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Ejemplo resuelto: Balancear una ecuación redox simple

Una ecuación redox se puede balancear con el siguiente procedimiento: (1) Dividir la ecuación en dos medias reacciones. (2) Balancear cada media reacción en masa y carga. (3) Igualar el número de electrones que se transfieren en cada media reacción. (4) Juntar las medias reacciones. En este video usaremos estos pasos para balancear la ecuación redox de la reacción entre el metal aluminio e iones de hidrógeno. Creado por Sal Khan.

Transcripción del video

Lo que tenemos aquí es una reacción redox:  los elementos se están reduciendo y oxidando,   de ahí el nombre redox. Y queremos balancearla, y  cuando hablamos de balancear una reacción redox,   lo que queremos es asegurarnos de conservar la  masa y la carga en ambos lados de la reacción.   Entonces, ¿cómo hacemos eso? Bueno, el primer  paso es asignar números de oxidación o estados   de oxidación a cada uno de los elementos  constituyentes en cada lado de la reacción   y así sabremos quién se oxida y quién  se reduce, luego podemos establecer las   semirreacciones que luego podremos balancear.  Muy bien, primero veamos este aluminio de aquí:   tiene un estado de oxidación o un número de  oxidación 0, es aluminio por sí solo; luego   podemos ver este hidrógeno que realmente es sólo  un protón aquí, así que la carga es 1 positivo,   y entonces la carga hipotética también es 1  positivo, que sería su número de oxidación   o su estado de oxidación. Y, luego, cuando  llegamos al lado derecho de esta reacción,   vemos que el aluminio ahora tiene una carga  positiva de 3, entonces su número de oxidación   también sería 3 positivo, y podemos ver aquí  que el hidrógeno, en realidad ahora tenemos 2,   así que tendremos que lidiar con eso más adelante,  ya que de este lado sólo tenemos 1. Ahora,   cada uno de estos hidrógenos tiene un número  de oxidación 0, no acaparan electrones ni los   pierden, sólo hay 2 hidrógenos unidos entre  sí. Muy bien, ahora que hemos asignado números   de oxidación podemos averiguar quién se oxida y  quién se reduce. Entonces, si vemos el aluminio,   el aluminio pasa de un número de oxidación de 0  a 3 positivo, y si el número de oxidación aumenta   significa que se está oxidando. También  puedes recordar la mnemotecnia GER PEO:   ganar un electrón es reducción, perder un electrón  es oxidación. Como está perdiendo electrones   tiene una carga más positiva, pero su número de  oxidación está aumentando, por lo que se está   oxidando. Y si vemos el hidrógeno, pasamos de 1  positivo a 0; si el número de oxidación disminuye   entonces se está reduciendo, reducido. Así que  ahora establezcamos las dos semirreacciones:   la semirreacción de oxidación para el aluminio  y luego la reducción para el hidrógeno. Primero   para el aluminio tenemos un sólido de aluminio  y su media reacción se convertirá en una forma   de aluminio con una carga de 3 positivo en estado  acuoso, así que primero balanceemos esto sólo por   la cantidad de aluminios que tenemos: tenemos 1  aluminio a la izquierda, 1 aluminio a la derecha,   esto parece balanceado. Ahora intentemos  balancearlo por carga: no tenemos carga aquí,   así que deberíamos tener un total de carga 0  a la derecha, pero aquí tenemos 3 positivo,   entonces lo que tenemos que hacer es agregar  algunos electrones. Permíteme agregar 3 electrones   aquí y listo, hemos balanceado la carga. Y  ahora analicemos el hidrógeno. Tenemos un   protón a la izquierda, es una solución acuosa,  y luego a la derecha sólo tenemos moléculas de   hidrógeno neutras. Primero balanceemos el número  de hidrógenos: tenemos 2 a la derecha, 1 a la   izquierda, así que vamos a tener que poner un 2  aquí. Ya balanceamos la cantidad de hidrógenos,   y ahora vamos a balancear la carga, así que  veamos: en el lado derecho no tenemos carga neta,   mientras que en el lado izquierdo, justo aquí,  tenemos una carga neta positiva de 2, entonces,   para balancear esto tengo que poner 2 electrones  en el lado izquierdo, entonces agregaré aquí   los 2 electrones, y ahora parece que la carga  está balanceada. Ahora, lo que queremos hacer a   continuación es balancear el número de electrones  que tenemos en el lado derecho y en el lado   izquierdo de esta semirreacciones. ¿Y cómo podemos  hacer eso? Veamos, hay 3 aquí y 2 aquí, el mínimo   común múltiplo -recordando un poco de matemáticas  básicas- de 3 y 2 es 6, entonces podemos llevar   estos 2 a 6, ¿y cómo lo hacemos? Bueno, podemos  multiplicar esta semirreacción de arriba por 2.   Permíteme hacerlo: multiplico esta semirreacción  por 2 y multiplico esta semirreacción de abajo por   3. ¿Por qué funciona esto? Bueno, 2 x 3 electrones  nos dará 6 electrones y 3 x 2 electrones nos dará   6 electrones. Permíteme reescribir esto: si  multiplico por 2 tendremos 2 aluminios en   estado sólido y luego en el lado derecho de esta  media reacción, estoy multiplicando todo por 2,   así que ahora tengo 2 aluminios más 3 en solución  acuosa, y luego también estoy multiplicando estos   electrones por 2, entonces más 6 electrones.  Voy a hacer esto aquí abajo: 3 x 2 electrones   nos va a dar 6 electrones, y luego voy a  multiplicar este 3 x 2, lo que nos dará 6   protones de hidrógeno. Entonces, más 6 protones  de hidrógeno que están en una solución acuosa;   y luego del lado derecho se multiplico por 3,  tengo 3 moléculas de hidrógeno, cada una de ellas   con 2 átomos de hidrógeno. Y ahora he balanceado  el número de electrones en ambos lados, sólo nos   falta sumar estas dos semirreacciones, y si sumo  las 2 semirreacciones ¿qué obtengo? Entonces,   en el lado izquierdo voy a sumar todas estas  cosas: 6 electrones + 2 aluminios + 6 protones   de hidrógeno, y luego en el lado derecho voy a  sumar todas estas cosas: 2 aluminios, ahora con   una carga de 3 positivo en una solución acuosa  voy a tener los 3 hidrógenos, o mejor dicho,   3 moléculas de hidrógeno, de hecho hay 6  hidrógenos aquí; luego tengo los 6 electrones,   tengo 6 electrones a la izquierda, 6 electrones a  la derecha, los cancelo y ahora aquí está nuestra   reacción redox balanceada, balanceada tanto para  la masa como para la carga. Y hemos terminado.