Las reacciones de oxidación-reducción involucran la transferencia de electrones entre especies químicas. La oxidación implica la pérdida de electrones y un aumento en el estado de oxidación, mientras que la reducción implica la ganancia de electrones y una disminución en el estado de oxidación. Para balancear reacciones redox, se igualan los electrones ganados y perdidos entre los agentes oxidantes y reductores.
1. REACCIONES DE OXIDACIÓN REDUCCIÓN
OXIDACION REDUCCIÓN
La oxidación es un cambio químico en el que un átomo o grupo de átomos
pierden electrones o bien es la reacción en la que un átomo aumenta su
número de oxidación. La reducción es un cambio químico en el cual un
átomo o grupo de átomos ganan electrones, o también es la reacción en la que
un átomo disminuye su número de oxidación.
La oxidación y la reducción siempre ocurren simultáneamente ya que el
número de electrones perdidos en la oxidación debe ser igual al número de
electrones ganados en la reducción
Oxidante es la especie química que captando electrones (aumentando su carga
negativa o disminuyendo su carga positiva) consigue la oxidación de otra.
2. Reductor es la especie química que cediendo electrones(aumentando su carga
positiva o disminuyendo su carga negativa) produce la reducción de otra.
El oxidante se reduce y el reductor se oxida por lo que las reacciones redox
transcurren entre pares conjugados de oxidación-reducción.
ESTADOS DE OXIDACIÓN
Se define número de oxidación o estado de oxidación de un elemento en un
compuesto, como la carga que tendría un átomo de ese elemento si el
compuesto del que forma parte estuviese constituido por iones.
Las reglas básicas para asignar estado de oxidación son las siguientes.
1. El número de oxidación de un elemento libre es cero, tanto si es
atómico como molecular (Fe, H 2 ,Cl2 etc.)
2. En los iones simples (iones de un solo átomo el # de oxidación = a la
carga del ión) por ejemplo Al+3
,,Fe a veces tiene # de oxidación de +2
y +3
3. El hidrógeno y los elementos del grupo IA de la tabla periódica
tienen # de oxidación de +1 Ejem. H+1
, Li +1
, Na+1
, Rb+1
etc. El
hidrógeno trabaja con –1 en el caso de hidruros metálicos ejem. Na +1
H-1
3. 4. Los elementos del grupo IIA el # de oxidación es de +2 ejemplo Ca .
Mg++
, Sr ++
, Ba++ etc.
5. En la mayor parte de los compuestos que contienen oxígeno el # de
oxidación de este compusto es –2. Existen sus excepciones como en el
caso de los peróxidos que es –1 H2O2 , en los superóxidos es –1/2 y en
sus combinaciones con el flúor es +2 y +1.
6. Los halógenos (F,-1
Cl-1
, Br-1
, I-1
) cuando no están combinados con el
oxígeno tienen # de oxidación X-1
.
7. La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos
que forman una molécula neutra es cero. Si se trata de un ión, la suma
es igual a la carga del ión.
BALANCEO DE REACCIONES REDOX POR EL MÉTODO DE
OXIDACIÓN-REDUCCIÓN
Este método se basa en que el aumento total en el número de oxidación de los
átomos que se oxidan ha de ser igual a la disminución total de los números de
oxidación de los átomos que se reducen, por tanto el número de electrones que
se ganan o se pierden debe ser el mismo.
4. Los pasos a seguir son:
1. Escribir la ecuación completa colocando arriba de cada átomo, las
valencias con que están unidas.
2. Se separan los elementos oxidados y reducidos indicando el # de
electrones ganados o perdidos en cada caso. Para obtener el # de
electrones ganados o perdidos debemos balancear cada ecuación e
igualar cargas
3. El # de electrones perdidos por el agente reductor debe ser igual al #
de electrones ganados por el agente oxidante. Por lo tanto se tiene que
igualar el # de electrones ganados y perdidos.
4. Se procede a colocar los coeficientes en los sitios de la reacción
correspondiente
5. La ecuación aún no esta balanceada , se hacen los ajustes necesarios.
Ejemplo
2222 ClOHMnClHClMnO ++→+
Oxidado (pierde electrones) Reducido ( gana electrones)
2
01
2 ClCl →− 24 ++
→ MnMn
17. 47
8248 +−+
→+ MneMn
OHKOHMnOKNONHKMnO 22334 258338 +++→+
Balanceo de ecuaciones redox
Método del ión electrón (Método media reacción)
Se separa en medias reacciones que se balancean y suman por separado, es
mas complicado que el de oxidación-reducción pero se apega mas a la
realidad.
Para reacciones redox en soluciones acuosas
Método del ión electrón. Reconoce no solo un elemento sufre un cambio sino
de molécula o ión completo
Las reglas para balancear ecuaciones son un poco diferentes en solución ácida
H+
que en solución básica OH-
ambos casos se toman por separado.
Balanceo de una ecuación en solución acuosa ácida
OHClCrHClOCr acacacac 22
312
72 +→++ ++−−
1.- Separe la molécula o ión que contenga un elemento que ha sido oxidado o
reducido y el producto que contenga el elemento que cambio. Si es necesario
calcule los estados de oxidación de cada elemento hasta que sea posible
18. reconocer las especies que cambiaron. En realidad no es necesario conocer el
estado de oxidación.
32
72
+−
→ CrOCr
2.-Si es necesario balancee el elemento que sufre un cambio en el estado de
oxidación. En este caso es el cromo
32
72 2 +−
→ CrOCr
3.-Balancee los oxígenos, agregando agua del lado contrario de las H2O( Un
agua por cada oxígeno requerido)
OHCrOCr 2
32
72 72 +→ +−
4.-Balancee los hidrógenos agregando H+
al lado contrario de las aguas ( 2 H+
por cada agua agregado). Observe que el H y el O no han sufrido cambio en
su estado de oxidación
OHCrOCrH 2
32
72 7214 +→+ +−+
.
5.-Los elementos en la media reacción están ahora balanceados: Revise para
estar seguro. La carga de ambos lados de la media reacción debe de estar
balanceada. Para hacer esto agregue el número apropiado de electrones al
lado mas positivo. La carga total a la izquierda es
19. (14 x +1) + (-2) = +12. La carga total a la derecha es ( 2 x +3 ) = +6
agregando 6 electrones a la izquierda. Las cargas se balancean a ambos lados
y la media reacción queda balanceada.
OHCrOCrHe 2
32
72 72146 +→++ +−+−
6.-Repita el mismo procedimiento para la otra media reacción.
−−
+→ eClCl 22 2
7.-Las dos medias reacciones se suman de modo que los electrones se
cancelan( los electrones ganados son igual a los electrones perdidos) observe
que el proceso de oxidación se multiplica por 3 ya que se necesitan 6
electrones para el proceso de reducción.
3)22( 2
−−
+→ eClCl
−
−
+→ eClCl 636 2
8.- La adición da como resultado la ecuación iónica balanceada
OHCrOCre 2
32
72 72146 +→++ +−+−
−−
+→ eClCl 636 2
22
3
72 372614 ClOHCrOCrClH ++→++ +−+
Balancear las siguientes reacciones químicas en medio ácido
26. 15.- ++−
+→+ 4
2
3 NHZnNOZn
2)3108( 243 OHNHNOHe +→++
+−+−
8)2( 2 −+
+→ eZnZn
OHNHNOHe 243 6222016 +→++
+−+−
−+
+→ eZnZn 1688 2
2
243 8628220 ++−+
++→++ ZnOHNHZnNOOH
Etapas adicionales para balancear ecuaciones de oxidación-reducción en
solución básica empiece a balancear la ecuación como si fuera una
reacción en medio ácido y entonces agregue las etapas siguientes:
5.-Observe el número de iones H+
en la ecuación. Adicione este número de
iones OH-
en ambos lados de la ecuación
6.-Simplifique la ecuación notando que los iones H+
reaccionen con los
iones OH-
para dar agua. Cancele cualesquiera que sean las moléculas de
agua que se hallen, en ambos lados de esta última y reduzca esta última a
los términos mas simples.
27. Balancear la ecuación siguiente por el método de semirreacción (Solución
básica)
−−−
+→+ 42
2
34 SOMnOSOMnO
Complete y balancee esta ecuación como si estuviera en medio ácido
2)243( 224 OHMnOMnOHe +→++
−+−
3)22(
2
4
2
32
−+−−
++→+ eHSOSOOH
OHMnOMnOHe 224 42286 +→++
−+−
−+−−
++→+ eHSOSOOH 66333
2
4
2
32
2
422
2
34 32322
−−−+
++→++ SOOHMnOSOMnOH
Al seguir las etapas 5 se adicionan 2 iones −
OH a ambos lados de la
ecuación
−−−−+−
+++→+++ OHSOOHMnOSOMnOHOH 2323222
2
422
2
34
Se reemplazan 2 iones +
H mas 2 iones −
OH por dos moléculas de agua en
el lado izquierdo, entonces cancele una de estas con el agua del lado
derecho
OHSOMnOSOMnOOH 23232
2
42
2
342 ++→++
−−−