redox

Reacciones de óxido-reducciónReacciones de óxido-reducción

Mayo, 2015

Desarrollo Analítico I

Angelika Itzel Osorio Maya

Reacciones de óxido-reducción

Son reacciones químicas en las

cuales comprenden la

transferencias de electrones de una

especie a otra.

Comportamiento de Ag+(ac) y Zn 2+(ac) en presencia de cobre

Reacciones de óxido-reducción

Son reacciones químicas en las

cuales las sustancias experimentan

un cambio en el número de

oxidación.

Semicelda electroquímica

Reducción

Oxidación

Oxidación: Pérdida de electrones. aumenta el número de oxidación.

Cu0 (s)→ Cu2+(ac) + 2 e-

Reducción: Ganancia de electrones. Disminuye el número de oxidación.

Cu2+(ac) + 2 e- → Cu0 (s)

NÚMERO DE OXIDACIÓN.

Definimos el número de oxidación ( o

estado de oxidación) de un átomo en

una sustancia como la carga actual

del átomo si existe como ion

monoatómico, o una carga hipotética

asignada al átomo en la sustancia

mediante reglas simples.

Reglas para la asignación de número de oxidación.

1. Elementos : el numero de oxidación de un átomo en un elemento es cero.

2. Iones monoatómicos: el numero de oxidación de un átomo en un ion monoatómico es igual a la carga en el ion.

3. Oxígeno: el numero de oxidación del oxigeno es -2 en la mayor parte de sus compuestos.(una excepción es O en H2O2 y otros peróxidos, en donde el numero de oxidación es -1)

4. Hidrógeno: el numero de oxidación del hidrógeno es +1 en la mayor parte de sus compuestos. (El numero de oxidación el hidrógeno es -1 en compuestos binarios con un metal, por ejemplo CaH2).

5. Halógeno: el numero de oxidación del fluor es -1 en todos sus compuestos. Cada uno de los otros halógenos (Cl,Br,I) tiene un numero de oxidación de -1 en compuestos binarios, excepto cuando el otro elemento es otro halógeno arriba de el en la tabla periódico, o el otro elemento es oxigeno.

6. Compuestos e iones: la suma de los números de oxidación en un compuesto es cero . La suma de los número de oxidación de los átomos en un ion poliátomico es igual a la carga sobre el ion.

Numero de oxidación de los elementos en sus compuestos

Conceptos básicosConceptos básicos

Reductor: Es la sustancia que se oxida. Es

una especie que reduce a otra especie.

• Oxidación: Pérdida de electrones.

Aumenta el número de oxidación.

Zn0(s) Zn2+(ac) + 2 e

Concepto de oxido-reducciónConcepto de oxido-reducción

Zn (s) + Cu2+(aq) Zn 2+ (aq) + Cu (s)

oxidación

reducción

Agente reductor(se esta oxidando)

Agente oxidante(se esta reduciendo)

2 H+ + Zno H2 + Zn2+

Zno Zn2+ + 2e-

2 H+ + 2e- H2

Oxidación

Reducción

Par redox

• Las reacciones de oxido reduccion son procesos simultáneos.

•Siempre se mantiene el principio de electroneutralidad.

Ejemplo: Cu +AgNO3

Introducimos un electrodo de cobre en una disolución de AgNO3,

De manera espontánea el cobre se oxidará pasando a la disolución como Cu2+.

Mientras que la Ag+ de la misma se reducirá pasando a ser plata metálica:

a) Cu Cu2+ + 2e– (oxidación)

b) Ag+ + 1e– Ag (reducción).

Imagen cedida por © Grupo ANAYA S.A. Química 2º de bachillerrato

Ejemplo: Zn + Pb(NO3)2

Al introducir una lámina de cinc en una disolución de Pb(NO3)2.

La lámina de Zn se recubre de una capa de plomo:

a) Zn Zn2+ + 2e– (oxidación)

b) Pb2+ + 2e– Pb (reducción).

Imagen cedida por © Grupo ANAYA S.A. Química 2º de bachillerrato

Reacciones comunes de oxido-reducciónReacciones comunes de oxido-reducción

reacciones de combinación. Es una reacción en la cual dos sustancias se combinan para formar una tercera sustancia.

reacciones de descomposición. Es una reacción en la cual un solo compuesto reacciona para dar dos o mas sustancias.

reacciones de desplazamiento. Es una reacción en la cual un elemento reacciona con un compuesto desplazando un compuesto de él.

reacciones de combustión. Es una reacción en la cual una sustancia reacciona con oxigeno, usualmente con la liberación rápida de calor para producir una flama.

H2 ardiendo en el aire para dar agua

S ardiendo en el

aire para dar SO2

Al +Br2 Al3Br

Mg

Reaccion redox de combinación

Na(s) + ½ Cl2 NaCl

0 0 +1 -1

Reacciones de descomposición

2HgO(s) 2 Hg(l) + O2(g) 2KClO3(s) 2 KCl(s) + O2(g)

Reacciones de desplazamiento de H2

2Na(s) + H2O(l) 2NaOH(ac) +H2(g) Ca(s) +2H2O(l) Ca(OH)2(s) +H2(g)

Reacciones de desplazamiento de metales

Zn+CuSO4 ZnSO4+ Cu

Zn(s)+Cu2+(ac) Zn 2+(ac)+ Cu(s)

Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+ Ag

Cu(s)+2Ag+(ac) Cu2+(ac)+ 2Ag(s)

Reacciones desplazamiento con ácido clorhídrico

Fe(s)+2H+(ac) Fe2+(ac)+ H2(g) Zn(s)+2H+(ac) Zn2+(ac)+ H2(g)

Mg(s)+2H+(ac) Mg2+(ac)+ H2(g)

Reacciones redox

H2 ardiendo en el aire para dar agua

S ardiendo en el

aire para dar SO2

Al +Br2 Al3BrNa +Cl NaCl

Mg

H2 + O2 H2 O

H2 2 H+ + 2e-

O2 + 2e- O2-

Reaccion redox de combustión

Reacciones redox

H2 ardiendo en el aire para dar agua

S ardiendo en el

aire para dar SO2

Al +Br2 Al3BrNa +Cl NaCl

Mg

S(s) + O2 (g) SO2(g)

Reaccion redox

de combustión

0 0 +4 -2

Reacciones redox

H2 ardiendo en el aire para dar agua

S ardiendo en el

aire para dar SO2

Al +Br2 Al3BrNa +Cl NaCl

Mg

Mgo +N2 Mg3N2

nitruro de magnesio

Mgo(s) + ½ O2(g) MgO

óxido de magnesio

Reacción redox de combinación.

0 0 +2 -3

0 0 +2 -2

Etapas en el ajuste redox

Ejemplo:Ejemplo: Zn + AgNO Zn + AgNO3 3 Zn(NO Zn(NO33))22 + Ag + Ag

Primera: Primera: Identificar los átomos que cambian su N.O.

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

Segunda: Segunda: Escribir semirreacciones con moléculas o iones que existan realmente en disolución ajustando el

nº de átomos: (Zn, Ag+, NO3–, Zn2+, Ag)

OxidaciónOxidación: Zn Zn2+ + 2e–

ReducciónReducción: Ag+ + 1e– Ag

Etapas en el ajuste redox (cont).

Tercera: Tercera: Ajustar el nº de electrones de forma que al sumar las dos semirreacciones, éstos desaparezcan.

En el ejemplo se consigue multiplicando la segunda semirreacción por 2.

OxidaciónOxidación: Zn Zn2+ + 2e–

ReducciónReducción: 2Ag+ + 2e– 2Ag

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

Etapas en el ajuste redox (cont).

Cuarta: Cuarta: Escribir la reacción química completa utilizando los coeficientes hallados y añadiendo las moléculas o iones que no intervienen directamente en la reacción redox (en el el ejemplo, el ion NO3

–) y comprobando que toda la reacción queda ajustada:

Zn + 2 AgNOZn + 2 AgNO3 3 Zn(NO Zn(NO33))22 + 2 Ag + 2 Ag

Ejercicio: a) Ajuste la siguiente reacción escribiendo las semirreacciones de oxido-reducción que se producen HClO + NaCl NaClO + H2O + Cl2

b) Calcule el volumen de disolución de ácido hipocloroso 0,1M que sería necesario utilizar para

obtener 10 gramos de cloro. Datos: Masas atómicas: Cl=35,5 ; Na=23 ; 0=16 y H=1a)a) Oxidación: 2 Cl– – 2 e– Cl2

Reducción: 2 ClO– + 4 H+ + 2 e– Cl2 + 2 H2O R. global: 2 Cl– + 2 ClO– + 4 H+ 2 Cl2 + 2 H2O4 4 HClO + 22 NaCl 22 Cl2 + 2 NaClO + 22 H2OSe pueden dividir por 2 todos los coeficientes:2 HClO + NaCl Cl2 + NaClO + H2O

b) b) 2 mol 71 g———— = ——— n(HClO) = 0, 28 mol n(HClO) 10 g

V= n/Molaridad = 0, 28 mol/0,1 molxl–1 = 2,82,8 L L