Números de oxidación
Las reacciones de oxidación-reducción, o reacciones redox, son reacciones en las que un reactante se oxida y otro se reduce simultáneamente. Este módulo muestra cómo equilibrar varias ecuaciones redox.
El primer paso para equilibrar cualquier reacción redox es determinar si es o no una reacción de oxidación-reducción. Esto requiere que una y típicamente más especies cambien de estado de oxidación durante la reacción. Para mantener la neutralidad de la carga en la muestra, la reacción redox implicará un componente de reducción y otro de oxidación. A menudo se separan en dos semirreacciones hipotéticas independientes para ayudar a comprender la reacción. Esto requiere identificar qué elemento se oxida y qué elemento se reduce. Por ejemplo, considere esta reacción:
El estado de oxidación del cobre en el lado izquierdo es 0 porque es un elemento en sí mismo. El estado de oxidación del cobre en el lado derecho de la ecuación es +2. El cobre en esta media reacción se oxida a medida que los estados de oxidación aumentan de 0 en \ce{Cu}\} a +2 en \ce{Cu^{2+}\}. Consideremos ahora los átomos de plata
Reacciones redox neutras
¿Tiene una ecuación redox que no sabe cómo equilibrar? Además de equilibrar la ecuación en cuestión, estos programas también le darán una visión detallada de todo el proceso de equilibrado con el método elegido.
En el método del ion-electrón (también llamado método de la media reacción), la ecuación redox se separa en dos medias ecuaciones: una de oxidación y otra de reducción. Cada una de estas semirreacciones se equilibra por separado y luego se combina para obtener la ecuación redox equilibrada.
Una ecuación química equilibrada describe con precisión las cantidades de reactivos y productos en las reacciones químicas. La Ley de Conservación de la Masa establece que la masa no se crea ni se destruye en una reacción química ordinaria. Esto significa que una ecuación química debe tener el mismo número de átomos de cada elemento en ambos lados de la ecuación. Además, la suma de las cargas de un lado de la ecuación debe ser igual a la suma de las cargas del otro lado. Cuando se cumplen estas dos condiciones, se dice que la ecuación está equilibrada.
Práctica de reacciones redox
En el capítulo 3, “Reacciones químicas”, describimos las características que definen las reacciones de oxidación-reducción o redox. La mayoría de las reacciones que consideramos allí eran relativamente sencillas, y su equilibrio resultaba simple. Sin embargo, cuando las reacciones de oxidación-reducción ocurren en una solución acuosa, las ecuaciones son más complejas y pueden ser más difíciles de equilibrar por inspección. Dado que una ecuación química equilibrada es el prerrequisito más importante para resolver cualquier problema de estequiometría, necesitamos un método para equilibrar las reacciones de oxidación-reducción en solución acuosa que sea generalmente aplicable. Uno de estos métodos utiliza los estados de oxidación, y el segundo se conoce como el método de la media reacción. En esta sección le mostramos cómo equilibrar ecuaciones redox utilizando los estados de oxidación; el método de la semirreacción se describe en el capítulo 19 “Electroquímica”.
Para equilibrar una ecuación redox utilizando el método del estado de oxidaciónProcedimiento para equilibrar reacciones de oxidación-reducción (redox) en el que la reacción global se separa conceptualmente en dos partes: una oxidación y una reducción., separamos conceptualmente la reacción global en dos partes: una oxidación -en la que los átomos de un elemento pierden electrones- y una reducción -en la que los átomos de un elemento ganan electrones-. Consideremos, por ejemplo, la reacción de Cr2+(aq) con dióxido de manganeso (MnO2) en presencia de ácido diluido. La ecuación 4.54 es la ecuación iónica neta para esta reacción antes del equilibrio; el estado de oxidación de cada elemento en cada especie se ha asignado utilizando el procedimiento descrito en la Sección 3.5 “Clasificación de las reacciones químicas”:
Calculadora de reacciones redox
La electricidad se refiere a una serie de fenómenos asociados con la presencia y el flujo de la carga eléctrica. La electricidad incluye cosas tan diversas como los relámpagos, la electricidad estática, la corriente generada por una batería al descargarse y muchas otras influencias en nuestra vida cotidiana. El flujo o movimiento de carga es una corriente eléctrica (Figura 1). La carga puede ser transportada por electrones o iones. La unidad elemental de carga es la carga de un protón, que es igual en magnitud a la carga de un electrón. La unidad de carga del SI es el culombio (C) y la carga de un protón es de 1,602 × 10-19 C. La presencia de una carga eléctrica genera un campo eléctrico. La corriente eléctrica es la velocidad de flujo de la carga. La unidad del SI para la corriente eléctrica es la unidad básica del SI llamada amperio (A), que es un flujo de 1 culombio de carga por segundo (1 A = 1 C/s). Una corriente eléctrica fluye en un camino, llamado circuito eléctrico. En la mayoría de los sistemas químicos, es necesario mantener un camino cerrado para que la corriente fluya. El flujo de carga es generado por una diferencia de potencial eléctrico, o potencial, entre dos puntos del circuito. El potencial eléctrico es la capacidad del campo eléctrico para realizar un trabajo sobre la carga. La unidad SI del potencial eléctrico es el voltio (V). Cuando un culombio de carga se mueve a través de una diferencia de potencial de 1 voltio, gana o pierde 1 julio (J) de energía. La tabla 1 resume parte de esta información sobre la electricidad.