REACCIONES DE OXIDACION-REACCIONES DE OXIDACION-REDUCCIONREDUCCION

REDOXREDOX

Q.F. Javier Martinez CarrerasQ.F. Javier Martinez Carreras

HistoriaHistoria

El términoEl término OXIDACIÓNOXIDACIÓN comenzó comenzó a usarse para indicar que un a usarse para indicar que un compuesto incrementaba la compuesto incrementaba la proporción de átomos de Oxígeno.proporción de átomos de Oxígeno.

Igualmente, se utilizó el termino de Igualmente, se utilizó el termino de REDUCCIÓNREDUCCIÓN para indicar una para indicar una disminución en la proporción de disminución en la proporción de oxígeno.oxígeno.

Estado de oxidación Estado de oxidación (E.O.) (E.O.)

(También número de oxidación).(También número de oxidación). ““Es la carga que tendría un átomo si todos Es la carga que tendría un átomo si todos

sus enlaces fueran iónicos”.sus enlaces fueran iónicos”. En el caso de enlaces covalentes polares En el caso de enlaces covalentes polares

habría que suponer que la pareja de habría que suponer que la pareja de electrones compartidos están totalmente electrones compartidos están totalmente desplazados hacia el elemento más desplazados hacia el elemento más electronegativo.electronegativo.

El E.O. no tiene porqué ser la carga real El E.O. no tiene porqué ser la carga real que tiene un átomo, aunque a veces que tiene un átomo, aunque a veces coincide.coincide.

REPASO

REPASO

Principales estados de Principales estados de oxidación.oxidación.

Todos los elementos en estado neutro Todos los elementos en estado neutro tienen E.O. = 0.tienen E.O. = 0.

El oxígeno (O) en óxidos, ácidos y El oxígeno (O) en óxidos, ácidos y sales oxácidas tiene E.O. = –2.sales oxácidas tiene E.O. = –2.

El hidrógeno (H) tiene E.O. = –1 en los El hidrógeno (H) tiene E.O. = –1 en los hidruros metálicos y +1 en el resto de hidruros metálicos y +1 en el resto de los casos que son la mayoría.los casos que son la mayoría.

Los metales formando parte de Los metales formando parte de moléculas tienen E.O. positivos.moléculas tienen E.O. positivos.

REPASO

REPASO

Cálculo de Cálculo de estado de oxidación (E.O.).estado de oxidación (E.O.). La suma de los E.O. de una molécula La suma de los E.O. de una molécula

neutra es siempre 0.neutra es siempre 0. EjemploEjemplo: Calcular el E.O. del S en : Calcular el E.O. del S en

ZnSOZnSO44

E.O.(Zn) = +2; E.O.(O) = –2;E.O.(Zn) = +2; E.O.(O) = –2; +2 + E.O.(S) + 4 · (–2) = 0 +2 + E.O.(S) + 4 · (–2) = 0 E.O.(S) = E.O.(S) = +6+6

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

REPASO

REPASO

Ejemplos de cálculo de Ejemplos de cálculo de estados de oxidación estados de oxidación

(E.O.).(E.O.). CO2 : el átomo de C forma dos enlaces covalentes

con dos átomos de O más electronegativo que él. Comparte los 4e– , pero para saber cuales son los E.O. hay que suponer que el C los pierde, y que el O los gana, con lo cual la carga que tendría el C sería “+4” y la del O “–2” E.O. (C) = +4; E.O. (O) = –2.

El S tiene estados de oxidación +2, +4 y +6 según comparta 2, 4 o los 6 electrones de valencia con un elemento más electronegativo (por ejemplo O).

REPASO

REPASO

Definición actualDefinición actual

OXIDACIÓN:OXIDACIÓN: Pérdida de electrones Pérdida de electrones (o aumento en el número de oxidación).(o aumento en el número de oxidación).

EjemploEjemplo: Cu : Cu Cu Cu2+2+ + 2e + 2e––

REDUCCIÓN:REDUCCIÓN: Ganancia de electrones Ganancia de electrones (o disminución en el número de oxidación).(o disminución en el número de oxidación).

EjemploEjemplo: Ag: Ag++ + 1e + 1e– – AgAg Siempre que se produce una Siempre que se produce una oxidaciónoxidación debe debe

producirse producirse simultáneamentesimultáneamente una una reducciónreducción.. Cada una de estas reacciones se denomina Cada una de estas reacciones se denomina

semirreacciónsemirreacción..

Ejemplo: Cu +AgNOEjemplo: Cu +AgNO33

Introducimos un electrodo de cobre Introducimos un electrodo de cobre en una disolución de AgNOen una disolución de AgNO33, ,

De manera espontánea el cobre se De manera espontánea el cobre se oxidará pasando a la disolución oxidará pasando a la disolución como Cucomo Cu2+.2+.

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

a) Cu a) Cu Cu2 Cu2++ + 2e + 2e–– (oxidación) (oxidación) b) Agb) Ag++ + 1e + 1e–– Ag (reducción). Ag (reducción).

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

Ejemplo: Zn + Pb(NOEjemplo: Zn + Pb(NO33))22

Al introducir una láminaAl introducir una lámina de de cinc en una disolución de cinc en una disolución de Pb(NOPb(NO33))22..

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

a) Zn a) Zn ZnZn2+2+ + 2e + 2e–– (oxidación)(oxidación)

b) Pbb) Pb2+2+ + 2e + 2e–– Pb Pb (reducción). (reducción). Imagen cedida por © Grupo ANAYA

S.A. Química 2º de bachillerrato

Ejemplo: Zn + HClEjemplo: Zn + HCl(aq)(aq)

Al añadir HClAl añadir HCl(ac)(ac) sobre Znsobre Zn(s) (s) se se produce ZnClproduce ZnCl2 2 y se y se desprende Hdesprende H22(g)(g) que, al ser un gas que, al ser un gas inflamable, produce inflamable, produce una pequeña una pequeña explosión al explosión al acercarle un cerilla acercarle un cerilla encendida.encendida.

Ejemplo:Ejemplo: Comprobar que la reacción de formación de Comprobar que la reacción de formación de hierro: Fehierro: Fe22OO33 + 3 CO + 3 CO 2 Fe + 3 CO 2 Fe + 3 CO22 es una reacción es una reacción

redox. Indicar los E.O. de todos los elementos antes y redox. Indicar los E.O. de todos los elementos antes y

después de la reaccióndespués de la reacción

Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2

E.O.: +3 –2 +2 –2 0 +4 –2 Reducción: El Fe disminuye su E.O. de “+3” a “0”

luego se reduce (cada átomo de Fe captura 3 electrones).

Oxidación: El C aumenta su E.O. de “+2” a “+4” luego se oxida (en este caso pasa de compartir 2e–

con el O a compartir los 4 electrones).

Oxidantes y reductoresOxidantes y reductores OXIDANTES:OXIDANTES: El la sustancia capaz de El la sustancia capaz de

oxidar a otra, con lo que ésta se reduce.oxidar a otra, con lo que ésta se reduce. REDUCTORES:REDUCTORES: El la sustancia capaz de El la sustancia capaz de

reducir a otra, con lo que ésta se oxida.reducir a otra, con lo que ésta se oxida. Ejemplo:Ejemplo: Zn + 2AgZn + 2Ag++ Zn Zn2+2+ + 2Ag + 2Ag OxidaciónOxidación: Zn (reductor) : Zn (reductor) Zn Zn2+2+ + 2e + 2e––

ReducciónReducción: Ag: Ag++ (oxidante) + 1e (oxidante) + 1e– – Ag Ag

Ejercicio A:Ejercicio A: Formule, complete y Formule, complete y ajuste las siguientes reacciones, justificando ajuste las siguientes reacciones, justificando de que tipo son: de que tipo son: a)a) Cloruro de hidrógeno más Cloruro de hidrógeno más amoniaco.amoniaco.b) b) Carbonato cálcico más calor. Carbonato cálcico más calor. c) c) Cloro más Cloro más sodio.sodio.d) d) Ácido sulfúrico más zinc metalÁcido sulfúrico más zinc metal

a)a) HCl + NH HCl + NH33 NH NH44ClCl

Ácido-baseÁcido-base. No cambia ningún E.O.. No cambia ningún E.O.

b)b) CaCO CaCO3 3 CaO + CO CaO + CO22

DescomposiciónDescomposición. No cambia ningún E.O.. No cambia ningún E.O.

c)c) Cl Cl22 + 2 Na + 2 Na 2 NaCl 2 NaCl

E.O.: E.O.: 0 0 +1 –1 0 0 +1 –1 RedoxRedox

d)d) HH22SOSO44 + Zn + Zn ZnSO ZnSO4 4 + H+ H22

E.O.:E.O.: +1 +6 –2 0 +2 +6 –2 0+1 +6 –2 0 +2 +6 –2 0 RedoxRedox

Ajuste de reacciones Ajuste de reacciones redox (método del ion-redox (método del ion-

electrón)electrón) Se basa en la conservación tanto de la Se basa en la conservación tanto de la

masa como de la carga (los electrones masa como de la carga (los electrones que se pierden en la oxidación son los que se pierden en la oxidación son los mismos que los que se ganan en la mismos que los que se ganan en la reducción).reducción).

Se trata de escribir las dos Se trata de escribir las dos semirreacciones que tienen lugar y semirreacciones que tienen lugar y después igualar el nº de edespués igualar el nº de e–– de ambas, de ambas, para que al sumarlas los electrones para que al sumarlas los electrones desaparezcan. desaparezcan.

Etapas en el ajuste redoxEtapas en el ajuste redoxEjemplo:Ejemplo: Zn + AgNO Zn + AgNO3 3 Zn(NO Zn(NO33))22 + Ag + Ag

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

Zn(0) Zn(0) Zn(+2); Zn(+2); Ag (+1) Ag (+1) Ag (0) Ag (0) Segunda:Segunda: Escribir semirreacciones con Escribir semirreacciones con moléculas moléculas

o iones que existan realmente en disolucióno iones que existan realmente en disolución ajustando el nº de átomos: (Zn, Agajustando el nº de átomos: (Zn, Ag++, NO, NO33

––, Zn, Zn2+2+, Ag), Ag)

Oxidación:Oxidación: Zn Zn Zn Zn2+2+ + 2e + 2e––

ReducciónReducción: Ag: Ag++ + 1e + 1e– – Ag Ag

Etapas en el ajuste redox Etapas en el ajuste redox (cont).(cont).

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

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

OxidaciónOxidación: : Zn Zn Zn Zn2+2+ + 2e + 2e––

ReducciónReducción: : 2Ag2Ag++ + 2e + 2e– – 2Ag 2Ag

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

Etapas en el ajuste redox Etapas en el ajuste redox (cont).(cont).

Cuarta:Cuarta: Escribir la reacción química Escribir la reacción química completa utilizando los coeficientes completa utilizando los coeficientes hallados y añadiendo las moléculas hallados y añadiendo las moléculas o iones que no intervienen o iones que no intervienen directamente en la reacción redox directamente en la reacción redox (en el el ejemplo, el ion NO(en el el ejemplo, el ion NO33

––) y ) y comprobando que toda la reacción comprobando que toda la reacción queda ajustada:queda ajustada:

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

Ejemplo:Ejemplo: Ajuste redox Ajuste redox KMnOKMnO44 + H + H22SOSO44 + KI + KI MnSO MnSO44 + I + I2 2 + K+ K22SOSO44 + + HH22OO

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

+1 +1 +7+7 –2 +1 +6 –2 +1 –2 +1 +6 –2 +1 –1–1 +2+2 +6 –2 +6 –2 00 +1 +6 –2 +1 –2 +1 +6 –2 +1 –2

KMnOKMnO44 + H + H22SOSO44 + KI + KI MnSO MnSO44 + I + I2 2 + K+ K22SOSO44 + H + H22OO

Ejemplo:Ejemplo: KMnOKMnO44 + H + H22SOSO44 + KI + KI MnSO MnSO44 + I + I2 2 + K+ K22SOSO44 + + HH22OO

Segunda:Segunda: Escribir semirreacciones Escribir semirreacciones ajustando el nº de átomos:ajustando el nº de átomos:

Oxidación:Oxidación: 2 I2 I–– I I22 + 2e + 2e––

ReducciónReducción:: MnMn+7+7 + 5e + 5e– – Mn Mn+2 +2

Ejemplo:Ejemplo: KMnOKMnO44 + H + H22SOSO44 + KI + KI MnSO MnSO44 + I + I2 2 + K+ K22SOSO44 + + HH22OO

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

Ox.Ox.:: 5 5 xx ( (2 I2 I–– I I22 + 2e + 2e––))

Red.Red.:: 2 2 xx ( (MnMn+7 +7 + 5e+ 5e– – Mn Mn2+ )2+ )

Reacción globalReacción global::

10 I10 I–– + 2 Mn + 2 Mn+7 +7 + 10 e+ 10 e– – 5 I 5 I22 + 2 Mn + 2 Mn2+ 2+ + 10 e+ 10 e– –

Ejemplo:Ejemplo: Ajuste redox Ajuste redox KMnOKMnO44 + H + H22SOSO44 + KI + KI MnSO MnSO44 + I + I2 2 + K+ K22SOSO44 + + HH22OO

Cuarta: Escribir la reacción química completa utilizando los coeficientes hallados y añadiendo las moléculas o iones que no intervienen directamente en la reacción redox:

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

H2O

RESUMENRESUMEN2Na2Na(s)(s) + Cl + Cl2(g)2(g) → 2NaCl→ 2NaCl(s)(s)

Semirreación del Na Semirreación del Na

Na Na → → NaNa++ + e + e--

Una sustancia que pierde eUna sustancia que pierde e-- en una reacción química en una reacción química (un incremento en el estado de oxidación) (un incremento en el estado de oxidación) →→ oxidada oxidada (agente reductor)(agente reductor)

Semirreación del ClSemirreación del Cl

2e2e- - + Cl+ Cl22 → 2Cl→ 2Cl--

Una sustancia que gana eUna sustancia que gana e-- en una reacción química (un en una reacción química (un descenso en el estado de oxidación) descenso en el estado de oxidación) →→ reducido reducido

(agente oxidante)(agente oxidante)

RESUMENRESUMEN REGLAS Los e- ganados en el proceso de reducción deben igualar a los

e- perdidos en el proceso de oxidación Estado de oxidación de un elemento en su estado libre es cero. Estado de oxidación de un ión monoátomico es igual a la carga

de ese ión (IA siempre +1; IIA siempre +2) Halógenos tienen un estado de oxidación de -1 (compuestos

binarios. Oxigeno por lo general es -2. (peróxidos -1; superóxidos -½;

unido F +2) Por lo general hidrógeno es +1. combina con un metal menos

electronegativo es -1. Suma de los estados de oxidación de todos los átomos de un

compuesto neutro es cero. Iones poliatomicos la suma de los estados de oxidación es igual a la carga del ión.

RESUMENRESUMENBALANCEO DE ECUACIONES REDOXBALANCEO DE ECUACIONES REDOX

Método del estado de oxidaciónMétodo del estado de oxidaciónSe concentra en los átomos de los elementos que Se concentra en los átomos de los elementos que sufren un cambio en el estado de oxidaciónsufren un cambio en el estado de oxidación

1.- identificar los átomos cuyos estados de 1.- identificar los átomos cuyos estados de oxidación han cambiadooxidación han cambiado2.- dibuje un puente entre los átomos que han 2.- dibuje un puente entre los átomos que han cambiadocambiado3.- multiplique los números por números enteros 3.- multiplique los números por números enteros que produzcan un número en común.que produzcan un número en común.4.- balancee el resto de la ecuación por inspección.4.- balancee el resto de la ecuación por inspección.

EJEMPLOEJEMPLO

Ecuaciones no balanceadas, indique el Ecuaciones no balanceadas, indique el reactivo oxidado, el reactivo reducido, reactivo oxidado, el reactivo reducido, el agente oxidante y el agente reductor.el agente oxidante y el agente reductor.

a)a) Al + HCl Al + HCl → AlCl→ AlCl3 3 + H+ H 2 2

b)b) CHCH44 + O + O22 → CO→ CO2 2 + H+ H 2 2OO

c)c) MnOMnO22 + HCl + HCl → MnCl→ MnCl2 2 + Cl+ Cl22 + H + H 2 2OO

d)d) KK22CrCr22OO77 + S + SnClnCl22 + HCl + HCl → CrCl→ CrCl3 3 + S+ SnClnCl4 4 + KCl + + KCl + HH 2 2OO

EJEMPLOSEJEMPLOS

HNOHNO33 + H + H22S + HCl S + HCl → NO→ NO + S+ S + H+ H 2 2OO

Zn + AgNOZn + AgNO33 → Zn(NO→ Zn(NO33))2 2 + Ag+ Ag

Al + HAl + H22SOSO44 → Al→ Al22(SO(SO44))3 3 + H+ H 2 2

Cu + HNOCu + HNO33 → Cu(NO→ Cu(NO33))2 2 + H+ H 2 2O + O + NONO2 2