PILAS. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES. APLICACIONES DE LAS REACCIONES REDOX

PILAS. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES. APLICACIONES DE LAS REACCIONES REDOX:

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 (CO₃^2-): oxígeno -2, carbono +4

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.

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 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.