En esta página encontrarás apuntes sobre qué son las reacciones redox, qué conceptos son importantes y cómo funcionan además de aprender a ajustar las reacciones y que aplicaciones tienen.
Índice
¿Qué es una reacción Redox en química?
Respuesta corta: Es una reacción química donde se produce una transferencia de electrones entre las especies involucradas.
Respuesta larga: Decir que una reacción es de oxidación-reducción (redox) quiere decir que es un proceso de intercambio de electrones, en estas reacciones siempre una de las especies dona los electrones (reductor) y la otra los acepta (oxidante).
¿Qué conceptos son importantes en Redox?
En las reacciones Redox es muy importante tener claros los conceptos básicos antes de poder avanzar, por eso, antes de entrar en cómo se desarrollan estas reacciones vamos a aclarar algunos puntos:
Cuando comentamos que en una reacción Redox un compuesto se reduce, lo que estamos diciendo es que la valencia de unos de los elementos que la forma ha bajado (ha aceptado electrones), de igual modo, cuando comentamos que una sustancia se oxida lo que queremos decir es que un elemento de esa sustancia a aumentado su número de valencia (a cedido electrones).
Para que quede claro los conceptos podemos explicarlo con el ejemplo del ascensor que aparece en la imagen:
Cuando decimos que una sustancia se ha reducido lo que queremos decir es que “ha bajado de piso”, de igual modo una sustancia que se ha oxidado es cómo “ha subido de piso”. Una muy buena regla nemotécnica para recordar este concepto es “los compuestos que se oxidan van al ático (ambas palabras empiezan por vocal y el ático está arriba de los edificios) y los que se reducen al sótano (ambas palabras empiezan por consonante y el sótano está abajo)”.
Otros conceptos que utilizaremos y que también son importantes son:
Reductor: Es la especie que hace que la otra se reduzca y se va a oxidar durante el transcurso del proceso:
Red ⇔ Ox + n e–
Oxidante: Es la especie que produce que la otra se oxide y se va a reducir durante el transcurso del proceso:
Ox + n e– ⇔ Red
Par Redox: Sistema formado por un compuesto oxidado y su forma reducida. De cada par redox es característico el número de electrones (n) que se intercambia entre ambas especies y su potencial normal (E0).
Potencial normal de reducción (E0): Es la diferencia de potencial que da un par redox cuando se compara con el estándar de hidrógeno, en otras palabras, la tendencia de este par a reducirse.
¿Cómo funciona una reacción redox?
Lo que ocurre en una reacción de oxidación-reducción es que las especies implicadas de dos pares redox se transfieren electrones:
Para el par redox 1: Ox1 + n1e– ⇔ Red1
Para el par redox 2: Ox2 + n2e– ⇔ Red2
Durante el proceso, el número de electrones que pierde una especie tiene que ser igual que el número de electrones que gana la otra especie. Es decir, la ecuación química tiene que estar ajustada. Matemáticamente el número de electrones que intervienen en la reacción sería:
nt= n1 x n2
Menos para el caso que los electrones de un par sean igual al de otro que se daría:
nt = n1 = n2.
Así la reacción global, después del ajuste será:
n2 Ox1 + n1 Red2 ⇔ n2 Red1 + n1 Ox2
Como es complejo ver estas fórmulas con carácter general, vamos a tratar el mismo caso con un ejemplo, en este caso la oxidación del estaño +2 por acción del hierro +3:
El par redox 1 sería el hierro: Fe3+ + e– ⇔ Fe2+
El par redox 2 sería el estaño: Sn4+ + 2e– ⇔ Sn2+
Así la reacción global, después de lo explicado anteriormente, sería:
2 Fe3+ + Sn2+ ⇔ 2 Fe2+ + Sn4+
Durante el proceso de reacción el Fe3+ se reduce a Fe2+ (oxidante) y el Sn2+ se oxida a Sn4+ (reductor).
Este intercambio de electrones se puede dar tanto en medio homogéneo (mediante el contacto directo entre las sustancias implicadas) como de forma heterogénea (donde las sustancias se encuentran separadas físicamente unidas por un puente salino).
¿Cómo influye el medio de le reacción en Redox?
Cuando una de las partes que forma un par redox contiene moléculas de oxígeno como por ejemplo el par (MnO4–/Mn2+) o bien entre ellas existe una proporción diferente, a la semirreacción de este compuesto tenemos que añadir protones (H+) y moléculas de agua (H2O) para conseguir ajustar la reacción, por ejemplo, para el par dado:
MnO4– + 8 H+ + 5 e– ⇔ Mn2+ + 4 H2O
Estos casos hacen que se demuestre que estas reacciones redox tienen dependencia directa con el pH del medio. A pH bajo, la cantidad de H+ en la disolución aumenta haciendo que el poder oxidante del permanganato también aumente, a medida que vamos subiendo el pH y el medio se vuelve cada vez más básico el poder oxidante de este compuesto disminuye.
Para verlo de manera más visual os proponemos el vídeo de abajo, donde se desarrolla la reacción:
MnO4– + 5 Fe2+ + 8 H+ ⇔ Mn2+ + Fe3+ +4 H2O
Esta reacción se desarrolla en medio ácido, para ello, el autor añade los H+ en exceso con el H2SO4. Como se observa en el vídeo al entrar en contacto el KMnO4 (de color morado) con la solución de Fe2+, este último reduce al primero a su forma de Mn2+ (incoloro).
¿Cómo se ajusta una reacción redox en medio ácido?
Para el ajuste de una reacción reacción redox utilizamos el medio del Ion-electrón. Aunque lo detallamos paso a paso más abajo, os facilitamos también un video explicativo:
Este método lo podemos dividir en 7 pasos:
1) Escribimos la reacción que queremos balancear en bruto.
2) Escribimos la valencia de cada uno de los elementos que componen los elementos de la reacción e identificamos cual se ha oxidado y cual se ha reducido.
3) Escribimos las semirreacciones de los pares redox que se oxidan y se reducen en la reacción.
4) Ajustamos cada una de las reacciones de los pares redox por separado, para ello debemos ajustar, respetando el orden, el elemento que se oxida/reduce, los oxígenos, los hidrógenos y por último las cargas añadiendo electrones.
Nota: Para añadir oxígeno en un lado de la reacción deberemos hacerlo añadiendo moléculas de agua completa, y al hacer esto, tendremos que añadir en el otro lado los protones correspondientes para que se dé el ajuste.
5) Una vez tenemos ajustadas las dos semirreacciones, las multiplicamos por un número entero para que el número de electrones cedidos sean el mismo que el número de los electrones captados.
6) Sumamos las dos semirreacciones, como tenemos el mismo número de electrones en un lado y en el otro, podemos sacarlos de la ecuación.
7) Como paso final, compensamos las cargas de los elementos de la reacción.
¿Cómo se ajusta una reacción redox en medio básico?
Al igual que para el medio ácido, para el ajuste de una reacción reacción redox en medio básico utilizamos el método del Ion-electrón. Aunque lo detallamos paso a paso más abajo, os facilitamos también el video explicativo:
El ajuste de la reacción en este medio vuelve a dividirse en 7 pasos, donde la diferencia entre los medios se encuentra en el paso número 4:
1) Escribimos la reacción que queremos balancear en bruto.
2) Escribimos la valencia de cada uno de los elementos que componen los elementos de la reacción e identificamos cual se ha oxidado y cual se ha reducido.
3) Escribimos las semirreacciones de los pares redox que se oxidan y se reducen en la rección.
4) Ajustamos cada una de las reacciones de los pares redox por separado, pero a diferencia del medio ácido, para ajustar el número de oxígenos e hidrógenos, en cada una de las semirreacciones de los pares redox añadiremos tantas moléculas de H2O necesarias para el balanceo en el lado donde el número de oxígenos sea MAYOR. Después, en el otro lado de la reacción, se añaden los suficientes iones OH– como para que la reacción quede ajustada.
5) Una vez tenemos ajustadas las dos semirreacciones, las multiplicamos por un número entero para que el número de electrones cedidos sean el mismo que el número de los electrones captados.
6) Sumamos las dos semirreacciones, como tenemos el mismo número de electrones en un lado y en el otro, podemos sacarlos de la ecuación.
7) Como paso final, compensamos las cargas de los elementos de la reacción.
¿Por qué son importantes las reacciones redox?
Las reacciones redox son de las más importantes en nuestro día a día, se dan tanto naturalmente (en la corrosión de objetos metálicos) como provocadas por nosotros mismos (en las baterías de los teléfonos móviles).
También cuenta con numerosos usos industriales, sobre todo en proceso de purificación y obtención de sustancias mediante electrólisis, este proceso tiene especial importancia ya que es el único método rentable para la obtención del aluminio y metales alcalinos.
En bioquímica, estas reacciones forman parte numerosos procesos biológicos como la fosforilación y desfosforilación, además de presentar diversas aplicaciones en medicina como la electroterapia y valoraciones analíticas.
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