Química

Cálculos estequiométricos de reacciones óxido reducción

 En la formación de los compuestos iónicos es fácil apreciar la transferencia de electrones entre dos elementos. Esto es precisamente lo que caracteriza a estas reacciones como de oxidación-reducción.

 Sin embargo, en la mayor parte de las reacciones, no es sencillo advertir dicha transferencia electrónica; así sucede especialmente entre sustancias covalentes. Por este motivo, se adopta un criterio más claro que permite identificar fácilmente las reacciones de oxidación-reducción.

Reacciones de oxidación-reducción, o reacciones redox, son los procesos químicos en los que tiene lugar alguna variación en el número de oxidación de los elementos. Esta variación es la consecuencia de la transferencia real o aparente de electrones.

Por ejemplo, dada la reacción H2 (g) + Cl2 (g) → 2 HCl (g), si asignamos números de oxidación a todos los elementos, obtenemos:

H² (g) + Cl2 (g) → 2 HCl (g

• El número de oxidación del hidrógeno varía de 0 a +1. Este hecho equivale a decir que cada átomo de hidrógeno ha perdido un electrón, por lo que decimos que el hidrógeno es el agente reductor y que se ha oxidado.

• El número de oxidación del cloro ha variado de 0 a −1. Este hecho equivale a decir que cada átomo de cloro ha ganado un electrón, por lo que decimos que el cloro es el agente oxidante y que se ha reducido.

• Agente reductor es la sustancia que contiene el elemento cuyo número de oxidación aumenta. Este elemento se oxida reduciendo a otro.

 • Agente oxidante es la sustancia que contiene el elemento cuyo número de oxidación disminuye. Este elemento se reduce oxidando a otro.

• Semirreacción de oxidación es el proceso en que un elemento aumenta su número de oxidación, lo que equivale a una pérdida real o aparente de electrones.

• Semirreacción de reducción es el proceso en que un elemento disminuye su número de oxidación, lo que equivale a una ganancia real o aparente de electrones.

La denominación general reacciones redox incluye un gran número de transformaciones químicas de especial importancia práctica, como la combustión de muchas sustancias, la oxidación de los metales al aire, la obtención de metales y no metales a partir de sus minerales, los procesos electrolíticos, la producción de energía eléctrica en las pilas, etc.

En la actualidad, los conceptos de oxidación y reducción no se limitan al aumento o disminución del contenido de oxígeno, más bien incluye todos los procesos en que tiene lugar, real o aparentemente, una transferencia de electrones.

 Consideremos, por ejemplo, la reacción de síntesis del fluoruro de magnesio, MgF2 , a partir de sus elementos:

Mg (s) + F2 (g) → MgF2 (s)

El producto formado es el resultado final de la transferencia de electrones que ha tenido lugar en dos semirreacciones simultáneas:

• Semirreacción de oxidación: El Mg cede sus dos electrones de valencia. Por lo tanto, decimos que se ha oxidado:

Mg → Mg2+ + 2 e-

• Semirreacción de reducción: A los dos electrones cedidos por el magnesio los reciben los dos átomos de flúor. Cada átomo F recibe un electrón. Decimos que el flúor se ha reducido.

F2 + 2 e− → 2 F−

• La reacción global es la suma de las dos semirreacciones:

 Mg + F2 → Mg2+ + 2F- → MgF2

• El magnesio recibe el nombre de reductor porque, al ceder electrones y oxidarse, provoca la reducción del flúor

• Al flúor lo denominamos oxidante porque, al recibir electrones y reducirse, provoca la oxidación del magnesio.

Generalizando, podemos decir: 

Reacción de oxidación-reducción es aquella que tiene lugar mediante transferencia de electrones.

Oxidación es el proceso de pérdida de electrones por parte de un reductor.

Reducción es el proceso de ganancia de electrones por parte de un oxidante.

Las reacciones redox y las reacciones ácido-base presentan algunas semejanzas. En estas últimas llamábamos pares conjugados ácido-base a un ácido y su base conjugada o bien a una base y su ácido conjugado. En las reacciones redox se cumple que:

• El agente oxidante y su forma reducida forman un par conjugado redox. La forma reducida es el reductor conjugado.

• El agente reductor y su forma oxidada forman un par conjugado redox. La forma oxidada es el oxidante conjugado.

Balanceo de ecuaciones redox

 El ajuste de las ecuaciones de oxidación-reducción suele presentar mayor dificultad que el resto de las ecuaciones químicas.

Como en toda ecuación, debe realizarse un balance de masas que asegure que en los dos miembros de la ecuación haya el mismo número de átomos de cada elemento.

Además, es preciso efectuar un balance de cargas cuyo fin es lograr que el número de electrones cedidos en la oxidación del reductor sea igual que el de los electrones ganados en la reducción del oxidante.

Para satisfacer este doble balance podemos seguir el método del ion-electrón. Este se desarrolla siguiendo una serie de pasos como se muestra en el siguiente ejemplo:

HNO3 + HI → NO + I2 + H2 O