U3-Introduccion-Redox

Farrah Caavera Buelvas 2

Fig. 1. Una reaccin de oxidacin-reduccin. (a) Una barra de Zn se aproxima a una disolucin acuosa de sulfato de cobre (II). (b) Despus de varias horas desaparece el color azul de Cu2+ y se deposita cobre sobre la barra. (c) Barra de Zn carcomida, indicando que si particip en la reaccin, y el cobre metlico obtenido.

!! Estado de oxidacin, se refiere al nmero de electrones que un tomo pierde, gana o parece que utiliza para formar enlaces.

!! Para establecer el estado de oxidacin de un tomo se siguen las siguientes reglas.

!! Si dos reglas parecen contradecirse, aplicar la que aparece primero en la lista.

Farrah Caavera Buelvas, Docente 3

1.! El estado de oxidacin en un elemento libre, sin combinar es cero (0).

2.! La suma de todos los estado de oxidacin en: 1.! Una molcula neutra, es decir, un elemento aislado, un

compuesto neutro o una unidad frmula, es cero (0). 2.! Un compuesto inico, es la carga del ion.

3.! Los metales del grupo 1 tienen en sus compuestos EO +1 y los del grupo 2 EO +2. 4.! El estado de oxidacin del flor en sus compuestos es 1.


5.! El estado de oxidacin del hidrgeno en sus compuestos es +1.

6.! El estado de oxidacin del oxgeno en sus compuestos es 2. En los perxidos es 1.

7.! Los elementos del grupo 17 en sus compuestos binarios con metales tienen estado de oxidacin 1, los del grupo 16 tienen EO 2; y los del grupo 15 tienen EO 3.[LiO, KCl, Li3N]


Ejemplos !! Diga el estado de oxidacin del elemento subrayado:

1.! P4

2.! Al2O3

3.! MnO4

4.! NaH

5.! Cl2O

6.! Na2SO3


! Na2S2O5 ! Na2C2O4

Reaccin de oxidacin-reduccin: En la que ocurre una transferencia de electrones:

Red2 Ox2 + ne

Ox1 + ne Red1 Semi-reaccin de reduccin: La forma reducida de la especie 2 reduce a la forma oxidada de la especie 1 y ella se oxida.

Semi-reaccin de oxidacin: La forma oxidada de la especie 1 oxida a la forma reducida de la especie 2 y ella se reduce.

Participan dos pares conjugados Ox1 / Red1 Red2 / Ox2



Mg se oxida: pierde electrones. Agente reductor

O2 se reduce: gana electrones. Agente oxidante

Pares conjugados: Mg / Mg2+ O2 / O2


Agente Oxidante: Sustancia que hace posible que otra se oxide. Al hacerlo el agente oxidante se reduce. ! Contiene un elemento cuyo estado de oxidacin

disminuye en la reaccin redox. ! Gana electrones (los electrones estn en el lado

izquierdo de su semi-reaccin.

Agente Reductor: Sustancia que hace posible que otra se reduzca. En el proceso el agente reductor se oxida. ! Contiene un elemento cuyo estado de oxidacin

aumenta en la reaccin redox. ! Pierde electrones (los electrones estn en el lado

derecho de su semi-reaccin.


En general, una sustancia con un elemento en uno de sus estados de oxidacin ms altos posibles es un agente oxidante. Si el elemento est en uno de sus estados de oxidacin ms bajos posibles, la sustancia es un agente reductor.

Compuestos de N.

N2O4(l) + 2N2H4(l) !! 3N2(g) + 4H2O (g)


Ejemplos De Agentes Oxidantes: Ion Permanganato (MnO4): Ampliamente usado en diversas aplicaciones en el laboratorio de qumica. Ozono (O3): Purificacin de agua.

C6H5OH(ac) + 14O3(g) ! 6CO2(g) + 3H2O(l) + 14O2(g)

Ejemplos De Agente Reductor: Ion Tiosulfato (S2O32): Se usa como anti-cloro, para destruir el cloro remanente despus del blanqueado de las fibras.

S2O32(ac) + 4Cl2(ac) + 5H2O ! HSO4 (ac) + 8H+(ac) + 8Cl(ac)


El cobre reacciona con el nitrato de plata y se forma plata metlica. Cul es el agente oxidante de la reaccin?

Cu(s) + 2AgNO3 (ac) Cu(NO3)2 (ac) + 2Ag (s)

Cu Cu2+ + 2e

2Ag+ + 2e 2Ag Gana electrones: se reduce

Pierde electrones: se oxida

Agente oxidante: Ag+

Ejemplos:


Identifique el agente oxidante y el agente reductor en cada una de las siguientes reacciones: "! 2Al(s) + 3H2SO4(ac) ! Al2(SO4)3(ac) + 3H2(g) "! PbO(s) + CO(g) ! Pb(s) + CO2(g) "! 2H2(g) + O2(g) ! 2H2O(g) "! 2Fe(s) + 3Cl2(g) ! 2FeCl3(s) "! 2C2H6(g) + 7O2(g) ! 4CO2(g) + 6H2O(g) "! 5CO(g) + I2O5(s) ! I2(s) + 5CO2(g)

Ejemplo: Identifique cual de las siguientes reacciones son de oxidacin-reduccin. Identifique el agente oxidante y el reductor:

"! MnO2(s) + 4H+(ac) + 2Cl(ac) ! Mn2+(ac) + 2H2O(l) + Cl2(g)

"! H2PO4(ac) + OH ! HPO42(ac) + H2O(l)

"! (NH4)2SO4(ac) + Ba(NO3)2(ac) ! BaSO4(s) + 2NH4NO3(ac)

"! 2Pb(NO3)2(s) ! 2PbO(s) + 4NO2(g) + O2(g)

"! 5VO2+(ac) + MnO4(ac) + H2O ! 5VO2+(ac) + Mn2+(ac) + 2H+(ac)


!! La oxidacin (perdida de e) siempre est acompaada de una reduccin (ganancia de e).

!! El agente oxidante es reducido y el agente reductor es oxidado.

!! El nmero de e ganados por el agente oxidante es igual al nmero de e perdidos por el agente reductor.

!! Procesos Redox, son estudiados por la electroqumica.


Qu

mic

a In

org

nica

I

Farr

ah C

aav

era

Buel

vas,

Doc

ente

TIPOS DE REACCIONES REDOX!

Existen cuatro (4) tipos comunes de reacciones redox:

1.! Reacciones de Combinacin.

2.! Reacciones de Sustitucin.

3.! Reacciones de Desplazamiento.

4.! Reacciones de Desproporcin.

Qumica Inorgnica IFarrah Caavera Buelvas, Docente 19

Reacciones de Combinacin.!


A + B = C

S i cua lquiera de los reactivos es un elemento es una reaccin redox por naturaleza.

Reacciones de combinacin: Dos o ms elementos se combinan para generar un nuevo compuesto.


a) Hidrgeno

gaseoso quemndose en aire para

formar agua.

c) Magnesio quemndose en aire para

formar xido de magnesio y nitruro de

magnesio.

b) Azufre quemndose en aire para formar dixido de azufre.

d) Aluminio reaccionando con bromo para formar bromuro de aluminio


Reacciones de Descomposicin.!


Reacciones de Descomposicin: ruptura de un compuesto en dos o ms componentes.

Si uno de los productos A o B es un elemento, la reaccin es redox en naturaleza


Al calentar el clorato de potasio (KClO3) se forma oxgeno, que

permite la combustin de la astilla

Con el calentamiento, el xido de mercurio (II) (HgO) se descompone

para formar mercurio y oxgeno.

26 Qumica Inorgnica IFarrah Caavera Buelvas, Docente

Reacciones de Desplazamiento.!



Reacciones de Desplazamiento: un ion o tomo de un compuesto se reemplaza por el ion o tomo de otro elemento.

B y C deben ser de la misma naturaleza (metales o no metales) y C debe ser ms activo que B

Metales desplazan metales e hidrgenos, no metales desplazan no metales. El ms activo reemplaza al menos activo


1. Desplazamiento de Hidrgeno:

Metales muy reactivos (alcalinos, alcalinotrreos) desplazan el H2 del agua:

Metales menos reactivos (aluminio y hierro) reaccionan con vapor de agua:


Algunos metales reaccionan con cidos desplazando hidrgeno:

Ecuaciones inicas:

Hierro en HCl forma H2(g) ms FeCl2

Zinc en HCl forma H2(g) ms ZnCl2

Magnesio en HCl forma H2(g) ms MgCl2

31 Qumica Inorgnica IFarrah Caavera Buelvas, Docente

Formacin de H2 es ms lenta para el metal menos reactivo


2. Desplazamiento de Metal:

SO4Cu + Fe ------> SO4Fe + Cu

Metales que pueden desplazar a otros de sus compuestos

En general un metal puede desplazar a otro de sus sales, siempre que pueda ceder electrones al ion correspondiente.

Cu2+ + 2 e- -------> Cu Fe - 2 e- -------> Fe2+ Cu

Fundamentos de Qumica_Farrah Caavera Buelvas, Docente

!!eerriiee aacc""vviiddaadd oo SSeerriiee eelleecc##ooqquu$$mmiiccaa..%%

Serie actividad ayuda a predecir si una reaccin de desplazamiento va a ocurrir o no. Cualquier metal ubicado encima del hidrgeno lo desplazar del agua o de un cido. Cualquier especie de la serie reaccionar con otra especie (en un compuesto) que se encuentre debajo de ella. Litio es el metal ms reactivo. Oro es el menos reactivo.


3. Desplazamiento de Halgeno:

F i g u r a . D i s o l u c i n a c u o s a d e K B r . A l burbujear cloro gaseoso la mayor parte de los iones bromuro se convierten en bromo lquido (se oxidan), que es ligeramente soluble en agua.

F2 > Cl2 > Br2 > I2

Cl2(g) + 2KBr(ac) 2KCl(ac) + Br2(l) Cl2(g) + 2NaI(ac) 2NaCl(ac) + I2(s)

0 1 1 0

0 1 1 0

Reacciones de Desproporcin.!



Desproporcin o Dismutacin: Un mismo elemento en un estado de oxidacin se oxida y se reduce al mismo tiempo.

Siempre hay un elemento que puede tener por lo menos 3 estados de oxidacin. El elemento mismo est en un estado de oxidacin intermedio.

!! La ecuacin balanceada debe cumplir con dos criterios:

"! Balance de masas: Debe haber igual nmero de tomos de cada elemento en los reactivos y en los productos.

"! Balance de cargas: La suma de las cargas reales a la izquierda y a la derecha de la ecuacin deben ser iguales.

#! Mtodos para ajustar reacciones redox:

"! Mtodo de la semi-reaccin

"! Mtodo del in-electrn.


1.! Calcular los nmeros de oxidacin de cada uno de los elementos que aparecen tanto en los reactivos como en los productos.

2.! Identificar la especie que se oxida y la que se reduce.

3.! Escribir las semi-reacciones de oxidacin y reduccin. Recuerde: los electrones van como productos es la oxidacin y como reactivos en la reduccin.

4.! Igualar la cantidad de electrones. Multiplicar cada ecuacin por el coeficiente adecuado.


5.! Sumar las dos semi-reacciones. A la izquierda debe quedar el agente reductor y el agente oxidante. Se cancelan la cantidad de electrones ganados y perdidos. No pueden sobrar ni faltar electrones.

6.! Los coeficientes obtenidos en el paso anterior se usan para ajustar la ecuacin original.

7.! Si todava falta balancear los reactivos y/o productos, se hace por simple tanteo.



HNO3 + CdS !! Cd(NO3)2 + NO + S + H2O

1. Calcular los nmeros de oxidacin:

2. Escribir las semi-reacciones de oxidacin y reduccin:


3. Igualar los coeficientes de carga y masa:

4. Sumar las ecuaciones, cancelando el nmero de electrones en productos y reactivos. No deben quedar electrones:


5. Transferir los coeficientes a la ecuacin general:

6. Verificar balance de masas y balancear por tanteo si es necesario:


Balancear por el mtodo de la semi-reaccin la siguiente ecuacin:

K2Cr2O7 + H2O + S ! SO2 + KOH + Cr2O3 HNO3 + Cu ! Cu(NO3)2 + NO2 + H2O


Ajustar las siguientes ecuaciones por el mtodo de las semi-reacciones: ! KI + KMnO4 + H2SO4 ! I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

! KMnO4 + HCl ! KCl + MnCl2 + H2O + Cl2

! PbS + HNO3 ! Pb(NO3)2 + NO2 + S + H2O

! Cr2(SO4)3 + KOH +KClO3 ! K2CrO4 + H2O+KCl + K2SO4

1.! Se escriben y se ajustan separadamente las semi-ecuaciones de oxidacin y reduccin.

2.! Se ajustan los coeficientes en las dos semi-ecuaciones de manera que aparezca el mismo nmero de electrones en ambas.

3.! Se suman las dos semi-ecuaciones, cancelndose los electrones y obtenindose la ecuacin neta ajustada.

4.! El procedimiento toma en cuenta si el medio es cido o bsico.


Documents

U3-Introduccion-Redox