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Estequiometría Redox

Estequiometría Redox

Hay muchos tipos de reacciones químicas; algunas crean explosiones, otras emiten luz y otras desencadenan un montón de reacciones subsecuentes. El tipo de reacciones químicas en el que nos centraremos hoy son las reacciones de óxido-reducción o reacciones redox.

La reacción redox

Aunque ya sabes lo que es una reacción redox, vamos a repasarlo.

Una reacción redox implica la transferencia de electrones de una especie a otra. En una reacción redox, el estado de oxidación de dos especies cambia, una se reduce (disminuye) y otra se oxida (aumenta).

Para más información acerca de como calcular el estado de oxidación, lee el artículo sobre estados de oxidación.

Equilibrio de reacciones redox y ejemplos de reacciones redox

Una reacción redox consiste en una reacción de un compuesto donde un átomo recibe los electrones de otro, por lo que para que haya reducción, es esencial que haya oxidación. Además, un átomo solo va a poder aceptar la cantidad de electrones cedidos, por lo que la reacción debe estar equilibrio y las reaciones estequiometrías deben estar balanceadas. Para poder calcular esta los coeficientes estequiométricos, se separan las dos reacciones, la de reducción y la de oxidación, en semirreacciones.

Semirreacciones redox

Un componente importante de las reacciones redox es que deben estar equilibradas tanto por la carga como por la masa. Utilizamos el método de las semirreacción para equilibrar estas ecuaciones en las que una o más de las especies están cargadas.

El método de equilibrio de las semirreacciones se utiliza para equilibrar las reacciones redox. Una reacción redox se divide en la semirreacción de oxidación y la semirreacción de reducción. Estas semirreacciones se equilibran individualmente y luego se recombinan en la ecuación equilibrada completa.

Para escribir estas semirreacciones, tenemos que seguir estos pasos:

  1. Escribe la reacción desequilibrada en su forma iónica
  2. Determina el estado de oxidación de cada especie de la reacción
  3. Determina qué especie se oxida y cuál se reduce
  4. Divide la reacción en las dos semirreacciones
  5. Utiliza los electrones para equilibrar la carga de cada semirreacción.
  6. Multiplica las semirreacciones necesarias para que el número de electrones se cancele
  7. Combina cada semirreacción y cancela los términos iguales

Empecemos con un ejemplo.

1. Equilibra la reacción redox utilizando la ecuación del esqueleto que aparece a continuación:

Primero, escribimos cada especie en su forma iónica

Los iones que son iguales en ambos lados se denominan iones espectadores, ya que aparecen tanto como reactivo como producto, por lo que no influyen en la reacción redox. Por lo tanto, no los tenemos en cuenta.

2. Ya tenemos la reacción en su forma iónica, así que empezamos por determinar el estado de oxidación de cada especie. Este paso es bastante sencillo, ya que todos nuestros elementos son iones, sus estados de oxidación son solo sus cargas.

3 y 4. Ahora tenemos que dividir esta reacción en sus semirreacciones. Empecemos por el Fe.

Esta semirreacción es la semirreacción de reducción, puesto que el estado de oxidación del Fe se está reduciendo.

5. Hay que igualar las cargas, debido a que en los reactivos hay 3 cargas positivas y en los productos 2 cargas positivas. Sabemos que las especies que se reducen ganan un electrón, así que queremos equilibrar la carga añadiendo un electrón al lado izquierdo.

Ahora, nuestra semirreacción de oxidación.

Hay que añadir cargas negativas a los productos para igualar cargas y sabemos que las especies que se oxidan pierden un electrón, por lo que equilibramos añadiendo 2 electrones al lado derecho.

6. Antes de combinar estas reacciones, tenemos que asegurarnos de que los electrones se cancelarán.

Vemos que el estaño pierde dos electrones y el hierro solo necesita un electrón para reducirse, pero no podemos tener electrones flotando por la disolución, por lo que tenemos que multiplicar la reacción de reducción por 2 para que nuestros electrones se cancelen.

7. Ahora podemos combinar nuestras reacciones para obtener la reacción final equilibrada

La reacción final no debería tener ningún electrón como reactivo o producto, así que asegúrate de que se cancela. Además, la semirreacción de reducción siempre tendrá sus electrones a la izquierda y la semirreacción de oxidación los tendrá a la derecha.

En algunas ocasiones los electrones se ponen en los reactivos, solo cambian el signo, - e- para la oxidación y + e- para la reducción. Pero el resultado siempre es lo mismo, ya que en el resultado no aparecen los electrones, entonces puedes elegir qué método utilizar. Para saber cómo ajustar en disoluciones ácidas o básicas, dirígete a "Método ion-anión".

Cálculos estequiométricos

Con cálculos estequimétricos podemos calcular concentraciones de las sustancias mediante valoraciones redox o moles. Para simplificar el cálculo, utilizamos equivalentes.

Un equivalente es la cantidad de sustancia implicada en un proceso redox.

Se calcula

Estequiometría redox: Ejercicios

Por lo que, en nuestro ejemplo anterior

Calcular los equivalentes de los dos compuestos en la reacción:

Como calculamos anteriormente las semirreacciones sabemos que:

Como un mol de Sn pierde 2 electrones, el equivalente de Sn = 1/2 mol de Sn (ya que medio mol reaciona con 1 mol de Fe):

Como un mol de Fe gana un electron, el equivalente de Fe = 1.

¿Cuál es la concentración de FeBr3 en una muestra de 43,2 mL, cuando se necesitan 36,4 mL de una muestra de 0,2 M SnCl2 para alcanzar el punto de equivalencia?

En la pregunta anterior ya calculamos la estequiometría y vimos que la estequiometría de Fe:Sn era 2:1.

Primero tenemos que convertir de M a mol de SnCl2:

Ahora que tenemos el SnCl2 en unidades molares, podemos utilizar la estequiometría para calcular los moles de FeBr3:

Por último, tenemos que convertir de mol a M:

Para más información, dirígete a Valoraciones Redox.

Estequiometría Redox - Puntos Claves

  • Una reacción redox implica la transferencia de electrones de una especie a otra. En una reacción redox, el estado de oxidación de dos especies cambia, una se reduce (disminuye) y otra se oxida (aumenta).
  • Hay que ajustar las reacciones de redox según el método de semiecuaciones.
  • La estequiometría nos permite calcular la molaridad de un compuesto desconocido mediante una valoración química.
  • Una valoración redox es el proceso de determinar la concentración de un analito (reactivo de concentración desconocida) añadiendo un valorante (reactivo de concentración conocida). La reacción entre ambos es una reacción de oxidación-reducción (redox).

Preguntas frecuentes sobre Estequiometría Redox

Una reacción redox implica la transferencia de electrones de una especie a otra. En una reacción redox, el estado de oxidación de dos especies cambia, una se reduce (disminuye) y otra se oxida (aumenta).  



En una reacción redox una especie se oxida (pierde electrones y el número de oxidación aumenta) y otra se reduce (gana electrones y el número de oxidación disminuye). Para identificar una reacción redox, calcula el número de oxidación de cada especie. Si el número aumenta para una especie y disminuye para otra, se trata de una reacción redox. 

Por ejemplo:


A) 2H2 + O2 → 2H2O


B) ZnCl2 + MgSO4 → ZnSO4 + MgCl2


En A, el número de oxidación del hidrógeno cambia de 0 a +1 (oxidado), mientras que el número de oxidación del oxígeno va de 0 a -2 (reducido), por lo que esta SÍ una rección redox.

En B, ninguno de los números de oxidación o cargas de los elementos cambia, por lo que no se produce, por lo que esta NO es una reacción redox.

En una reacción redox, los electrones se intercambian entre dos especies. Una especie se reduce, es decir, su número de oxidación disminuye y gana electrones. La diferencia de estado de oxidación es la cantidad de electrones intercambiados.  

Los cálculos estequimétricos nos indica las proporciones relativas de sustancias en una ecuación. De ste modo, podemos calcular concentraciones de las sustancia mediante valoraciones redox o moles. 

En el caso de las valoraciones redox, usamos equivalentes: 

eq = moles de sustancias / moles de electrones

Se pueden equilibrar las reacciones redox utilizando el método de la media reacción. Este método divide la ecuación en la semirreacción de oxidación y la semirreacción de reducción. Las reacciones redox deben equilibrarse tanto por la masa como por la carga, por lo que este método hace que sea más sencillo hacerlo. 

Los pasos a seguir son:

  1. Escribe la reacción desequilibrada en su forma iónica
  2. Determina el estado de oxidación de cada especie de la reacción
  3. Determina qué especie se oxida y cuál se reduce
  4. Divide la reacción en las dos semirreacciones
  5. Utiliza los electrones para equilibrar la carga de cada semirreacción. 
  6. Multiplica las semirreacciones necesarias para que el número de electrones se cancele
  7. Combina cada semirreacción y cancela los términos iguales

Cuestionario final de Estequiometría Redox

Pregunta

Durante una reacción redox, los reactivos intercambian ______, cambiando los estados de oxidación, de los átomos, de los reactivos a los productos.

Mostrar respuesta

Answer

electrones

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Pregunta

Si una sustancia acepta un electrón, decimos que se ha______.

Mostrar respuesta

Answer

reducido

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Pregunta

Si una sustancia pierde un electrón, decimos que se ha _______.

Mostrar respuesta

Answer

oxidado

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Pregunta

Durante una reacción redox, los electrones se transfieren de la especie que está ______ a la especie que está _______.

Mostrar respuesta

Answer

oxidada; reducida

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Pregunta

La especie que reduce a otra se denomina ______.

Mostrar respuesta

Answer

agente reductor

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Pregunta

Un agente ______ se oxida y pierde electrones

Mostrar respuesta

Answer

reductor

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Pregunta

El agente ______ oxida a otra especie, por lo que gana un electrón y se reduce. 

Mostrar respuesta

Answer

oxidante

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Pregunta

Los números de oxidación (o estados de oxidación) indican a los químicos la carga de un átomo y cuántos electrones ha ganado o donado durante una reacción. 

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero

Show question

Pregunta

Cuando los átomos están en su forma elemental, tienen un número de oxidación de ____.

Mostrar respuesta

Answer

0

Show question

Pregunta

¿Qué es el método de equilibrio de las semirreacciones? 

Mostrar respuesta

Answer

El método de equilibrio de las semirreacciones se utiliza para equilibrar las reacciones redox. Este método se basa en dividir la reacciión redox en la semirreacción de oxidación y la semirreacción de reducción. Estas semirreacciones se equilibran individualmente y luego se recombinan en la ecuación equilibrada completa. 

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Pregunta

¿Qué es un equivalente en redox?

Mostrar respuesta

Answer

Un equivalente es la cantidad de sustancia implicada en un proceso redox. 

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