UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS, CUM UNIDAD DIDACTICA QUIMICA, PRIMER AÑO GUIA DE ESTUDIO 2015 SEMANA 5 Reacciones de oxido reducción: “REDOX” Elaborado por: Lic. Fernando Andrade Barrios Aspectos importantes que deben tenerse en cuenta antes de resolver esta guía. ¿Qué es una reacción de Oxidación ó Reducción? Es aquella reacción en la cual hay “transferencia” de electrones, es decir un átomo ó un compuesto gana ó pierde electrones. Aunque la “ganancia ó pérdida de electrones” en algunos casos no es real, es decir los productos formados no son sustancias iónicas, sino sustancias moleculares formadas a través de compartimiento de electrones (enlaces covalentes), por esa razón se recomienda detectar una reacción de oxido-reducción de la siguiente manera. ¿Cómo se detecta si una reacción es de Oxidación-Reducción.? Como usted ya aprendió en la semana 4 a determinar los estados de oxidación, observe si los átomos (o iones ), presentes en los reactivos, variaron sus estados de oxidación en los productos, si hay variación entonces decimos que la reacción es “redox” ó de óxido-reducción. Tome en cuenta que en las reacciones redox, siempre hay por lo menos un elemento que se oxida y uno que se reduce. ¿Existen reacciones en las que dos átomos se oxidan y no se reduce, ó que dos se reducen y uno se oxida, o que el elemento que se oxida y el que se reduce se hallan dentro del mismo compuesto.? SI, pero no se verán dichos casos, por lo tanto en los ejercicios de su guía y en las preguntas de los exámenes, las ecuaciones serán del tipo de que un elemento se oxida y otro se reduce. Utilizaremos los siguientes conceptos: OXIDACION: proceso en el cual un átomo pierde electrones, y por lo tanto aumenta su número de oxidación. Disminuyen cargas negativas ó aumentan cargas positivas. REDUCION: Proceso en el cual un átomo gana electrones y por lo tanto disminuye su número de oxidación. Aumentan cargas negativas ó disminuyen cargas positivas. Se puede usar la siguiente línea, donde se representan los números ó estados de oxidación debe observar los cambios y las tendencias. Analícelo así: OXIDACION -7, -6, -5, -4, -3 -4, -3, -2, -1, 0 +1, +2, +3 +4, +5, +6, +7 REDUCCION 1/5 *AGENTE OXIDANTE: Sustancia que contiene al elemento que se reduce. *AGENTE REDUCTOR: Sustancia que contiene al elemento que se oxida. *Nota: los agentes oxidantes y los agentes reductores deben buscarse del lado de los reactivos ( en el lado izquierdo de la ecuación). COMO BALANCEAR LAS REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN: Consideremos la siguiente ecuación: HNO3 + H2S NO + S + H2O A) A partir de la ecuación química, se procede a colocar los números de oxidación de cada elemento de acuerdo a las reglas para asignar los números de oxidación (tema tratado en la semana 4): : H+1 N+5 O-23 + H+12S-2 N+2 O -2 + S0 + H+12O-2 B) Revise que elementos cambian su número de oxidación N 5 N 2 El Nitrógeno GANO 3 electrones por lo tanto se REDUJO PERDIO 2 electrones por lo tanto se OXIDO S 2 S 0 El Azufre, El HNO3 es el agente oxidante, pues contiene al elemento que se redujo(N). El H2S, es el agente reductor, pues contiene al elemento que se oxidó (S). C) Coloque las unidades de reducción = 3 como coeficiente de la sustancia que contiene al elemento que se oxidó y como coeficiente de la sustancia que contiene al elemento que se redujo las unidades de oxidación = 2. Quedando así: 2 HNO3 + 3 H2S NO + S + H2O D) Con estos coeficientes, balancee en los productos a las sustancias que a los elementos que se oxidaron ó redujeron. Quedando así: contiene 2 HNO3 + 3 H2S 2 NO + 3 S + H2O Note, que el H2O, no posee aún coeficiente, pues ninguno de sus átomos experimentaron oxidación ó reducción, por lo tanto el coeficiente del agua lo debe colocar en base a los coeficientes ya determinados. Quedando así: 2 HNO3 + 3 H2S 2 NO + 3 S + 4 H2O La ecuación ya quedó balanceada: 2N 2N 3S 3S 6O6O 8H 8H 2/5 E) Para calcular el número total de ELECTRONES TRANSFERIDOS, puede usar al elemento oxidado ó al reducido y multiplicar el número de unidades de reducción ó de oxidación por el coeficiente final de ese elemento en la ecuación balanceada. Ej: 2 N+5 2 N+2 = 3 electrones ganados x 2 = 6 “electrones transferidos” 3 S-2 3 S 0 = 2 electrones perdidos x 3 = 6 “electrones transferidos” Note que si la ecuación está balanceada correctamente, ambos números dan igual, por lo tanto: TOTAL DE ELECTRONES TRASNFERIDOS: 6 eNOTA: Al finalizar de balancear la ecuación, revise que todos los coeficientes puedan simplificarse a números más pequeños. De ser así el número total de electrones transferidos, debe hacerse hasta que se simplificaron los coeficientes. Recomendaciones adicionales para balancear las reacciones Redox. 1. Debe balancearse primero a los elementos que se oxidaron ó redujeron, luego los Metales, No metales, y de ultimo al Hidrogeno y Oxígeno. 2. Al finalizar de balancear la ecuación, revise si todos los coeficientes pueden simplificarse a números más pequeños. De ser así el # total de electrones transferidos, debe hacerse hasta que se simplificaron los coeficientes. 3. Recuerde que al balancear una ecuación, NO debe cambiarse los subíndices de la fórmula, solo pueden modificarse ó colocarse coeficientes. I- Ejemplos: Balancee las siguientes ecuaciones y responda lo que se solicita. a) ELEMENTO QUE SE OXIDA b) ELEMENTO QUE SE OXIDA c) KMnO4 + ELEMENT O QUE SE REDUCE P + Na2SO3 + # ELECTRONES GANADOS HNO3 + H2O # ELECTRONES PERDIDOS H2O MnO2 AGENTE OXIDANTE H3PO4 + ELEMENTO QUE SE REDUCE # ELECTRONES GANADOS # ELECTRONES PERDIDOS K2SnO4 + Bi(OH)3 + Na2SO4 + AGENTE REDUCTOR H2SO4 + AGENTE OXIDANTE K2SnO3 + ELECTRONES TRASNFERIDOS COEFICIENTES QUE BALANCEAN LA ECUACIÓN NO AGENTE REDUCTOR Bi + KOH ELECTRONES TRASNFERIDOS COEFICIENTES QUE BALANCEAN LA ECUACIÓN H2O 3/5 ELEMENTO QUE SE OXIDA ELEMENT O QUE SE REDUCE d) Na2HAsO3 # ELECTRONES GANADOS + # ELECTRONES PERDIDOS KBrO3 + AGENTE OXIDANTE HCl AGENTE REDUCTOR H3AsO4 + ELECTRONES TRASNFERIDOS KBr + COEFICIENTES QUE BALANCEAN LA ECUACIÓN NaCl Nota: En éste caso al final debe simplificar los coeficientes, pues todos son divisibles entre dos. ELEMENTO QUE SE OXIDA e) ELEMENT O QUE SE REDUCE Bi2O3 + # ELECTRONES GANADOS # ELECTRONES PERDIDOS NaOH + NaClO AGENTE OXIDANTE NaBiO3 AGENTE REDUCTOR + NaCl ELECTRONES TRASNFERIDOS COEFICIENTES QUE BALANCEAN LA ECUACIÓN + H2O Nota: En este caso no deberá colocarse el coeficiente a uno de los reactivos, pues ya tiene en su fórmula un subíndice 2. ELEMENTO QUE SE OXIDA ELEMENT O QUE SE REDUCE f) Fe + CO2 ELEMENTO QUE SE OXIDA g) ELEMENTO QUE SE OXIDA ELEMENT O QUE SE REDUCE # ELECTRONES GANADOS # ELECTRONES PERDIDOS AGENTE OXIDANTE AGENTE REDUCTOR ELECTRONES TRASNFERIDOS COEFICIENTES QUE BALANCEAN LA ECUACIÓN AGENTE OXIDANTE AGENTE REDUCTOR ELECTRONES TRASNFERIDOS COEFICIENTES QUE BALANCEAN LA ECUACIÓN AGENTE REDUCTOR ELECTRONES TRASNFERIDOS COEFICIENTES QUE BALANCEAN LA ECUACIÓN Fe2O3 + CO # ELECTRONES GANADOS # ELECTRONES PERDIDOS KClO3 + Na2SnO2 KCl + Na2SnO3 ELEMENT O QUE SE REDUCE # ELECTRONES GANADOS # ELECTRONES PERDIDOS AGENTE OXIDANTE 4/5 II- Importancia de las reacciones Redox: a) Lea La Química y Salud “El smog y la salud” página 215 de su libro de texto y haga un resumen con los datos más importantes: b) Lea el tema “Oxidación y reducción en sistemas biológicos” página 219 y 220 de su libro de texto y haga un resumen con los datos más importantes: c) Lea el tema “Celdas de combustible: Energía limpia para el futuro” página 221 de su libro de texto y haga un resumen con los datos más importantes: 5/5