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Química avanzada (AP Chemistry)
Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 3
Lección 1: Tipos de reacciones químicas- Reacciones de oxidación–reducción (redox)
- Ejemplo resuelto: Usar números de oxidación para identificar la oxidación y reducción
- Balancear ecuaciones redox
- Disolución y precipitación
- Reacciones de precipitación
- Reacciones de doble desplazamiento
- Reacciones de sustitución simple
- Ecuaciones moleculares, iónicas completas e iónicas netas
- Respuesta libre del AP Química 2015, pregunta 3a
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Ejemplo resuelto: Usar números de oxidación para identificar la oxidación y reducción
Al asignar números de oxidación a los átomos de cada uno de los elementos en una ecuación redox, podemos determinar qué elemento se oxida y qué elemento se reduce durante la reacción. En este video usaremos este método para identificar los elementos que se oxidan y reducen en la reacción que se produce entre I⁻ y MnO₄⁻ en una solución básica. Creado por Sal Khan.
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Transcripción del video
Lo que tenemos aquí es una reacción que
involucra yodo, manganeso, oxígeno e hidrógeno, y lo que queremos hacer en este video es pensar
en cuáles elementos se oxidan y cuáles se reducen en esta reacción. Te invito a que pauses el video
y trates de resolverlo por tu cuenta antes de que lo hagamos juntos. Muy bien, ahora trabajemos
juntos. Y la forma en que lo voy a resolver -y quizá tú hayas pensado en esta misma forma- es
averiguar cuáles son los números de oxidación para cada uno de los elementos cuando entran en la
reacción y cuando salen de la reacción, es decir, en ambos lados de la reacción. Primero veamos este
yodo de aquí, bueno, cada yodo tiene una carga negativa -1, por lo que su carga hipotética
-aunque no es tan hipotética en este caso-, que sería su número de oxidación, es 1 negativo.
Ahora pasemos a este ion permanganato de aquí, cuyos números de oxidación son un poco más
complicados de encontrar, pero lo que generalmente podemos recordar es que el oxígeno es bastante
electronegativo, y es probable que acapare 2 electrones, por lo que, cuando pensamos en una
carga hipotética con números de oxidación, el oxígeno tendrá un número de oxidación 2 negativo,
pues ya dijimos que le gusta acaparar 2 electrones adicionales; entonces, si cada uno de estos 4
oxígenos tiene una carga hipotética de 2 negativo, nos dará un total de 8 negativo, pero vemos que
todo este ion tiene una carga negativa de 1, eso significa que el manganeso debe tener una carga
hipotética o un número de oxidación de 7 positivo. Vamos a repasar esto de nuevo porque es un poco
complicado. Dijimos que el oxígeno es 2 negativo porque le gusta acaparar 2 electrones, tenemos
4 oxígenos, si sumas todo esto te da 8 negativo, pero todo el ion tiene 1 negativo, entonces ¿qué
tenemos que sumar a 8 negativo para que dé como resultado un 1 negativo? Bueno, un 7 positivo,
y ese es el número de oxidación del manganeso cuando entra en la reacción, en este lado de
la reacción. Y luego veamos el agua. Bueno, el agua está compuesta de hidrógeno y oxígeno a los
cuales veremos mucho. Este oxígeno tiene un número de oxidación de 2 negativo y cada uno de esos
átomos de hidrógeno tendrá un número de oxidación 1 positivo porque sabemos que el oxígeno acapara
los electrones. Estos son enlaces covalentes en la molécula de agua, pero si tuviéramos que asignar
una especie de carga hipotética diremos que el oxígeno toma esos dos electrones y cada uno de
esos hidrógenos perderá un electrón y tendrá un número de oxidación 1 positivo. Ahora veamos
el lado derecho de esta reacción. ¿Qué pasa con estos yodos aquí? Bueno, en esta molécula de
yodo no se está ganando ni perdiendo electrones, por lo que su número de oxidación es 0. Luego
pasamos al siguiente compuesto, cada uno de estos oxígenos tiene un número de oxidación 2 negativo,
¿cuál es el número de oxidación del manganeso? Bueno, el compuesto es neutro, 2 oxígenos con 2
negativos serán 4 negativo, y para que sea neutral el manganeso debe tener 4 positivo, un número de
oxidación de 4 positivo. Y, por último, pero no menos importante, si observamos estos aniones
hidróxido, cada uno de los oxígenos tendrá un número de oxidación de 2 negativo y el hidrógeno
va a tener un 1 positivo, y podemos confirmar que eso tiene sentido: los 2 negativos más 1 darán
1 negativo para cada uno de estos iones. Así que ahora pensemos quién se ha oxidado y quién se
ha reducido. Y recuerda: la oxidación significa perder electrones y la reducción significa ganar
electrones, o puedes verla como la disminución en el número de oxidación. Primero veamos el yodo:
pasamos de un número de oxidación de 1 negativo a 0, entonces, para pasar de un número de oxidación
1 negativo a 0 es necesario perder electrones, por lo que se ha oxidado. Permíteme escribirlo:
el yodo se ha oxidado. Ahora veamos el manganeso: pasamos de un 7 positivo a un 4 positivo, por
lo que el número de oxidación ha disminuido, el manganeso se ha reducido. Ahora veamos el oxígeno:
bueno, en todas partes el oxígeno tiene un número de oxidación de 2 negativo, así que no hay nada; y
luego lo mismo para los hidrógenos: 1 positivo en ambos lados, así que no hay nada allí. Entonces el
yodo se ha oxidado y el manganeso se ha reducido.