PILAS REACCIONES OXIDACIÓN REDUCCIÓN
PILAS. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES. APLICACIONES DE LAS REACCIONES REDOX:
SIGUE EL PROCESO DETERMINADO POR:
PUEDE INTERESAR LA CONSULTA DEL SIGUIENTE ARTÍCULO DE ESTE PROYECTO:
Un poco de conocimientos previos, muy relacionados con el concepto de valencia, que se conoce desde que empezamos a nombrar y formular compuestos químicos.
NÚMERO DE OXIDACIÓN:
El número de oxidación es un número entero (positivo o negativo) que indica el número de electrones que un átomo destina cuando forma un compuesto determinado. Si es positivo el átomo pierde electrones cuando se convierte en ión para quizás combinarse y si es negativo es que los gana.
Oxidación es el proceso por el cual una sustancia pierde electrones.
Reducción es el proceso por el cual una sustancia gana electrones.
Fijarse en la idea que se comenta con frecuencia que los elementos desean parecerse al gas noble cercano en lo que respecta al número de electrones. El Flúor (9 e–) si gana un electrón obtiene la configuración electrónica del Neón (10 e–) , con lo cual su tendencia es a captar un electrón y se queda F (10 e–) –; sin embargo el Na (11 e–), si pierde un electrón Na+(10 e–) adquiere la configuración deseada del Neón.
El Magnesio (12 e–), al perder dos electrones adquiere la configuración electrónica deseada, quedando como ión Mg2+
Ese numerito -1, +1 ó +2 es el número de oxidación.
REGLAS DE ASIGNACIÓN DE NÚMEROS DE OXIDACIÓN:
1.- Los elementos en estado natural o sin combinar tienen número de oxidación igual a cero
H2, O2, N2, Cl2, Cu, C ….
2.- El número de oxidación de un elemento que se presenta en un ión monoatómico es igual a la carga de ese ión:
Cu2+, número de oxidación +2
Cl– , número de oxidación -1
3.- El número de oxidación de los metales alcalinos (H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) es +1
4.- El número de oxidación de los metales alcalinotérreos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) es +2
5.- El Número de oxidación del flúor es -1 en todos los compuestos
6.- El número de oxidación del oxígeno en la mayoría de los compuestos es -2, excepto cuando forma peróxidos que es -1. Cuando reacciona con el flúor (OF2) es +2, caso raro.
7.- El hidrógeno en todos los compuestos tiene número de oxidación +1, excepto en los hidruros metálicos, cuyo número de oxidación es -1
H2O : Hidrógeno +1, oxígeno -2
H2SO4: Hidrógeno +1, azufre +6, oxígeno -2
FeH3: Hidrógeno -1, hierro +3
8.-La suma de todos los números de oxidación de los elementos de un compuesto debe ser igual a cero, con lo que nos permite deducir el número de oxidación de alguno desconocido:
HNO3: hidrógeno +1, oxígeno -2, por ello nitrógeno +5
ZnSO4 (sulfato de cinc): oxígeno -2, azufre +6, Zn por ello +2
Fijarse en H2SO4, del que procede el sulfato de cinc: Hidrógeno +1, azufre +6, oxígeno -2
9.-En un ión formado por varios átomos, la suma de los números de oxidación debe ser igual a la carga del ión:
Del ácido carbónico (H2CO3), el ión carbonato (CO32-): oxígeno -2, carbono +4
EJEMPLO DE USO DE LO ANTERIOR, EJERCICIO Q2BE2747:
Para la siguiente reacción química, identificar la sustancia que se oxida y la que se reduce:
2 Ca3(PO3)2 + 10 C + 6 SiO2 → P4 + 10 CO + 6 CaSiO3
VÍDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtube.com/v=q1ZAjeuS1tM
PILAS:
Si conseguimos que en esas reacciones químicas, que los electrones pasen a un circuito, utilizando un diseño apropiado, podemos producir una corriente eléctrica, ya que la corriente eléctrica, la electricidad no es sino un “chorro” de electrones. Si conseguimos dirigir ese chorro por donde nos interese, pues tenemos una pila.
EJERCICIO Q2BE2767:
Disponemos de una pila en la que los 2 electrodos consisten en:
- Una varilla de cobre en disolución 1 M de Cu2+.
- Otra varilla de aluminio en disolución 1 M de Al3+.
Sabiendo que Eº(Al3+/Al)=-1,67 V y Eº(Cu2+/Cu)=0,34 V, responder a las siguientes cuestiones:
a.- Cátodo, ánodo y semirreacciones.
b.- Ajustar la reacción redox y obtener el potencial de la pila.
c.- Indicar la notación de la pila
VÍDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/OEbyEyp21MA?
PILA DANIELL:
En la pila Daniell, se produce esta reacción:
Que indicando los números de oxidación podemos observar como la suma de los elementos de los compuestos es igual a cero:
Que en forma iónica:
Se observa como el cinc ha perdido electrones (ha quedado como ión positivo) y el cobre los ha ganado. Si somos capaces de canalizar estos electrones a través de un hilo externo, hemos construido una pila.
PILA ALCALINA:
La reacción que tiene lugar en la pila alcalina:
Que indicando los números de oxidación,
Podemos notar como el cinc pierde electrones que los gana el manganeso en el óxido. Si somos capaces de conducir estos electrones por donde nos interese, habremos elaborado la pila.
EJERCICIOS PARA PRACTICAR:
EJERCICIO Q2BE2720:
La notación de la pila Daniell es: Zn (s)│Zn2+ (aq) 1M│Cu2+ (aq) 1 M│Cu (s). ∆Eº = 1,10 V.
a) Escribe la semirreacción que ocurre en el ánodo.
b) Sabiendo que el potencial estándar de reducción del electrodo Cu2+/Cu es + 0,34 V, determina el potencial estándar de reducción del electrodo Zn2+/Zn.
c) Razona si al cambiar el electrodo de cinc por uno de plomo aumenta o disminuye el potencial de la pila.
DATOS: Eº (Pb2+/Pb) = ─ 0,15 V
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EJERCICIO Q2BE2726:
Construimos una pila voltaica utilizando como electrodos el Zn y la Ag.
a) Indica cuál será el ánodo y cuál será el cátodo.
b) Escribe las reacciones que tienen lugar en cada semicelda y la reacción global.
c) Calcula el potencial (f.e.m.) de la pila.
d) Escribe la notación de la pila, indicando un compuesto para el puente salino.
Datos: Eº(Zn2+/Zn)= – 0,76 V; Eº(Ag+/Ag)= + 0,80 V
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EJERCICIO Q2BE2751:
Explica razonando, en una pila Daniell
- Dibuja la pila y todos los elementos que la componen.
- ¿En qué consiste el puente salino? ¿Para qué sirve?
- ¿En qué electrodo se ha producido la oxidación y en cuál la reducción?
- Representa simbólicamente la pila.
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EJERCICIO Q2BE2752:
En una celda electrolítica conteniendo CuCl2 fundido, se hace pasar una cierta cantidad de corriente durante 2 horas, observándose que se deposita cobre metálico y se desprende cloro.
a) Disocie la sal y escriba ajustadas las reacciones que se producen en el ánodo y en el cátodo.
b) Determine la intensidad necesaria para depositar 15,9 g de cobre.
c) Calcule el volumen de cloro obtenido a 25ºC y 1 atm.
Datos: Masa atómica: Cu: 63.5; Cl: 35.5; / F=96500C
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EJERCICIO Q2BE2162:
Sospechamos que la siguiente reacción química es una reacción de transferencia de electrones. Identificando los números de oxidación de los elementos dentro de los diferentes compuestos confirmar que realmente lo es, indicando el elemento que se oxida y el que se reduce, en su caso. La reacción se encuentra sin ajustar.
EJERCICIO Q2BE2163:
Sospechamos que la siguiente reacción química es una reacción de transferencia de electrones. Identificando los números de oxidación de los elementos dentro de los diferentes compuestos confirmar que realmente lo es, indicando el elemento que se oxida y el que se reduce, en su caso. La reacción se encuentra sin ajustar.
EJERCICIO Q2BE2164:
Sospechamos que la siguiente reacción química es una reacción de transferencia de electrones. Identificando los números de oxidación de los elementos dentro de los diferentes compuestos confirmar que realmente lo es, indicando el elemento que se oxida y el que se reduce, en su caso. La reacción se encuentra sin ajustar.
PUEDE RESULTAR DE INTERÉS LA CONSULTA DEL SIGUIENTE ENLACE, CON PRUEBAS EVALUADORAS DE QUÍMICA DE 2º DE BACHILLERATO, EN LA QUE LOS EJERCICIOS APARECEN RESUELTOS PASO A PASO: