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Reacciones redox

Oxidation-Reduction Reaction

Que el hierro se oxide, que la madera arda y que una pila dé corriente son reacciones redox: en todas pasan electrones de una sustancia a otra. Perder electrones es oxidarse y ganarlos es reducirse, y como todo electrón que pierde una sustancia tiene que tomarlo otra, las dos cosas ocurren siempre a la vez. Cuando no se ve adónde fueron los electrones, se lleva la cuenta con los números de oxidación: si aumentan hay oxidación, y si disminuyen, reducción. El diagrama de arriba sigue al zinc mientras entrega dos electrones a un ion de cobre, y el de abajo, los números de oxidación en tres reacciones.

Redox significa electrones que se mueven

50 %
💡 Qué se lee en el diagrama
①Antes de la reacción hay un átomo de zinc, Zn, y un ion de cobre, Cu²⁺; el número de oxidación del Zn es 0 y el del Cu²⁺, +2
②Al avanzar, el Zn cede dos electrones y se convierte en Zn²⁺; perder electrones es oxidarse
③El Cu²⁺ toma esos dos electrones y se convierte en un átomo de cobre, Cu; ganar electrones es reducirse
④Los electrones que pierde el Zn son tantos como los que gana el Cu²⁺, así que la oxidación y la reducción no pueden ocurrir por separado
⑤Si se sumerge una lámina de zinc en una disolución de sulfato de cobre, sobre el zinc se deposita de verdad cobre rojizo y el azul de la disolución se aclara

Llevar la cuenta con números de oxidación

2Mg + O₂
Reglas del número de oxidación
elemento libre = 0, H en compuestos = +1, O = −2, ion monoatómico = su carga
En un compuesto los números de oxidación suman 0; en un ion poliatómico suman la carga del ion
🔍 Las tres reacciones
①2Mg + O₂ → 2MgO: el Mg pasa de 0 a +2 y se oxida; el O pasa de 0 a −2 y se reduce. Los 4 electrones que pierden dos átomos de Mg los toman dos átomos de O
②Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂: el Fe pasa de +3 a 0 y se reduce; el C pasa de +2 a +4 y se oxida. Se intercambian 6 electrones
③2Na + Cl₂ → 2NaCl: el Na pasa de 0 a +1 y se oxida; el Cl pasa de 0 a −1 y se reduce. Se intercambian 2 electrones
④En cualquier reacción, los electrones perdidos son tantos como los ganados

Oxidantes y reductores

Oxidante
oxida a otra sustancia y él mismo se reduce
Quita electrones a la otra sustancia (su número de oxidación baja)
Reductor
reduce a otra sustancia y él mismo se oxida
Cede electrones a la otra sustancia (su número de oxidación sube)
💡 Cómo no confundirlos
①El oxidante oxida a otra sustancia, así que él mismo se reduce
②El reductor reduce a otra sustancia, así que él mismo se oxida
③El nombre indica lo que hace a la otra sustancia; su propio cambio es el contrario, una trampa habitual en los exámenes
④En Zn + Cu²⁺, el Zn cede electrones, así que es el reductor (y se oxida), y el Cu²⁺ los quita, así que es el oxidante (y se reduce)

Practícalo

Ejemplo 1
Halla el número de oxidación del azufre (S) en el ácido sulfúrico (H₂SO₄).
1
Pon H = +1 y O = −2 e iguala a 0 la suma del compuesto.
2 × (+1) + S + 4 × (−2) = 0
2
Despeja S.
S = +6
▸ S = +6
Dos H y cuatro O suman +2 − 8 = −6, así que el S tiene que ser +6 para que el total sea 0.
Ejemplo 2
En Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, ¿qué elemento se oxida y cuál se reduce?
1
Escribe el número de oxidación de cada elemento antes y después de la reacción.
Zn: 0 → +2, Cu: +2 → 0
2
Si el número de oxidación sube hay oxidación (pierde electrones); si baja, reducción (gana electrones).
el Zn se oxida (pierde 2 e⁻), el Cu²⁺ se reduce (gana 2 e⁻)
▸ Zn se oxida / Cu²⁺ se reduce
Es la reacción del diagrama de arriba: el Cu²⁺ toma los dos electrones que pierde el Zn.

Resumen

Tres maneras de ver la redox
①electrones: oxidación = pérdida, reducción = ganancia ②número de oxidación: oxidación = aumento, reducción = disminución ③oxígeno: oxidación = ganancia, reducción = pérdida
Las tres leen la misma reacción en escalas distintas, así que siempre coinciden
Tipo de simulacro KICE 2021 Química I, adaptado
¿En cuál de estas sustancias el nitrógeno (N) tiene número de oxidación +5?
①NH₃
②N₂
③NO
④NO₂
⑤HNO₃
▸ ⑤ HNO₃
1
En un compuesto los números de oxidación suman 0. Halla el del N en cada opción.
2
El N vale −3 en NH₃, 0 en N₂, +2 en NO y +4 en NO₂; en HNO₃, H = +1 y tres O = −6, así que el N vale +5.
(+1) + N + 3 × (−2) = 0 → N = +5
🎯 Puntos clave
①Número de oxidación: se pone H = +1 y O = −2 y se ajusta para que la suma sea 0 en un compuesto o igual a la carga en un ion
②El oxidante y el reductor cambian en sentido contrario a su nombre
③Electrones perdidos = electrones ganados
④La herrumbre se forma porque el hierro se oxida, y en la fotosíntesis el dióxido de carbono se reduce a glucosa
⑤Es frecuente tener que identificar, por los cambios de número de oxidación, la sustancia oxidada, la reducida, el oxidante y el reductor
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