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Balanceo de ecuaciones de óxido-reducción

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by

Fernando Quimé

on 15 November 2012

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Transcript of Balanceo de ecuaciones de óxido-reducción

Balanceo de
ecuaciones
oxido-reducción LAS REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN EN DISOLUCIÓN ACUOSA A
A MENUDO SON COMPLEJAS, LO CUAL SIGNIFICA QUE PUEDE SER
DIFÍCIL BALANCEAR ESTAS ECUACIONES POR INSPECCIÓN SIMPLE.
EN ESTA SECCIÓN DISCUTIREMOS UNA TÉCNICA ESPECIAL PARA
BALANCEO DE ECUACIONES REDOX QUE OCURRE EN DISOLUCIÓN
ACUOSA. Semi-Reacción. Método de la Para las Reacciones oxido-reducción que ocurre en disolución acuosa, es útil separar las reacciones en dos semireacciones: una de oxidación y la otra de reducción , por ejemplo, consideremos la ecuación no balanceada para la reacción de oxido-reducción entre el ion Cerio (IV) y el ion Estaño (II)

Ce4+ (ac) + Sn2+ (ac) Ce3+ (ac) + Sn 4+ (ac) Esta Reacción puede separarse en una semireacción que incluya la sustancia que se reduce. Ce4+ (ac) Ce3+ (ac) Y otra que incluya la sustancia que se oxida.
Sn2+ (ac) Sn 4+ (ac) El procedimiento general consiste en balancear por separado las ecuaciones de las semireacciones y después sumarlas para obtener la ecuación balanceada total. Este método difiere levemente dependiendo de que la reacción tenga lugar en disolución ácida o basica. Metodo de la
semireacción en
disoluciones
Ácidas Escribe ecuaciones separadas para las semirreacciones de oxidación y reducción.

Para cada semirreacción,
Balance todos los elementos, excepto Hidrógeno y Oxígeno.
Balancea el oxigeno usando H2O.
Balancea el Hidrógeno usando H+
Balancea la carga usando electrones.

En caso necesario, multiplica una de las semirreacciones balanceadas, o ambas por un numero entero, para igualar el numero de electrones transferidos en las dos semirreacciones.

Suma de las semirreacciones y cancela las especies idénticas.

Verifica qie los elementos y las cargas están balanceadas. Ahora ilustraremos este método balanceado la ecuación para la reacción entre los iones permanganato y hierro (II) en disolución ácida:
MnO4- (ac) + Fe2+ (ac) Ácido Fe3+ (ac) + Mn2+ (ac) Esta reacción se emplea para analizar el contenido de hierro en mineral de hierro.
identifica y escribe ecuaciones para las semirreacciones. Los estados de oxidación para la semirreacción que incluye el ion permanganato demuestran que el manganeso se reduce: MnO4- Mn2+ +7 -2 (cada O) +2 Esta es la semirreacción de reducción. La
otra semirreacción incluye la oxidación de
hierro (II) a hierro (III) y es la
semirreacción de oxidación:
Fe2+ Fe3+ +2 +3 Una vez realizado el balance de carga se realiza el de masa con agua.
8 H+ +  5 e-  +  MnO4-  →  Mn+2 + 4 H2O
H2O2  →  2 H+  + 2 e-   + O2


Si se realiza la suma de las dos semi-reacciones:                                               .
16 H+ + 10 e- + 2 MnO4-  + 5 H2O2→ 2 Mn+2 + 8 H2O + 10 H+  + 10 e-   +5 O2

Simplificando se tiene:
6 H+ + 2 MnO4- + 5 H2O2  →  2 Mn+2 + 8 H2O + 5 O2 Para balancear las cargas se utiliza H+ porque el medio es ácido.

En la reacción de reducción se observa que la carga del lado de los reactivos es -6 y del lado de los productos es +2. Como se debe balancear con carga positiva se colocan los H+  del lado de los reactivos. En este caso 8 para que la carga total sea +2-
8 H+ +  5 e-  +  MnO4-  →  Mn+2

En la reacción de oxidación se tiene 0 del  lado de los reactivos y -2 en los productos por lo que se balancea de ese lado con 2 H+-
H2O2  →  2 H+  + 2 e-   + O2


El oxígeno del agua oxigenada ha pasado de -1 (número de oxidación del oxígeno en los peróxidos a 0 correspondiente al oxígeno elemental). Es decir que ha perdido un electrón por átomo de oxígeno. Esta es la reacción de oxidación.

H2O2  →  2 e-   + O2 Ejemplo

 
El permanganato pasa a Mn+2 y el agua oxigenada a O2

Variación de los números de oxidación
5 e-  +  MnO4-  →  Mn+2

El manganeso en el permanganato tiene número de oxidación +7 (x + (-2).4 = -1) y en el producto  +2, es decir que ha disminuido en 5 su número de oxidación lo que implica la ganancia de 5 electrones. Esta es la reacción de reducción. BALANCEO DE REACCIONES DE ÓXIDO-REDUCCION
(EN UN MEDIO ACIDO)
En medio ácido se agregan hidronios (cationes) (H+) y agua (H2O) a las semirreacciones para balancear la ecuación final.

Del lado de la ecuación que haga falta oxígeno se agregarán moléculas de agua, y del lado de la ecuación que hagan falta hidrógenos se agregarán hidronios. Reacciones de óxido reducción o redox: Son aquellas reacciones en las cuales los átomos experimentan cambios del número de oxidación. En ellas hay transferencia de electrones y el proceso de oxidación y reducción se presentan simultáneamente, un átomo se oxida y otro se reduce Oxido Reducción. Número de oxidación o estado de oxidación: es el número que se asigna a cada tipo de átomo de un elemento, un compuesto o ión, y que representa el número de electrones que ha ganado, perdido o compartido. Las reacciones de óxido-reducción comprenden la transferencia de electrones de un reactivo a otro, y en estos casos, el balanceo se efectúa aplicando procedimientos sistemáticos. Una característica muy especial de las reacciones de oxidación - reducción es que pueden tener lugar cuando los reactivos están en compartimientos separados, como las que ocurre en una pila o celda galvánica. El análisis del funcionamiento de una celda indica con bastante claridad que una reacción general de oxidación - reducción se puede separar en dos semirreacciones; Una característica muy especial de las reacciones de oxidación - reducción es que pueden tener lugar cuando los reactivos están en compartimientos separados, como las que ocurre en una pila o celda galvánica. El análisis del funcionamiento de una celda indica con bastante claridad que una reacción general de oxidación - reducción se puede separar en dos semirreacciones; esto se refiere, a las reacciones específicas que ocurren en las proximidades del cátodo y del ánodo de una celda, de manera independiente. Así por ejemplo, la siguiente tabla muestra los procesos de las semirreacciones: Toda reacción de oxidación - reducción, producida en cualquier circunstancia se puede dividir conceptualmente en semirreacciones. Las ventajas son:
El concepto de semireacción puede ayudar mucho a balancear la ecuaciones de oxidación - reducción.
Las semirreacciones son el marco utilizado para comparar la fuerza de los distintos agentes oxidantes y reductores. PARA FINALIZAR…. Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten en iones en solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrolitos fundidos y electrolitos sólidos. Electrolitos Electrolito fuerte: se disocia al 100% produciendo iones separados conduce fuertemente la corriente electrica
Electrolito débil: sólo un pequeño porcentaje de las moleculas disueltas produce iones conduce débilmente la corriente eléctrica
No electrolito: la sustancia disuelta no produce iones, no conduce la corriente eléctrica. Modelo de Arrhenius En el modelo de arrhenius lo escencial es que el ácido produce H+ y la base produce OH-
En el modelo de Bronsted-Lowry lo escencial es que el ácido es el donador de protones y la base la receptora Cuando se aplica un voltaje o diferencia de potencial en estas disoluciones, los iones empiezan a moverse atraídos por la carga de los electrodos y esa circulación de partículas con carga cierra el circuito eléctrico, a diferencia del movimiento de electrones que se presenta cuando un conductor sólido como el cobre conduce la corriente eléctrica.  Esta teoría incidió directamente en la explicación sobre la composición de ácidos y bases, que precisamente son electrolitos. Arrhenius planteó un modelo para explicarlos. Definió a los ácidos como sustancias químicas que contenían hidrógeno, y que disueltas en agua producían una concentración de iones hidrógeno o protones H+, mayor que la existente en el agua pura. Del mismo modo, Arrhenius definió una base como una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidroxilo, OH¯. 
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