4. Balancear los hidrógenos con H + SO 4 2 S 2
Balance de reacciones: Método del estado de oxidación en medio básico 1. Determinar los elementos que hayan variado su estado de oxidación 2. Expresar las semireacciones de los elementos que presentan variación en su estado de oxidación 3. Balancear los oxígenos con H 2 O 4. Balancear los hidrógenos con OH ZnO 2 2 Zn o
Balance de reacciones: Método ión electrón Este método se aplica en reacciones de solución. El método del ión electrón permite balancear reacciones en las que es incierta la composición de algún producto. Así, para cálculos en los que intervienen masas de reactantes o de productos, la reacción iónica se puede convertir en una reacción molecular combinando los pares de electrones apropiados para formar moléculas de compuestos conocidos.
Balance de reacciones: Método ión electrón en medio ácido 1. Igualar los elementos participantes 2. Balancear los oxígenos con H 2 O 3. Balancear los hidrógenos con H + 4. Balancear la carga de los electrones IO 3 I 2
Balance de reacciones: Método ión electrón en medio básico 1. Igualar los elementos participantes 2. Balancear los oxígenos con H 2 O 3. Balancear los hidrógenos con OH 4. Balancear la carga de los electrones SO 3 2 S 2 O 3 2
Celdas electroquímicas CIENCIAS QUÍMICA Oxido - reducción Como hemos visto, una reacción redox se verifica con la transferencia de electrones desde un agente reductor hacia un agente oxidante. Ahora bien, cuando ambos reactivos se encuentran en la misma solución, la transferencia de electrones tiene lugar directamente desde un átomo o ión al otro. Sin embargo, cuando se logra separar el oxidante y el reductor en recipientes aislados y el sistema se dispone de tal forma que los electrones pueden fluir a través de un conductor que une ambos electrodos, se generan las celdas electroquímicas. En general, estas celdas se clasifican en celdas galvánicas y en celdas electrolíticas. La primera es de uso común en radios, linternas, juguetes, etc., mientras que la segunda se utiliza para la refinación de metales.
Celda Galvánica CIENCIAS QUÍMICA Oxido - reducción En general, este tipo de celdas presenta las siguientes características: Produce energía eléctrica. Los electrones fluyen desde el ánodo hacia el cátodo. En el ánodo se verifica la semireacción de oxidación. En esta reacción se entregan electrones y se forman iones. Zn Zn +2 + 2e E = + 0,76 volts
En el cátodo se verifica la semireacción de reducción. En esta reacción, los iones aceptan electrones. Cu +2 + 2e Cu E = + 0,33 volts Por lo tanto, la reacción total que rige a esta pila en particular, se puede obtener de la suma de ambas semireacciones, entonces: Cu +2 + 2e Cu E = + 0,33 volts Zn Zn +2 + 2e E = + 0,76 volts Zn + Cu +2 Cu + Zn +2 E = + 1,09 volts
Definición de los electrodos Para efecto de cualquier tipo de celda electroquímica, se han dado las siguientes definiciones y características para cada uno de los electrodos que forma parte de este sistema. Ánodo: Es el polo positivo de un sistema. A este electrodo llegan los aniones y es él quien emite o produce electrones, por lo tanto, en él ocurre la oxidación. Físicamente, se representa con un signo negativo. Cátodo: Es el polo negativo de un sistema. Este electrodo recibe o consume los electrones, por lo tanto, en él ocurre la reducción. Físicamente, se representa con un signo positivo.
Celda electrolítica CIENCIAS QUÍMICA Oxido - reducción En general, este tipo de celdas presenta las siguientes características: Se requiere energía eléctrica para que funcione. En el ánodo se produce la oxidación según: Cu Cu +2 + 2 e En el cátodo se produce la reducción según: Cu +2 + 2e Cu Se emplea en la refinación del cobre. La electrólisis se puede aplicar no sólo al cobre, sino que a otros elementos y compuestos. Para la refinación o electrólisis del cobre, éste se funde y se amolda en ánodos, los que se depositan en una solución de sulfato de cobre (CuSO 4 ). Este electrodo (ánodo) se deshace, dejando en solución iones de cobre (II) (Cu +2 ).
Los iones cúpricos existentes en dicha solución se depositan sobre una lámina de cobre denominada cátodo, la cual comienza a engrosarse a medida que transcurre la reacción. De este modo, se obtiene el cobre electrolítico con una pureza del 99,9%.