En el laboratorio del colegio, Valentina deja una lámina de zinc en un vaso con ácido clorhídrico y ve que sale un burbujeo de hidrógeno. Cada átomo de zinc entrega dos electrones que terminan en protones. Contar esos electrones a ojo es difícil cuando la reacción es más compleja. Los números de oxidación y el método ion-electrón lo convierten en un procedimiento ordenado, también para los casos especiales como el cloro de la lavandina.
Números de oxidación
Si pones una lámina de cobre en una solución de nitrato de plata, el líquido se vuelve azul y sobre el metal crecen agujas de plata, como la que se extrae en el Cerro Rico de Potosí. Hubo intercambio de electrones sin cables a la vista. ¿Cómo seguirles la pista en cualquier compuesto?
Escala redox
Los números de oxidación se pueden ordenar en una recta: la escala redox. Al avanzar hacia la derecha el número aumenta y la especie se oxida; al avanzar hacia la izquierda disminuye y la especie se reduce.
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El concepto de número de oxidación presenta situaciones singulares en ciertos compuestos binarios como los peróxidos y los hidruros metálicos. A partir de las reglas…
El concepto de número de oxidación presenta situaciones singulares en ciertos compuestos binarios como los peróxidos y los hidruros metálicos. A partir de las reglas generales de asignación:
a) Determina el número de oxidación del oxígeno en el peróxido de bario, $\mathrm{BaO_2}$, y en el difluoruro de oxígeno, $\mathrm{OF_2}$.
b) Determina el número de oxidación del hidrógeno en el hidruro de calcio, $\mathrm{CaH_2}$, y en el agua, $\mathrm{H_2O}$. Justifica brevemente cada valor en función de las electronegatividades relativas de los elementos combinados.
Al introducir una lámina de zinc metálico en una solución acuosa de ácido clorhídrico, se produce un vivo burbujeo de hidrógeno gaseoso según el siguiente proceso:…
Al introducir una lámina de zinc metálico en una solución acuosa de ácido clorhídrico, se produce un vivo burbujeo de hidrógeno gaseoso según el siguiente proceso:
a) Calcula el número de oxidación de todos los átomos en reactivos y productos.
b) Identifica la especie que se oxida, la que se reduce, el agente oxidante y el agente reductor, razonando la respuesta en términos de transferencia de electrones.
Al echar unas gotas de permanganato violeta sobre sulfato de hierro(II) acidificado, el color violeta desaparece. Si pruebas a balancear $\mathrm{MnO_4^- + Fe^{2+} \rightarrow Mn^{2+} + Fe^{3+}}$ a ojo, la masa y la carga no cierran a la vez. ¿Cómo se balancea con rigor?
Método de oxidación-reducción (variación del número de oxidación)
Otra forma de igualar usa solo los números de oxidación: se cuenta cuántos electrones gana o pierde cada átomo y se igualan esos totales.
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En medio acuoso ácido, el ion nitrato puede transformarse en monóxido de nitrógeno, mientras que el ion estaño(II) puede pasar a estaño(IV). a) Escribe y ajusta la…
En medio acuoso ácido, el ion nitrato puede transformarse en monóxido de nitrógeno, mientras que el ion estaño(II) puede pasar a estaño(IV).
a) Escribe y ajusta la semirreacción de reducción del ion nitrato, $\mathrm{NO_3^-(aq)}$, a monóxido de nitrógeno, $\mathrm{NO(g)}$, en medio ácido, indicando el número de electrones transferidos.
b) Escribe la semirreacción de oxidación del catión $\mathrm{Sn^{2+}(aq)}$ a $\mathrm{Sn^{4+}(aq)}$ y comprueba para ambas semirreacciones el balance simultáneo de masa y de carga eléctrica.
Si la oxidación y la reducción ocurren en recipientes separados unidos por un cable, los electrones no pasan directamente de una especie a la otra: viajan por el circuito. En el electrodo donde ocurre la oxidación (el ánodo) la especie pierde electrones y los envía al cable. En el electrodo donde ocurre la reducción (el cátodo) los electrones llegan y son captados. Por eso el flujo de electrones va siempre del ánodo al cátodo por el circuito externo.
Método ion-electrón en medio básico
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El gas cloro, $\mathrm{Cl_2(g)}$, burbujeado en una solución acuosa diluida y fría de hidróxido de sodio, experimenta un proceso de dismutación o desproporción que…
El gas cloro, $\mathrm{Cl_2(g)}$, burbujeado en una solución acuosa diluida y fría de hidróxido de sodio, experimenta un proceso de dismutación o desproporción que conduce a la formación de aniones cloruro, $\mathrm{Cl^-}$, y aniones hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$.
a) Formula y ajusta por el método del ion-electrón en medio básico las semirreacciones de oxidación y reducción independientes, indicando los reactivos y productos auxiliares ($\mathrm{H_2O}$ y $\mathrm{OH^-}$) y los electrones intercambiados.
b) Deduce la ecuación iónica global neta balanceada y justifica cuantitativamente el concepto de dismutación a partir de los estados de oxidación del cloro.
En disolución básica, el anión permanganato, $\mathrm{MnO_4^-}$, es capaz de oxidar al anión sulfito, $\mathrm{SO_3^{2-}}$, produciendo dióxido de manganeso sólido,…
En disolución básica, el anión permanganato, $\mathrm{MnO_4^-}$, es capaz de oxidar al anión sulfito, $\mathrm{SO_3^{2-}}$, produciendo dióxido de manganeso sólido, $\mathrm{MnO_2(s)}$, y anión sulfato, $\mathrm{SO_4^{2-}}$.
a) Escribe y ajusta mediante el método del ion-electrón en medio básico las semirreacciones de oxidación y reducción, detallando el balance de átomos mediante $\mathrm{H_2O}$ y $\mathrm{OH^-}$, así como el de cargas con electrones.
b) Obtén la ecuación iónica global neta y comprueba explícitamente que la carga total de los reactivos coincide con la de los productos.
En el laboratorio no hay frascos que digan «aniones permanganato», sino sales como $\mathrm{KMnO_4}$ y $\mathrm{FeSO_4}$. ¿Cómo pasamos del balance iónico a las fórmulas de los reactivos reales?
Vuelve al principio: en el zinc con ácido, el zinc cede $2\,\mathrm{e^-}$ ($\mathrm{Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2\,e^-}$) y los protones los toman ($\mathrm{2\,H^+ + 2\,e^- \rightarrow H_2}$): las dos semirreacciones suman la reacción completa.
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