r eacciones redox maría josé parís gonzález máster en formación del profesorado en física y...
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REACCIONES REDOXMaría José París González
Máster en formación del profesorado en Física y Química
Metodología experimental y aprendizaje de la Física y la Química
1. SITUACIÓN
2. CONTENIDO
2.1. Reacciones redox
2.2. Ajuste de reacciones redox
2.3. Introducción a la celda electroquímica
3. RESUMEN. MAPA CONCEPTUAL
4. BIBLIOGRAFÍA
ÍNDICE
Nivel: 2ºBachilletaro
Según LOE
1. Situación
BLOQUE 7. Introducción a la electroquimicaCONTENIDOS CRITERIOS DE EVALUACIÓN
- Reacciones de oxidacion-reduccion. Especies oxidantes y reductoras. Número de oxidacion.– Concepto de potencial de reduccion estandar. Escala de oxidantes y reductores.– Valoraciones redox. Tratamiento experimental.– Aplicaciones y repercusiones de las reacciones de oxidacion reduccion: pilas y baterias electricas.– La electrolisis: importancia industrial y economica. La corrosion de metales y su prevencion. Residuos y reciclaje.
Ajustar reacciones de oxidacion-reduccion y aplicarlas a problemas estequiometricos. Saber el significado de potencial estandar de reduccion de un par redox, predecir, de forma cualitativa, el posible proceso entre dos pares redox y conocer algunas de sus aplicaciones como la prevencion de la corrosion, la fabricacion de pilas y la electrolisis.Se trata de saber si, a partir del concepto de numero de oxidacion, se reconocen este tipo de reacciones y se ajustan y aplican a la resolucion de problemas estequiometricos.Tambien si se predice, a traves de las tablas de los potenciales estandar de reduccion de un par redox, la posible evolucion de estos procesos y si se conoce y valora la importancia que, desde el punto de vista economico, tiene la prevencion de la corrosion de metales y las soluciones a los problemas que el uso de las pilas genera.Asimismo, debe valorarse si se conoce el funcionamiento de las celulas electroquimicas y las electroliticas.
2.1. Reacciones redox
2. Contenido
Un tipo muy importante de reacciones son las denominadas de oxidación-reducción, también llamadas redox o de transferencia de electrones.
2.1. Reacciones redox
Se denomina reacción de reducción-oxidación, óxido-reducción, o simplemente reacción redox, a toda reacción química en la cual existe una transferencia electrónica entre los reactivos, dando lugar a un cambio en los estados de oxidación de los mismos con respecto a los productos.
2. Contenido
Estado o número de oxidación
Se define como la carga asignada a cada átomo que forma un compuesto.Ejemplo: HCl H+1 Cl-1
AgCl
Ag+1 Cl-1
Indica la cantidad de electrones que podría ganar, perder o compartir en la formación de un compuesto.
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
2.1. Reacciones redox
Estado o número de oxidación
1. El número de oxidación de un elemento libre (no combinado) es CERO.
Ejemplo: Cu, Zn, Al, O2, Cl2, F22. El número de oxidación del hidrógeno combinado es +1, excepto en los hidruros metálicos, donde su número de oxidación es –1.Ejemplo:
3. El número de oxidación del oxígeno combinado es –2, excepto en los peróxidos, donde su número de oxidación es –1.Ejemplo: Óxidos Peróxidos
Fe2O3 Na2O2 , H2O2
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
Estado o número de oxidación
4. En los iones simples, cationes y aniones, el estado de oxidación es igual a la carga del ión.Ejemplo: Cationes Aniones
Cu2+, Na+ Cl- , S2-5. En los iones poliatómicos, la suma de los estados de oxidación de todos los átomos debe ser igual a la carga del ión.
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
Estado o número de oxidación
6. En las moléculas neutras, los estados de oxidación de todos los átomos deben sumar cero.
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
Estado o número de oxidación
Determine el estado de oxidación de :
2. Contenido
-Cl2-De Fe en Fe2O3
-De Na en NaOH-De P en H3PO3
-De Cl en KClO3
-De Mn en MnO42-
2.1. Reacciones redox
Se denomina reacción de reducción-oxidación, óxido-reducción, o simplemente reacción redox, a toda reacción química en la cual existe una transferencia electrónica entre los reactivos, dando lugar a un cambio en los estados de oxidación de los mismos con respecto a los productos.
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
Reacción de oxidación
Reacción de reducción
Un átomo o ión se oxida Un átomo o ión se reduce
Pierde electrones Gana electrones
Aumenta su estado de oxidación
Disminuye su estado de oxidación
Agente reductor Agente oxidante
Zn Zn2+ + 2e-
Zn - 2e- Zn2+ Cu2+ + 2e- Cu
Cu2+ Cu - 2e-
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
Identificar si son reacciones de oxidación o de reducción, agente oxidante o agente reductor:
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
Se denomina reacción de reducción-oxidación, óxido-reducción, o simplemente reacción redox, a toda reacción química en la cual existe una transferencia electrónica entre los reactivos, dando lugar a un cambio en los estados de oxidación de los mismos con respecto a los productos.
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
Una reacción redox tiene la forma:
Oxidante1 + Reductor2 → Reductor1 + Oxidante2
Reacción redox
Semireacción de oxidación
Semireacción de reducción
Oxidante1 + e- → Reductor1
Reductor2 - e- → Oxidante2
Semireacción de reducciónSemireacción de oxidación
2. Contenido
2.1. Reacciones redox
2. Contenido
Zn + Fe0 ZnO + Fe
0 2-2+ 2+2- 0
¿Por qué es una reacción redox?
Es una reacción redox si se producen cambios en el número de oxidación
Esto lo comprobamos con las reglas de número de oxidación
aprendidas
Átomo libre n.o 0
Oxígeno, n.o -2
Molécula neutra, los
n.ode todos los átomos
deben sumar 0
1
Un ejemplo de reacción redox sería:
2.1. Reacciones redox
2. Contenido
Zn + Fe0 ZnO + Fe
0 2-2+ 2+2- 0
Pierde e-
, se oxida
, agente reductor
Gana e-, se reduce
, agente oxidante
2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O
¿Sería una reacción redox?
+1
-1 +1
+6
-2 -2+6
+1
+1
-2
2.2. Ajuste de reacciones redox
Número de
oxidación
Reacción de
oxidación
Reacción de
reducción
Reacciones redox
¡HAY QUE AJUSTAR SIEMPRE LAS REACCIONES QUÍMICAS!
Al igual que todas las reacciones químicas, las reacciones redox requieren comprobar el ajuste estequiométrico.
Si recordamos:
HCl + NaOH NaCl + H2O2 Mg + O2 2 MgO
2. Contenido
2. Contenido
2.2. Ajuste de reacciones redox
Ejemplo:
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H20+10 -2+5 +2+5-2 +2-2 +1-2
¿Está ajustada esta reacción?
El ajuste estequiométrico de los equilibrios redox implica a veces una gran dificultad cuando se pretende hacerlo mediante el método clásico.
Método ión-electrón
2. Contenido
2.2. Ajuste de reacciones redox
Pasos método ión-electrón en medio ácido
1Asignar
número de oxidación a todos los átomos
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H20+10 -2+5 +2+5-2 +2-2 +1-2
2Identificar el esqueleto de
las semireaccion
es de oxidación y reducción
Cu → Cu0 +2
Semireacción de reducción
Semireacción de oxidación
NO3- → NO
3 Se iguala por tanteo los
átomos distintos de
H y O
2. Contenido
2.2. Ajuste de reacciones redox
Pasos método ión-electrón en medio ácido
4Se igualan los átomos
de O añadiendo
moléculas de agua
5 Se igualan los átomos
de H añadiendo
H+
Cu → Cu2+
Semireacción de reducción
Semireacción de oxidación
NO3- → NO
6Se igualan las
semireacciones eléctricamente,
para ello se debe contar la carga total a
ambos lados y ajustar con electrones
NO3- → NO +2 H2O
Cu → Cu2+
Semireacción de reducción
Semireacción de oxidación
4H+ +NO3- → NO + 2
H2O
Semireacción de reducción
Semireacción de oxidación
3e- + 4H++ NO3- → NO + 2
H2O
Cu → Cu2+ + 2e-
2. Contenido
2.2. Ajuste de reacciones redox
Pasos método ión-electrón en medio ácido
7Se igualan
los electrones
perdidos por el agente
reductor, con los
electrones ganados por
el agente oxidante
Semireacción de reducción
Semireacción de oxidación
3e- + 4H++ NO3 → NO + 2 H2O
-
0 +2
Cu → Cu + 2e- X 3
X 2
2. Contenido
2.2. Ajuste de reacciones redox
Pasos método ión-electrón en medio ácido
8Se suman las
dos semireaccion
es, reduciendo términos
semejantesSemireacción de reducción
Semireacción de oxidación
6e- + 8H++ 2NO3- → 2 NO + 4
H2O
3 Cu → 3 Cu+2 + 6e-
3Cu+ 8 H++ 2NO3- → 3 Cu2+ + 2 NO +
4 H2O
3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H20
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H20Reacción que
hay que ajustar:
2. Contenido
2.2. Ajuste de reacciones redox
Podemos tener reacciones tanto en medio ácido como en básico.
Medio ácido Medio básico
Todos los pasos son iguales excepto cuando se tiene que igualar el oxígeno y el hidrógeno a ambos lados.
4Se igualan los átomos
de O añadiendo
moléculas de agua
5 Se igualan los átomos
de H añadiendo
H+
4Se igualan los átomos de O añadiendo 2 iones OH- por cada oxígeno
5 Se igualan los átomos
de H añadiendo
H2O
Método ión-electrón
2. Contenido
2.3. Introducción a la celda electroquímica
Una celda electroquímica es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica a partir de reacciones químicas, o bien, de producir reacciones químicas a través de la introducción de energía eléctrica.
Tipos de celdas
Celda voltaica
Celda electrolí
tica
Transforma una reacción redox espontánea en una corriente eléctrica
Transforma una corriente eléctrica en una reacción química de oxidación-reducción que no tiene lugar de modo espontáneo.
2. Contenido
2.3. Introducción a la celda electroquímica
Obligamos a pasar los electrones por un circuito eléctrico
externo
https://www.youtube.com/watch?v=J1ljxodF9_g
3. Resumen. Mapa conceptual
4. Bibliografía
http://c-h-emistry.wdfiles.com/localfiles/help%3Atema3/tema3conocimientosprevios.pdf http://www.iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/asignaturas/quimica2bac/materialdeaula/QUI2BAC%20Tema%206%20Reacciones%20redox%20y%20electroquimica/QUI2BAC_Tema_6_Reacciones_redox_y_electroquimica__Resumen.pdf http://www.fisicanet.com.ar/quimica/redox/ap01_redox.php
Simulador de celda electroquímica: http://www.aularagon.org/files/espa/Bachillerato/Segundo/Quimica/U6/U6_archivos_Quimica/galvan5.swf