1. UNIDAD TEMATICA N°1
CAMBIOS QUÍMICOS EN LA MATERIA
QUÍMICA II FIQ-302
TERCER AÑO DE FÍSICA QUÍMICA
OBJETIVO HOLÍSTICO:
Fortalecemos
honestidad
la
en
responsabilidad y
las/los estudiantes,
comprendiendo, valorando los cambios
químicos en la materia como, mediante
la investigación, análisis y reflexión y
resolución
fortalecer
de ejercicios, para
la formación integral del
futuro docente.
2. CAMBIOS QUÍMICOS EN LA
MATERIA
PRáCTICA
RECORDANDO ALGUNOS CONCEPTOS
¿QUÉ SON LAS REACCIONES QUIMICAS REDOX?
¿QUÉ ES OXIDACION Y REDUCCION?
BUENOS DIAS QUERIDAS Y QUERIDOS
ESTUDIANTES
3. BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS.
¿QUÉ SON LAS REACCIONES QUIMICAS REDOX?
Las reacciones de óxido-reducción, son reacciones químicas importantes que
están presentes en nuestro entorno. La mayoría de ellas nos sirven para generar
energía.
OXIDACIÓN
La oxidación tiene lugar cuando una especie química pierde electrones y en forma
simultánea, aumenta su número de oxidación. Por ejemplo, el calcio metálico (con
número de oxidación cero), se puede convertir en el ion calcio (con carga de 2+)
por la pérdida de dos electrones, según el esquema simbólico siguiente:
Ca0 Ca2+ + 2e-
REDUCCIÓN
La reducción ocurre cuando una especie química gana electrones y al mismo
tiempo disminuye su número de oxidación. Por ejemplo, el cloro atómico (con
número de oxidación cero) se convierte en el ion cloruro (con número de oxidación
y carga de 1–) por ganancia de un electrón, según el esquema simbólico siguiente:
TEORIA
4. Para más facilidad se puede construir una escala numérica del número de
oxidación y seguir el cambio electrónico del proceso redox por el aumento o
disminución del número de oxidación:
CONCEPTOS DE AGENTE OXIDANTE Y AGENTE REDUCTOR
AGENTE OXIDANTE
Es la especie química que un proceso redox acepta electrones y, por tanto, se
reduce en dicho proceso. Por ejemplo, cuando se hacen reaccionar cloro
elemental con calcio:
Ca0
+ Cl2
0
CaCl2
El cloro es el agente oxidante
5. 2
AGENTE REDUCTOR
Es la especie química que un proceso redox pierde electrones y, por tanto, se
oxida en dicho proceso (aumenta su número de oxidación). Por ejemplo, cuando
se hacen reaccionar cloro elemental con calcio:
Ca0 + Cl 0
CaCl2
El calcio es el agente reductor
BALANCEO DE REACCIONES QUÍMICAS
Existen varios métodos para el balanceo de reacciones, estudiaremos los
siguientes:
1.Metodo de cambio de numero de oxidación.
2. Método ion electrón
Medio acido.
Medio básico.
3. Coeficientes Inderminados
BALANCEO DE REACCIONES REDOX POR EL MÉTODO DEL CAMBIO DEL
NÚMERO DE OXIDACIÓN
Como su nombre lo indica, este método de balanceo se basa en los cambios de
los números de oxidación de las especies que reaccionan. A continuación se
describen los pasos de este método de balanceo:
1. Escribir la ecuación de la reacción es decir escribir correctamente las
sustancias reaccionantes y los productos.
2. Asignar el número de oxidación a los átomos en ambos lados de la
ecuación (aplicar la reglas de asignación del número de oxidación).
6. 4
3. Identificar los átomos que se oxidan y los que se reducen.
4. Colocar el número de electrones cedidos o ganados por cada átomo.
5. Intercambiar los números de electrones (los electrones ganados deben
ser igual a los electrones perdidos).
6. Completar el ajuste de la ecuacion por simple tanteo y en base a los
coefientes hallados.
Ejemplo
Permanganato de potasio mas sulfito de potasio mas agua da como resultado
sulfato de potasio mas Dioxido de manganeso mas hidroxido de potasio.
1. KMnO4 + K2SO3 + H2O K2SO4 + MnO2 + KOH
2. K1+
Mn7+
O 2-
+ K2S4+
O3 + H2O K2
1+
S6+
O4 + Mn2+
O2 +
KOH
3. Mn7+
+ 3e Mn2+
2
S4+
- 2e S6+
3
4. 2 Mn7+
+ 6e 2 Mn2+
3 S4+
-6e 3 S6+
5. 2KMnO4 +3 K2SO3 + H2O 3K2SO4 +2 MnO2 + 2 KOH
BALANCEO DE REACCIONES REDOX POR EL MÉTODO ION ELECTRON
Este método de balanceo de reacciones redox resulta más adecuado porque en el
proceso se emplean las especies químicas que tienen existencia real. Por
ejemplo. El KMnO4 se compone de los iones K+
y MnO4
1-
dos iones que tienen
existencia real. En el ejemplo de balanceo que se describirá en seguida, el ion
MnO4
1-
se usa como tal, ya que en el medio acuoso donde ocurre esta reacción el
Mn7+
sólo puede encontrarse como ion permanganato, MnO4
1-.
7. 3 3
3
3
3
a) REACCIONES QUE OCURREN EN MEDIO ÁCIDO
Ejemplo
I2 + HNO3 HIO3 + NO + H2O (Molecular)
Se pasa a forma iónica;
I2 + H+
NO -
H+
lO -
+ NO + H2O (Iónica)
Se escribe por separado semi ecuaciones iónicas parciales del agente oxidante y
el agente reductor.
I2 lO -
NO3
-
NO
Igualar las dos semi ecuaciones tanto eléctricamente como atómicamente
I2 + 6H2O 2lO3
-
+ 12 H+
+ 10e
NO -
+ 4H+
+3e NO + 2 H2O
Igualar el número de e - perdidos por el agente reductor, con los e ganados por el
agente oxidante, multiplicando las ecuaciones parciales por los números hallados
. I2 + 6H2O 2lO3
-
+ 12 H+
+10e 3
NO -
+ 4H+
+3e NO + 2 H2O 1
0
3 I2 + 18 H2O 6 IO3
-
+ 36H+
+ 30 e
8. 3
3
3
3
3
3
10NO -
+ 40 H+
+ 30 e 10 NO + 20 H2O
Se suman las dos medias reacciones cancelando cualquier cantidad
de e , H+ o H2O que aparezca en ambos lados, con lo cual se
obtendrá la ecuación finalmente balanceada.
3 I2 + 18 H2O 6 IO -
+ 36H+
+ 30 e
10 NO -
+ 40 H+
+ 30 e 10 NO + 20 H2O
finalmente
3I2 + 10NO3- + 4H+ 6IO -
+ 10NO + 2H2O
3I2 + 10HNO3 6HIO3 + 10NO + 2H2O
b) REACCIONES QUE OCURREN EN MEDIO BASICO
Ejemplo
Bi2O3 + KOH + K ClO KBiO3 + K Cl + H2O
Ecuación iónica
Bi2O3 + K+
OH-
+ K+
ClO-
K+
BiO -
+ K+
Cl -
+ H2O
Bi2O3 + 6OH-
2 BiO -
+ 3H2O +4e 1
ClO-
+ H2O + 2e Cl -
+ 2OH-
2
Bi2O3 + 6OH-
2 BiO3
-
+ 3H2O +4e
2 ClO-
+ 2 H2O + 4e 2 Cl -
+ 4OH-
9. 3
Finalmente
Bi2O3 + 2OH-
2 BiO -
+ H2O
2 ClO-
2 Cl -
Bi2O3 + 2KOH + 2 K ClO 2KBiO3 + 2K Cl + H2O
METODO DE IGUALACION DE COEFICIENTES INDERMINADOS O
ALGEBRAICO
Este método es un proceso matemático que consistente en asignar literales a
cada una de las sustancias o elementos químicos, crear ecuaciones en función de
los átomos y al resolver las ecuaciones, determinar el valor de los coeficientes.
Ejemplo
1. Escribir correctamente la reacción química
HBr + Fe FeBr3 + H2
2. Asignar una variable a cada una de las sustancias que intervienen en la
reacción.
3. a HBr + b Fe c FeBr3 + d H2
4. Formar una ecuación con cada uno de los elementos, obteniéndose asi un
sistema de ecuaciones indeterminadas.
H) a = 2d 1
Br) a = 3c 2
Fe) b = c 3
5. Resolver el sistema de ecuaciones:
Asignando el valor Sea d = 1
entonces a = 2,
c = 2/3 y b = 2/3
10. VALORACION
Como se mencionó al comienzo, los procesos de oxidación-reducción
tienen que ver con situaciones que todos vemos a diario, una de ellas es la
corrosión del hierro, material estructural de amplio uso. Una de las
consecuencias más serias de la corrosión sucede cuando afecta nuestras
vidas en el desarrollo cotidiano. Por ejemplo, en un puente de una avenida o
carretera puede ocurrir la corrosión de la varilla de acero de refuerzo del
concreto, la que puede fracturarse y, consecuentemente, provocar la falla de
alguna sección. Estos efectos podrían dañar construcciones, edificios,
parques y otros, y además implicarían una reparación costosa.
Multiplicando todos los valores por 3 obtenemos los siguientes coeficientes:
a = 6, b = 2, c = 2 y d = 3.
Por tanto, la ecuación ajustada será:
6 HBr +2 Fe 2 FeBr3 + 3 H2
Reflexionamos sobre la importancia de reacciones redox en el diario vivir.
11. Aplicamos lo aprendido:
Igualar las siguientes reacciones químicas por el método CAMBIO DEL NÚMERO
DE OXIDACIÓN.
1. OXIDO PLUMBICO MAS ANTIMONIO MAS HIDROXIDO DE POTASIO DA
IGUAL OXIDO PLUMBOSO MAS META ANTIMONITO DE POTASIO MAS
AGUA.
2. TRISULFURO DE DIARSÉNICO MAS ACIDO PERCLORICO MAS AGUA
DA COMO RESULTADO ACIDO ORTO ARSENICO MAS ACIDO
CLORHIDRICO MAS ACIDO SULFURICO.
3. CLORURO DE SODIO MAS DIOXIDO DE MANGANESO MAS ACIDO
SULFURICO DA COMO RESULTADO SULFATO ACIDO DE SODIO MAS
SULAFATO MANGANOSO MAS CLORO MOLECULAR MAS AGUA.
Igualar las siguientes reacciones químicas por el método ION ELECTRON
4. CROMATO DE CALCIO + ÁCIDO CLORHÍDRICO → CLORURO DE
CALCIO + CLORO MOLECULAR + CLORURO CROMOSO + AGUA
5. CLORURO COBALTOSO + HIDRÓXIDO DE POTASIO + CLORATO DE
POTASIO → ÓXIDO COBÁLTICO + CLORURO DE POTASIO + AGUA
6. TELURATO DE SODIO + IODURO DE SODIO + ÁCIDO CLORHÍDRICO →
CLORURO DE SODIO + TELURO + YODO MOLECULAR + AGUA.
Igualar las siguientes reacciones químicas por el método de COEFICIENTES
INDETERMINADOS OALGEBRAICO
7. NITRATO DE POTASIO + CARBONO → CARBONATO DE POTASIO +
ANHÍDRIDO CARBÓNICO + NITRÓGENO MOLECULAR.
Iguala la siguiente reacción química por los tres métodos estudiados (CAMBIO
DEL NÚMERO DE OXIDACIÓN, ION ELECTRON y COEFICIENTES
INDETERMINADOS OALGEBRAICO)
PRODUCCION
12. 8. YODURO CRÓMICO + HIDRÓXIDO DE POTASIO + CLORO
MOLECULAR DA COMO RESULTADO CROMATO DE POTASIO +
PERYODATO DE POTASIO + CLORURO DE POTASIO + AGUA
BIBLIOGRAFIA
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Río Usumacinta 821 Col. Industrial Bravo Culiacán de Rosales, Sinaloa, México.
Chang Raymond ,College Williams (2008) Química. Editores Mcgraw-Hill México
Séptima edición
Rosenberg J.L. y Epstein L.L. (1998), "Química General", México, Mc Graw Hill.
Slabaugh W.H. y Parsons D. (1998), "Química General", Interamericana, Mc Graw
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Soria Limachi Tito A. (2004), "La Ciencia de la Química" Tomos I y II, La Paz-
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Imprenta Jewel.
