método del ión electrón paso a paso (Laura Doce)[19709].pdf

metodo redox explicado paso a paso de manera facil para comprenderlo rapido

1. Reacciones Rédox
Balance por método del ión electrón
Lic. Laura Doce

2. ¿Qué es el método del ión electrón?
★
Es un método que nos permite balancear ecuaciones que resultan
complejas de balancear por tanteo

3. ¿ Qué tipos de reacciones puedo
balancear por este método?

Reacciones llamadas Rédox, que son aquellas en las cuales se manifiestan procesos de oxidación y
reducción.
Oxidación: ocurre cuando un elemento aumenta su número de oxidación debido a la liberación de
electrones.
Reducción: ocurre cuando un elemento reduce su número de oxidación esto ocurre debido a la
captura o ganancia de electrones
Siempre que hay en una reacción procesos de oxidación son acompañados de procesos de
reducción

4. Veamos un ejemplo sencillo…

Zn + HCl H2 + ZnCl 2
Para definir si es una reacción rédox debemos colocar a cada elemento químico
su estado de oxidación
(0) (+1)(-1) (0) (+2)(-1)
Zn + HCl H2 + ZnCl 2

5. Observamos quién cambia su
estado de oxidación

Zn (metálico) Zn
2+ (ión zinc)+2e
Aumenta su número de oxidación es decir libera e en este caso 2e
Planteamos lo que llamaremos hemiecuación de oxidación
Zn Zn

2++2e

6. Siempre un proceso de oxidación es acompañado de un proceso de
reducción en este caso el elemento que se reduce es el H presente en HCl

HCl(aq) H+(aq) Cl-(aq)
Entonces H+ H2
y este proceso debe ser balanceado en carga y masa
2H
++ 2e H2
En este proceso el estado de oxidación del Hidrógeno disminuye de 1 a 0 por lo tanto
decimos que es un proceso de reducción causado por la ganancia de e y hemos
descripto la hemiecuación de Reducción

7. Balance final
Hemiecuación de Oxidación
Zn Zn
2++2e
Hemiecuación de Reducción
2H
++ 2e H
2
Balance general ( la cantidad de e que se liberan en la oxidación deben
coincidir con la cantidad de e que se ganan en la reducción , de no ser así
debemos multiplicar uno u otra ecuación para que esto ocurra).
Sumamos las dos Hemiecuaciones


Zn + 2H
+ +2e Zn
2++2e + H2

8. Veamos ahora ecuaciones un poco más
complejas...

9. ¿Qué debemos saber antes de empezar?
★Las reglas para asignar estado de oxidación a cada elemento.
Por ej: las sustancias simples tienen estado de oxidación 0 (cero)
la suma de los estados de oxidación de los elementos formando una sustancia
es 0 ( cero)
★Ecuaciones de disociación ( recordar que se disocian las sales, los ácidos y los
hidróxidos
Por ej: NaCl Na
+
+ Cl
-

10. Las reacciones rédox en las que podemos aplicar el método
del ión electrón pueden ocurrir en medio básico (detectado
por la presencia de iones HO- ) o en medio ácido (detectado
por la presencia de iones H+)

Estas partículas son las apropiadas para realizar el
balance de cargas

11. ¿Qué partículas usaremos para el balance de masa?


Este método es apropiado para reacciones complejas de balancear
que ocurren generalmente en medio acuoso por lo tanto si es así
utilizaremos H2O para realizar el balance de masa

12. Paso a paso balancearemos esta ecuación de una reacción
que ocurre en medio ácido
Cu (s) + HNO
3
(aq) Cu(NO
3
)
2
(aq) + NO (g) + H
2
O (l)
1-El primer paso es identificar si la reacción es rédox. Por lo tanto debemos
colocar a cada elemento los estados de oxidación.
(0) (+1)(+5)(-2) (+2) (+5) (-2) (+2)(-2) (+1)(-2)
Cu (s) + HNO
3
(aq) Cu(NO
3
)
2
(aq) + NO (g) + H
2
O (l)

13. ¿ Es una reacción rédox?
2- Observamos que el elemento cobre cambia su estado de (o) en el reactivo
como sustancia simple a (+2) en el producto, formando el nitrato cúprico.
Aumenta su número de oxidación es decir se oxida.
Y notamos que el nitrógeno cambia su número de (+5) en el ácido nítrico a (+2) en
el monóxido de nitrógeno. Disminuye el número de oxidación es decir se reduce.
Conclusión : Si es una reacción rédox!!!!

14. 3- Escribimos la ecuación en forma ionizada teniendo en
cuenta las sustancias que se disocian o ionizan en medio
acuoso
Cu (s) + H
+
+ NO
3
-
(aq) Cu
2+
+ 2(NO
3
)
-
(aq) + NO (g) + H
2
O (l)

Muy importante no olvidar ninguna de las cargas!!!!

15. 4- Escribimos las hemiecuaciones analizando por separado
cada proceso:
Cu Cu
+2

Este cambio en el cobre, indica que su estado de oxidación aumento, es decir se
oxidó esto se debe a la liberación de e. En este proceso se liberaron 2e
Cu Cu
2+
+ 2e
Esta es la Hemiecuación de Oxidación balanceada ( Balance de masa hay una
partícula de Cu en el reactivo y una partícula en el producto, en cuanto al balance
de carga esta es cero en el reactivo y cero en el producto)

16. Veamos el otro proceso: la reducción
NO
3
-
(aq) NO (g)
En primer lugar es necesario controlar que esté balanceado el número de
partículas del elemento que cambia su estado de oxidación, en este caso una
partícula de N en reactivo y una en producto.

En segundo lugar analizamos el cambio en el estado de oxidación, que pasó
de (+5) a (+2), es decir se reduce el estado de oxidación por lo tanto
entendemos que en este proceso hay ganancia de 3e
3e + NO
3
-
(aq) NO (g)

17. ¿Y la carga está balanceada?
3e + NO3
-
(aq) NO (g)
En el reactivo sumamos las cargas (3e equivalen a 3 cargas negativas + 1 carga negativa del anión)
y da un total de 4 cargas negativas, mientras que en el producto la carga es cero.
Cómo esta reacción ocurre en medio ácido ( lo vemos en la ecuación ionizada gracias a la
presencia de H
+
), el balance de carga se realiza con H+ colocando estas cargas + del lado de la
carga - para equilibrar
4H
+
+ 3e + NO3
-
(aq) NO (g)
De esta manera con los 4H+ logramos compensar la carga quedando nula a ambos lados de la
ecuación.
No es necesario que sea cero la carga a ambos lados sino que sea igual!!!!

18. Veamos el balance final de masa…

4H
+
+ 3e + NO3
-
(aq) -------- NO (g)
Si contamos las partículas a cada lado de la ecuación tenemos 4 H+ y 1 NO3- ( con 1 átomo de N
y tres de O) en el reactivo, mientras que en el producto solo hay 1 molécula de NO ( con 1 átomo
de N y 1 deO) es decir, en el producto faltarían 2 partículas de O y 4 de H por lo tanto
compensamos con 2 moléculas de H2O
4H+ + 3e + NO3
-
(aq) -------- NO (g) + 2H2O
Obteniendo así la hemiecuación de reducción balanceada

19. 5- Luego de balancear por separado cada hemiecuación...
Cu Cu
2+
+ 2e
4H
+
+ 3e + NO3
-
(aq) NO (g) + 2H2O
Es necesario controlar en este momento que la cantidad de electrones liberada en la
oxidación coincida con la cantidad de electrones ganada en la reducción, si no es así
debemos multiplicar ambas ecuaciones hasta que esto se logre, en este caso por ejemplo
la reacción de oxidación ocurrirá 3 veces mientras la de reducción ocurrirá
2 veces para que se intercambien 6e
x 3
x 2

20. 6- Sumamos miembro a miembro ambas hemiecuaciones..
8H
+
+ 6e + 2NO3
-
(aq)+3 Cu 3Cu
2+
+ 2NO (g) + 4H2O + 6e





cancelamos los e
y nos queda... pasar los coeficientes a la
ecuación general

21. Balance final!!!!
Cu (s) + HNO3(aq) Cu(NO3)2 (aq) + NO (g) + H2O (l)
Colocamos los coeficientes obtenidos en el paso anterior para el Cu y el Cu
2+
es un 3
3Cu (s) + HNO3(aq) 3 Cu(NO3)2 (aq) + NO (g) + H2O (l)
Tenemos un problema con el HNO3 ya que para el H+ obtuvimos coeficiente 8 y para el grupo
NO3
-
coeficiente 2 pero ambos iones forman la misma sustancia, debemos elegir el 8, porque esto
se debe a que hay en la reacción 8NO3- pero, dos de ellos se han transformado en NO participando
del proceso Rédox y los otros 6 no sufrieron cambios y están finalmente formando parte del
Cu(NO3)2.
Agregamos por último un coeficiente 4para el agua
3Cu (s) + 8HNO3(aq) 3 Cu(NO3)2 (aq) + 2NO (g) + 4 H2O (l)


No olvidemos
controlar que
quede
balanceada!

22. Paso a paso balancearemos la ecuación de una reacción que
ocurre en medio básico

KClO
3
(aq) + CrCl
3
(aq) + KOH(aq) K
2
CrO
4
(aq) + H
2
O(l) + KCl(aq)
1-El primer paso es identificar si la reacción es rédox. Por lo tanto debemos
colocar a cada elemento los estados de oxidación.
(+1)(+5)(-2) (+3)(-1) (+1)(-2)(+1) (+1)(+6)(-2) (+1)(-2) (+1)(-1)
KClO
3
(aq) + CrCl
3
(aq) + KOH(aq) K
2
CrO
4
(aq) + H
2
O(l) + KCl(aq)

23. ¿Es una reacción rédox?
2-Para responder esta pregunta debemos analizar los cambios elemento por
elemento en su tranformación de reactivo a producto.
El elemento cloro aparece con estado de oxidación +5 en el clorato de potasio y
en el producto aparece con estado de oxidación -1 formando parte del cloruro de
potasio. Es decir se produce una reducción, que se deberá a la ganancia de e.
El elemento cromo aparece con estado de oxidación +3 en el reactivo formando
parte del cloruro de cromo (III) y con estado +6 en el cromato de potasio.
Entonces estamos frente a un proceso de oxidación, que se deberá a la pérdida
de e.
Conclusión : Si es una rédox!!!!

24. 3_ Escribimos la ecuación en forma ionizada teniendo en
cuenta las sustancias que se ionizan en medio acuoso

K
+
(aq) + ClO
3
-
(aq) + Cr
3+
+3Cl
-
(aq) + K
+
+OH
-
(aq) 2K
+
(aq) + CrO
4
2-
(aq) + H
2
O(l) + K
+
(aq) + Cl
-
(aq)
Evidenciamos el medio

básico por la presencia de

iones HO
-
No olvidemos ninguna carga!!!

25. Escribimos las hemiecuaciones analizando cada
proceso según la tranferencia de e :

6e + ClO
3
-
Cl
-
En este proceso, el estado de oxidación
disminuye de +5 a -1 por lo tanto hay una ganancia de 6e (6 partículas negativas) REDUCCiÓN

Cr
3+
CrO4
2-
+ 3e En este proceso el estado de
oxidación aumenta de +3 a +6 quiere decir que hay un desprendimiento de 3e (3 partículas negativas)
OXIDACIÓN

26. 4-Procedemos ahora a realizar el balance de carga y masa en cada
proceso por separado
Hemiecuación de Reducción:



6e + ClO
3
-
Cl
-
contamos la carga de cada lado resultando en el reactivo 7 cargas
negativas y en el producto 1 carga negativa.
Como el medio es básico la carga se balancea con HO
-
, para ello colocamos 6HO
-
en el producto para
poder igualar
6e + ClO
3
-
Cl
-
+ 6HO
-

pero ahora debemos balancear la masa y esto se lleva a cabo con el agregado de moléculas de agua, En
el reactivo se nota la presencia de 3 átomos de O y ninguno de H mientras que en el producto se
observan 6 átomos de O y 6 átomos de H, por lo tanto es necesario para este balance 3 moléculas de
agua del lado del reactivo
6e + 3H2O + ClO
3
-
Cl
-
+ 6HO
-
Hemiecuación de reducción balanceada

27. Hemiecuación de Oxidación:
Cr
3+
CrO4
2-
+ 3e
Nuevamente debemos contar las cargas a cada lado, en el reactivo hay 3 cargas positivas y en el
producto observamos 3 cargas negativas por los e y 2 cargas negativas por la carga del anión que
suman un total de 5 cargas negativas.
Si solo disponemos de HO- para balancear la carga, debemos colocar estos donde falta carga negativa
para lograr el balance en este caso del lado de los reactivos
Cr
3+
+ 8HO- CrO4
2-
+ 3e
Así logramos que la carga a cada lado sea igual a 5 cargas negativas
Faltaría ahora igualar la masa que como vemos hay una falencia de átomos de H y de O del lado de los
productos, que es necesario balancear con moléculas de agua, precisamente 4 moléculas
Cr
3+
+ 8HO- CrO4
2-
+ 3e + 4 4H2O Hemiecuación de oxidación balanceada

28. 5-Luego de balancear por separado cada
hemiecuación…

6e + 3H2O + ClO
3
-
Cl
-
+ 6HO
-
H. de reducción

( Cr
3+
+ 8HO- CrO4
2-
+ 3e + 4 4H2O )x 2 H. de oxidación

Es necesario controlar en este momento que la cantidad de electrones liberada en la oxidación coincida
con la cantidad de electrones ganada en la reducción, si no es así debemos multiplicar ambas ecuaciones
hasta que esto se logre, en este caso por ejemplo la reacción de oxidación ocurrirá 2 veces mientras la de
reducción ocurrirá 1 vez para que se intercambien 6e

29. 6- Sumamos miembro a miembro ambas
hemiecuaciones..

6e + 3H2O + ClO
3
-
Cl
-
+ 6HO
-

2Cr
3+
+ 16HO- 2CrO4
2-
+ 6e + 4 8H2O
-------------------------------------------------------------
6e + 3H2O + ClO
3
-
+

2Cr
3+
+ 16HO-

Cl
-
+ 6HO
-
+ 2CrO4
2-
+ 6e + 8H2O
Debemos en este momento cancelar las especies que se anulan entre reactivos y productos, como podemos
ver, en los reactivos hay 3 moléculas de agua y en el producto 8 ,es decir en forma neta quedan 5 en el
producto. Finalmente nos quedaría...
ClO
3
-
+

2Cr
3+
+ 10HO-

Cl
-
+ 2CrO4
2-
+ 5H2O



5
10

30. 7-Balance final…. pasamos los coeficientes obtenidos a la
ecuación general
KClO
3
(aq) + 2CrCl
3
(aq) + 10KOH(aq) 2K
2
CrO
4
(aq) + 5H
2
O(l) + KCl(aq)
Una vez pasados los coeficientes debemos controlar la ecuación elemento por elemento porque
ocurre en algunas oportunidades que faltan coeficientes, ya que algunos iones no participaron del
proceso rédox.
Cr: 2 partículas a cada lado O: 13 partículas a cada lado H: 10 partículas a cada lado
Sin embargo: el K presenta 11 partículas en el reactivo y 5 en el producto
el Cl presenta 7 partículas en el reactivo y 1 en el producto

31. En conclusión faltan del lado del producto 6 partículas de Cl y 6 de K, entonces debemos balancear
por tanteo colocando un coeficiente 7 en el KCl que contiene a los elementos mencionados


KClO
3
(aq) + 2CrCl
3
(aq) + 10KOH(aq) 2K
2
CrO
4
(aq) + 5H
2
O(l) + 7KCl(aq)
Ahora si finalmente obtenemos la ecuación balanceada

32. ¿Quienes funcionan como agentes en las reacciones
balanceadas anteriormente?
3Cu (s) + 8HNO
3
(aq) -------------3 Cu(NO
3
)
2
(aq) + 2NO (g) + 4 H
2
O (l)
Cu; funciona como Agente reductor ya que al liberar e estimula a otra especie a
reducirse
HNO
3
o NO
3
-
: es el llamado agente oxidante ya que al ganar e estimula a otro a oxidarse
KClO
3
(aq) + 2CrCl
3
(aq) + 10KOH(aq) 2K
2
CrO
4
(aq) + 5H
2
O(l) + 7KCl(aq)
Cr
3+
o CrCl
3
: funciona como agente reductor ya que al liberar e estimula a otra especie
a reducirse
ClO
3
-
o KClO
3
: es el llamado agente oxidante ya que al ganar e estimula a otro a oxidarse