Danessa Yuleyse Vanegas De La Cruz - 138IL3 Balanceo de ecuaciones quimica por el método redox

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Guia de Trabajo
Unidad IV. Termodinámica. Equilibrio Químico
Óxido-Reducción: Balanceo por Método Rédox.
Indicador de Logro P3
Analiza, balancea e interpreta reacciones químicas de análisis, síntesis, sustitución, doble
sustitución.
I-Responde correctamente los siguientes conceptos.
1- Reacción Óxido-reducción
Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente como
reacción rédox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los
reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación
2- Oxidación. Ej.
La oxidación es el proceso por el cual un átomo, ion o molécula aumenta su estado de
oxidación. Es habitual asociar este cambio con lo que se conoce como el proceso de
pérdida de electrones: los electrones, sin embargo, no se pierden a través de una
generación espontánea sino que se transfieren de un elemento a otro.
ejemplo:
Un clavo que comenzó a cambiar de color y de textura.
3- reducción. Ej.
La reducción es toda aquella reacción química donde los átomos de uno de
los reactivos termina ganando electrones; lo que también puede verse de
esta manera: se reduce su vacancia o “incomodidad” electrónica. Un átomo
gana electrones cuando una especie los dona; es decir, se oxida.
Ejemplos
https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica
https://es.wikipedia.org/wiki/Electrones_de_valencia
https://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3n
https://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-oxidacion/
https://www.ejemplos.co/100-ejemplos-de-atomos/
https://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-enlace-ionico/
Reducción en química orgánica
El ejemplo del CF4 y CH4 refleja lo que acontece en las reacciones orgánicas,
donde la reducción de la carga parcial de un átomo se considera como una
ganancia electrónica. Esto se aplica mucho al momento de considerar la
reducción de grupos funcionales oxigenados.
Por ejemplo, considérese los grupos ROH, RCHO y COOH. El primero
corresponde a los alcoholes, donde el carbono se enlaza con el oxígeno
(C-OH); el segundo es el grupo aldehído, donde el carbono forma doble
enlace con el oxígeno y además está enlazado a un hidrógeno (C=O-H); y el
tercero es el grupo carboxilo.
En el grupo carboxilo, el carbono forma un doble enlace con un O, y un
enlace simple con otro O (HO-C=O).
Por lo tanto, ocurre una reducción si se transforma un ácido carboxílico en un
alcohol:
RCOOH => ROH
Extracción de metales
La reducción química es sumamente importante en los procesos de
extracción de metales a partir de sus minerales. Algunas de las reacciones
son:
HgS + O2 => Hg + SO2
El sulfuro de mercurio se reduce a mercurio metálico.
https://www.lifeder.com/acido-carboxilico/
Cu2S + O2 => 2Cu + SO2
Se reduce el sulfuro de cobre a cobre metálico.
2ZnS + 3O2 => 2ZnO + 2SO2
ZnO + C => Zn + CO (noten la transferencia del O)
El sulfuro de zinc se reduce primero a su monóxido y luego a su forma
metálica.
Fe2O3 + 3CO => 2Fe + 3CO2
El óxido férrico se reduce a hierro metálico.
WO3 + 3H2 => W + 3H2O
Y el trióxido de tungsteno se reduce a tungsteno metálico.
A manera de ejercicio se puede determinar el número de oxidación del metal
antes de ser reducido.
4- Agente oxidante. Ej.
Un agente oxidante es una sustancia química que tiene la capacidad de
sustraer electrones de otra sustancia (agente reductor) que los dona o
pierde. También se conoce como agente oxidante a aquel elemento o
compuesto que traspasa átomos electronegativos a otra sustancia.
Ejemplos de reacciones con agentes oxidantes
En algunas reacciones de óxido-reducción es más fácil visualizar la
transferencia de electrones que en las demás. A continuación se explicarán
algunos de los ejemplos más representativos:
Ejemplo 1
La reacción de descomposición del óxido de mercurio:
2HgO(s) → 2Hg(l) + O2(g)
En esta reacción se distingue al mercurio (agente oxidante) como el receptor
de los electrones del oxígeno (agente reductor), descomponiéndose en
mercurio líquido y oxígeno gaseoso al calentarse.
Ejemplo 2
Otra reacción que ejemplifica la oxidación es la del azufre quemándose en
presencia de oxígeno para formar dióxido de azufre:
S(s) + O2(g) → SO2(g)
Aquí se puede observar que la molécula de oxígeno se oxida (agente
reductor), mientras el azufre elemental se reduce (agente oxidante).
Ejemplo 3
Finalmente, la reacción de combustión del propano (utilizado en el gas para
calefacción y cocina):
C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 2H2O(l)
En esta fórmula se puede observar la reducción del oxígeno (agente
oxidante).
5- Agente reductor. Ej.
Un agente reductor es aquel que cede electrones a un agente oxidante. Existe una
reacción química conocida como reacción de reducción-oxidación, en la que se da
una transferencia de electrones.
Ejemplos deReductores:
Son ejemplos de reductores los siguientes:
● El carbón y sus derivados hidrocarburos (metano, propano, butano, gasolina,
compuestos orgánicos como los carbohidratos o grasas...) Por ejemplo en la
combustión de la glucosa en las células el organismo:
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 (traído a las células por los glóbulos rojos) → 6CO2
+ 6H2O
En esta reacción el carbono pasa de estado de oxidación 0 a + 4
oxidándose → actúa como reductor
● Monóxido de carbono (CO), es empleado como reductor en metalurgia para eliminar
los óxidos de los metales en los altos hornos.
● El aluminio, empleado en metalurgia para obtener metales como el calcio o el litio
difícilmente extraíbles.
● No metales oxidables como el azufre o el fósforo.
● Materiales con presencia de celulosa como tejidos, maderas, papel...
● La mayoría de los metales son reductores como el hierro que es oxidado por el
oxígeno
● Los metales alcalinos son especialmente reductores como el sodio, litio, potasio,
rubidio...
● Ácido Fórmico (HCOOH)
● Hidruros
● Azúcares (son oxidados por el oxígeno a una temperatura suficiente produciendo su
combustión).
Por otra parte, son ejemplos de agentes oxidantes los siguientes:
● El oxidante más importante es el oxígeno (de ahí el nombre) ya que participa en la
mayoría de reacciones de oxidación-reducción como en el caso de las reacciones de
combustión: Combustible (reductor) + O2 (oxidante) → H2O + CO2 + energía
● Los compuestos derivados del cloro: Hipocloritos (NaClO, Ca(ClO)2, CH3ClO...),
Cloritos (NaClO2...), Cloratos (KClO3...), Percloratos (KClO4, NaClO4, NH4ClO4...)
● Peróxidos: son agentes muy oxidantes: H2O2, Na2O2,K2O2,Peróxidos orgánicos...
●
● Halógenos: Flúor, Cloro, Bromo, Yodo...
6- Valencia
La valencia es el número de electrones que le faltan o debe ceder un elemento químico para
completar su último nivel de energía. Estos electrones son los que pone en juego durante una
reacción química o para establecer un enlace químico con otro elemento. Hay elementos con
más de una valencia, por ello fue reemplazado este concepto con el de números de oxidación
que finalmente representa lo mismo. A través del siglo XX, el concepto de valencia ha
evolucionado en un amplio rango de aproximaciones para describir el enlace químico,
incluyendo la estructura de Lewis (1916), la teoría del enlace de valencia (1927), la teoría de los
orbitales moleculares (1928), la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia
(1958) y todos los métodos avanzados de química cuántica.
7- Número de oxidación
El número de oxidación es un número entero que representa el número de
electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado.
El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte
con un átomo que tenga tendencia a captarlos.
8 -Ley en que se basa el balanceo de una ecuación química
Balancear una ecuación química es igualar el número y clase de átomos, iones o moléculas
reactantes con los productos, con la finalidad de cumplir la ley de conservación de la masa.
Para conseguir esta igualdad se utilizan los coeficientes estequiométricos, que son números
grandes que se colocan delante de los símbolos o fórmulas para indicar la cantidadde elementos
o compuestos que intervienen en la reacción química. No deben confundirse con los subíndices
que se colocan en los símbolos o fórmulas químicas, ya que estos indican el número de átomos
que conforman la sustancia. Si se modifican los coeficientes, cambian las cantidades de la
sustancia, pero si se modifican los subíndices, se originan sustancias diferentes.
http://www.quimicas.net/2015/07/agua-oxigenada-peroxido-de-hidrogeno.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa
https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica
https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_qu%C3%ADmico
https://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_de_Lewis
https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_enlace_de_valencia
https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_los_orbitales_moleculares
https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_los_orbitales_moleculares
https://es.wikipedia.org/wiki/TREPEV
https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_cu%C3%A1ntica
https://www.monografias.com/Quimica/index.shtml
https://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml
https://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml
https://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml
https://www.monografias.com/trabajos/discriminacion/discriminacion.shtml
https://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtml
Para balancear una ecuación química, se debe considerar lo siguiente:
• Conocer las sustancias reaccionantes y productos.
• Los subíndices indican la cantidad del átomo indicado en la molécula.
• Los coeficientes afectan a toda la sustancia que preceden.
• El hidrógeno y el oxígeno se equilibran al final, porque generalmente forman agua (sustancia de
relleno). Esto no altera la ecuación, porque toda reacción se realiza en solución acuosa o produce
sustancias que contienen agua de cristalización.
Ej. :
2 H2SO4
Significa:
Hay dos moléculas de ácido sulfúrico ( o dos moles)
En cada molécula hay dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno.
II-Establezca las siguientes diferencias entre:
1-reducción y oxidación
La oxidación es una reacción donde un átomo, ión o molécula pierde
electrones mientras que la reducción corresponde a la ganancia de
electrones de un átomo, ión o molécula. Tanto la oxidación como la
reducción dependen del cambio del estado de oxidación del átomo, esto
es, de la diferencia de la carga del átomo en una reacción.
Las reacciones de oxidación y de reducción siempre ocurren
simultáneamente por lo que generalmente se conocen como reacciones de
oxido-reducción o reacciones redox. Por ejemplo, la combustión y la
corrosión son reacciones de oxido-reducción
2- Valencia y número de oxidación
La valencia son los electrones que ese átomo pone en juego en un enlace. Son los electrones
que se ganan, pierden o comparten. La valencia a diferencia del número de oxidación, no
tiene signo.
El número de oxidación tiene signo porque considera a las uniones como iónicas por lo tanto
es positivo si el átomo pierde electrones o los comparte con un átomo que tenga tendencia a
ganarlos ( más electronegativo). Es negativo si el átomo gana electrones o los comparte con
otro que tenga menor electronegatividad.
https://www.monografias.com/trabajos/atomo/atomo.shtml
https://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml
https://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtml
https://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml
En el caso del ejemplo, los dos átomos (calcio y oxígeno) tienen valencia 2, pero el número
de oxidación del calcio es +2 (pierde electrones) y el del oxígeno -2 (gana 2 electrones).
III-Nombre la reglas para calcular el número de oxidación.
A continuación tienes las normas que se aplican para la determinación del número
de oxidación de los átomos de un compuesto. Recuerda que el número de oxidación
es necesario para determinar, en una reacción de oxidación reducción, qué
elemento se está oxidando (semirreacción de oxidación) y qué elemento se está
reduciendo (semirreacción de reducción).
El número de oxidación de un elemento libre es cero. Por ejemplo los metales no
disueltos (Cu, Zn, Al…) o los gases diatómicos (O2, Cl2, F2…).
En los iones de un único átomo, el estado de oxidación o número de oxidación de
dicho átomo coincide con la carga del ión. Por ejemplo, en el caso de los alcalinos
catiónicos el estado de oxidación es +1 (Li+, Na+, K+…) y en el caso de los
alcalinotérreos +2 (Ca+2, Mg+2…). Del mismo modo será para los demás metales,
por ejemplo, en el Fe(II) el estado de oxidación es +2 y en el Fe(III) +3.
El número de oxidación del flúor, F, es siempre -1, por ser el átomo más
electronegativo que existe.
El número de oxidación del oxígeno es siempre -2, con dos excepciones:
Cuando el oxígeno se combina con flúor, su número de oxidación es +2.
Cuando el oxígeno se halla formando un peróxido, como el peróxido de hidrógeno o
agua oxigenada, H2O2, su número de oxidación es -1.
El número de oxidación del hidrógeno es siempre +1, excepto en los hidruros
metálicos que es -1 (por ejemplo hidruro sódico, HNa).
Algunos elementos tienen distinto estado de oxidación en función del compuesto
que están formando. Por ejemplo, el estado de oxidación del nitrógeno en el
monóxido de nitrógeno, NO, es +2, mientras que el estado de oxidación del
nitrógeno en el dióxido de nitrógeno, NO2, es +4.
La suma algebraica de los números de oxidación de los elementos de un compuesto
ha de ser igual a su carga, es decir:
Si es un compuesto neutro, la suma algebraica de sus números de oxidación será
cero.
Si es un catión o un anión será igual a la carga del ión. Por ejemplo, en el caso del
anión perclorato, ClO3–, la suma algebraica de los números de oxidación será -1.
En este caso, el oxígeno tiene estado de oxidación -2, por lo que (-2)·3 = -6. De este
modo, para que la suma algebraica sea -1, el estado de oxidación del cloro ha de
ser +5.
IV- Nombra las reglas o pasos para balancear una ecuación por el
método rédox
PASOS Y REGLAS PARA BALANCEAR ECUACIONES
QUIMICAS
PASOS PARA BALANCEAR POR EL MÉTODO DE REDOX
1.- Verificar que la ecuación este bien escrita y completa.
2.- Colocar los números de oxidación en cada uno de los elementos.
3.- Observar que números de oxidación cambiaron (un elemento se oxida y uno
se reduce).
4.- Escribir la diferencia de números de oxidación de un mismo elemento.
5.- Multiplicar la diferencia de números de oxidación por los subíndices
correspondientes de cada elemento.
6.- Cruzar los resultados
7.- Colocar los resultados como coeficientes en el lugar correspondiente.
8.-Completar el balanceo por tanteo.
9.- Verifica la cantidad de átomos en cada miembro de la ecuación.
10.-En caso de que todos los coeficientes sean divisibles se reducen a su
mínima expresión.
REGLAS PARA BALANCEO POR EL MÉTODO DE ÓXIDO-REDUCCIÓN
1. Todos los elementos libres que no formen compuesto, tendrán valencia cero
2. El hidrógeno tendrá valencia de +1 excepto en hidruros con -1
3. El oxígeno tendrá valencia de 2- excepto en los peróxidos con -1
4. Los alcalinos tienen en sus compuestos oxidación +1
5. Los alcalinotérreos tienen en sus compuestos oxidación +2
6. Los alógenos tienen en sus compuestos con aluros oxidación -1
7. La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto
es igual a la carga de los compuestos
8. Si algún átomo se oxida su número de oxidación aumenta y cuando un
átomo se reduce, su número de oxidación disminuye