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Ejemplo resuelto: Balancear una ecuación redox en una solución básica

Al balancear ecuaciones de reacciones redox que se producen en soluciones básicas, se suele necesitar agregar iones de OH⁻ o el par OH⁻/H₂O para balancear la ecuación por completo. En este video analizaremos este proceso para la reacción entre ClO⁻ y Cr(OH)₄⁻ en una solución básica. Creado por Jay.

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Transcripción del video

en el vídeo pasado vimos cómo balancear una reacción redox cuando se encuentra en una solución ácida en este vídeo vamos a balancear una reacción redox pero que se encuentra en una solución básica y estas son ligeramente más complicadas pero vamos a utilizar más o menos la misma técnica la principal diferencia tiene que ver con estos protones que agregamos en el paso número 4 porque como estamos en una solución básica estos van a ser neutralizados por grupos hidroxi los entonces cuando llegamos al paso 6 vamos a juntar las 12 mil reacciones pero también vamos a agregar esos grupos hidroxi los que neutralizan a estos protones lo que vamos a agregar agregar en millones hidroxilo el procedimiento es el mismo que en el vídeo pasado pero al final vamos a agregar a estos aniones hidroxi los que son necesarios porque como estamos en una solución básica necesitamos estos grupos hidroxilo para neutralizar a los protones del paso 4 ok entonces al igual que en el vídeo pasado vamos a empezar con los estados de oxidación si empezamos con el año hipoclorito sabemos que el oxígeno en esta molécula tiene un estado de oxidación de menos 2 ok pero sabemos que en total la suma de todos los estados de oxidación tiene que ser menos 1 entonces el cloro debe de tener un estado de oxidación de más 1 porque más uno menos 2 es igual a menos 1 si ahora vamos a este compuesto de cromo y creo que la mejor forma de analizar esto es recordar que la unión hidróxido todo completito tiene un estado de oxidación pero tenemos cuatro de estos aniones hidróxidos entonces menos 1 por 4 nos da un total de menos 4 sin embargo en términos de oxidación la molécula completa tiene un -1 porque la carga de este jon es menos 1 así es que el cromo debe de tener un estado de oxidación de más 3 porque más 3 menos 4 es menos 1 que hay el cromo tiene un estado de oxidación de más 3 en esta molécula bueno ahora vamos con los productos tenemos aquí una unión cromato y aquí el oxígeno tiene un estado de oxidación de menos 2 tengo 4 oxígenos por lo cual tengo un total de menos 8 necesito llegar a un total de menos 2 que es la carga de este ión entonces el cromo debe de tener un estado de oxidación de más 6 porque más 6 menos 8 me da menos 2 6 y finalmente con el año el cloruro tiene una carga de menos 1 por lo tanto su estado de oxidación es menos 1 en términos de que átomos se están oxidando y que átomos se están reduciendo lo que tenemos que ver es donde hay un incremento en el estado de oxidación y esos son los que se están oxidando y para ver cuáles se están reduciendo tenemos que ver qué estados de oxidación están decreciendo ok por aquí el cromo tenía un estado de oxidación más 3 pero por acá los productos ahora tienen un estado de oxidación más 6 así es que el cromo se está oxidando y el cloro empieza con un estado de oxidación más uno y en la reacción termina con un estado de oxidación -1 así es que su estado de oxidación se reduce y el cloro se está reduciendo así es que podemos concluir que está habiendo una oxidación y una reducción aunque ahí se trata de una reacción redox y ahora si podemos escribir las semi reacciones o reacciones parciales una semi reacción de oxidación y una semi reacción de reducción y en esta ocasión vamos a escribir la semi reacción de reducción primero entonces qué es lo que se redujo el cloro fue el que se redujo entonces vamos a empezar poniendo aquí se l o menos se reduce al transformarse en cloruro esta es la semi reacción de reducción por otro lado el elemento que se oxida es el que involucraba al cromo en el compuesto de cromo que era r hidróxido 4 hidróxidos y una carga negativa que durante la reacción se transforma en cromato ok cr o 4 con dos cargas negativas y esta es nuestra semi reacción de oxidación primer paso listo ahora vamos con el segundo paso que hoy queremos balancear los átomos que no sean oxígeno o hidrógeno así es que vamos por aquí con nuestra semi reacción de reducción y pues aquí el átomo que no es oxígeno ni hidrógeno es el cloro ok pero tenemos la misma cantidad de átomos de cloro en los reactivos que en los productos entonces con respecto al cloro estás en mi reacción ya está balanceada y ahora en la semi reacción de oxidación eso aplica al cromo aunque ya tenemos un átomo de cromo en la izquierda y un átomo de cromo en la derecha así es que está semi reacción también está balanceada lo que en este caso en esta reacción este paso ya está hecho pero ten mucho cuidado porque en algunas otras reacciones si tienes que balancear estos átomos y va a afectar el resultado final bueno ya ahora vamos con el paso 3 balancea el oxígeno agregando agua si nos fijamos en nuestra semi reacción de reducción podemos observar que tenemos un átomo de oxígeno del lado izquierdo y ningún átomo de oxígeno del lado derecho por lo que tenemos que agregar una molécula de agua del lado de los productos y ahora si ya tenemos un átomo de oxígeno del lado de los reactivos y un átomo de oxígeno del lado de los productos y entonces la semi reacción de reducción ya está balanceada con respecto a los oxígenos también bueno ahora vamos con la semi reacción de oxidación por aquí tenemos un oxígeno pero recuerda que este paréntesis con este 4 de aquí aplica a todo lo que está dentro del paréntesis entonces en realidad tenemos 4 oxígenos del lado izquierdo y del lado derecho tenemos 4 oxígenos entonces aquí ya está balanceado el oxígeno así es que ya terminamos con el paso 3 y vamos con el paso 4 balancea el hidrógeno agregando protones por aquí en la semi reacción de reducción recuerda que en el paso anterior agregamos una molécula de agua así es que agregamos dos átomos de hidrógeno pero no hay ni un solo átomo de hidrógeno del lado de los reactivos así es que vamos a balancear esta situación agregando hidrógeno pero en forma de protones y queremos agregar dos y entonces si tengo dos átomos de hidrógeno en la izquierda y dos átomos de hidrógeno en la derecha para la semi reacción de oxidación recuerda que este 4 aplica también a este hidrógeno entonces del lado de los rectos tengo 4 átomos de hidrógeno pero no tengo ningún átomo de hidrógeno del lado de los productos entonces pues voy a agregar 4 átomos de hidrógeno 4 pero los voy a agregar en forma de protones y ahora vamos a agregar electrones para balancear las cargas y para hacer eso necesitamos analizar las cargas totales de cada uno de los lados de nuestras semi reacciones y bueno pues vamos a empezar con nuestra semi reacción de reducción por aquí tengo dos protones o sea que tengo dos cargas positivas y luego también tengo una carga negativa en el hipoclorito entonces tengo por aquí una carga negativa y dos cargas positivas más una carga negativa nos da en total una carga positiva porque ahora yo tengo la mala costumbre de escribir mis cargas de la misma forma en la que escribo mis estados de oxidación y eso puede llegar a ser confuso pero recuerda que aquí estoy hablando de las cargas en este momento pero bueno eso fue del lado de los reactivos de la semi reacción de reducción del lado de los productos por aquí el año en cloruro tiene una carga negativa que hay tiene una carga negativa y el agua no tiene ninguna carga entonces en total del lado de los productos tenemos una carga de menos 1 ahora yo necesito hacer que estas dos cargas sean iguales y la única forma de hacer eso es agregar electrones y bueno recuerda que cada electrón tiene una carga menos 1 que hay una carga negativa así es que si quiero que estas dos cargas sean iguales lo único que puedo hacer es agregar dos electrones de este lado entonces voy a agregar dos electrones del lado de los reactivos eso nos aporta una carga de -2 ok eso nos da dos cargas negativas y más uno menos dos nos da menos uno que esos dos electrones nos hacen pasar de una carga de más 1 a una carga de menos 1 y entonces ahora si la carga del lado izquierdo es igual a la carga del lado derecho así es que ya balance las cargas agregando 2 electrones del lado izquierdo aunque y entonces vamos con la semi reacción de oxidación por aquí tenemos un solo ión así es que la carga total es menos 1 mientras que del lado de los productos tenemos aquí un millón con una carga de menos 2 - 2 y tenemos cuatro de estos protones y cada protón tiene una carga positiva así es que tenemos cuatro cargas positivas y menos dos más cuatro es más dos que tenemos menos uno del lado izquierdo y más dos del lado derecho y tenemos que hacer que estas dos cargas totales sean iguales y la única forma de hacer eso es agregar electrones si yo llego y agregó tres electrones de este lado eso nos da tres cargas negativas y dos menos tres es menos uno aunque agregando estos tres electrones pasamos de una carga de más dos a una carga de menos uno y entonces ahora si la carga del lado izquierdo si es igual a la carga del lado derecho por lo que ahora mis cargas si están balanceadas otra forma menos directa de averiguar en donde tengo que agregar los electrones es recordar nuestra mnemotecnia para oxidación y reducción pérdida de electrones es oxidación y ganancia de electrones es reducción ahora si estamos perdiendo electrones los electrones tienen que estar del lado de los productos cierto mientras que si estamos ganando electrones los electrones tienen que estar del lado de los reactivos y bueno de hecho esta es una muy buena forma de verificar que lo estamos haciendo bien en fin ahora vamos con el paso 6 aunque tenemos que hacer que el número de electrones de ambas en mis reacciones sean iguales y ahora la razón por la que es muy importante este paso es porque los electrones que se pierden en la semi reacción de oxidación son justo esos electrones que se están ganando en la semi reacción de reducción y por lo tanto necesitamos que haya exactamente el mismo número de estos electrones ok para que se puedan pasar de aquí para acá ahora justo como tenemos ahorita las de mis reacciones estamos perdiendo 3 electrones en la semi reacción de oxidación pero ganando únicamente 2 electrones en la semi reacción de reducción eso no tiene sentido cierto necesitamos tener exactamente el mismo número de electrones en estas 12 mil reacciones y la mejor forma de hacer que las cantidades de estos electrones sean iguales es pensar en el mínimo común múltiplo de estos dos números y el mínimo común múltiplo de 2 y 3 es 6 así es que tenemos que hacer que en cada una de estas dos semi reacciones haya exactamente 6 electrones y para eso tenemos que hacer esta semi reacción tres veces y esta otra semi reacción dos veces aunque vamos a multiplicar toda esta semi reacción por un 3 y entonces nos van a quedar 6 electrones y vamos a multiplicar toda esta semi reacción por 2 y entonces nos va a quedar 2 por 3 6 electrones así es que pues vamos a hacer esto lo que estamos haciendo tres veces esta semi reacción por lo que tenemos tres por dos electrones o sea seis electrones y luego tres por dos protones o sea seis protones y luego tenemos tres por uno que es el coeficiente que no estamos escribiendo aquí enfrente de lannion hipoclorito y tres por uno es 3 o sea que tenemos 3 aniones hipoclorito y luego el 3 por el 1 que es el coeficiente tácito de este año en cloruro o sea que tenemos tres uniones cloruro y finalmente tenemos tres moléculas de agua moléculas de agua ahora vamos a obtener un poquito más de espacio y vamos a hacer esta semi reacción de oxidación dos veces que tenemos un compuesto de cromo pero estamos multiplicando toda la semi reacción por dos por lo que tenemos ahora dos compuestos de cromo y luego aquí tenemos un cromato pero estamos multiplicando todo por 2 entonces tenemos 2 cromatos y tenemos cuatro protones multiplicamos todo por dos así es que tenemos dos por cuatro ocho protones y finalmente tenemos tres electrones pero lo multiplicamos por dos y nos queda dos por tres seis electrones y ahora si en nuestra semi reacción de reducción tenemos seis electrones y en nuestra semi reacción de oxidación también tenemos seis electrones así es que ya logramos que nuestras 12 mis reacciones haya exactamente la misma cantidad de electrones y ahora lo que vamos a hacer es juntar las 12 mil reacciones nucleares seguimos actuando como si estuviéramos en una solución a cívica pero pronto vamos a tener que hacer un paso más porque en realidad estamos en una solución básica pero por el momento vamos a juntar estas dos en mis reacciones primero vamos a tomar todos nuestros reactivos y vamos a ponerlos aquí así es que por aquí tenemos 6 electrones 6 protones 6 protones más cl o menos r o h 4 - y del lado derecho tenemos todos estos productos gay los vamos a poner por aquí en total tenemos 3 cl - + es moléculas de agua más cr 42 - + 8 protones y electrones y listo bueno como podemos observar tenemos 6 electrones del lado izquierdo y 6 electrones del lado derecho así es que pues podemos simplemente cancelar los por otro lado también tenemos 6 protones del lado izquierdo y 8 protones del lado derecho así es que pues podemos cancelar 6 protones y aquí quitamos 6 protones y nos quedan dos protones y ahora ya que lo simplificamos un poco más tenemos que volver a escribirlo tenemos 3 cl o menos más 2 cr o h 4 - y luego tenemos cl - más h2o más 20 ó 42 menos más no se nos pueden olvidar estos dos protones de aquí 2 h más ahora sí tenemos que recordar que en realidad está reacción está sucediendo en una solución básica por lo que tenemos que agregar unos aniones hidróxidos para que neutralicen a estos protones entonces lo que tenemos que hacer es fijarnos cuántos protones tenemos tenemos dos protones por lo que tenemos que agregar dos uniones hidróxidos y agregamos dos uniones ibrox y dos para neutralizar a estos protones ahora como estamos en una ecuación balanceada todo lo que le hagamos al lado derecho también se lo tenemos que hacer al lado izquierdo ok así es que por aquí también tenemos que agregar dos uniones hidróxido si agregó dos aviones hidróxido a la derecha tengo que agregarle dos años es hidróxido a la izquierda ahora tenemos que ponernos a pensar en qué es lo que pasa si agregamos dos años es hidróxidos aunque resulta que estos aviones hidróxidos con estos protones se van a neutralizar se van a transformar en dos moléculas de agua entonces del lado de los productos vamos a tener dos moléculas de agua más pero bueno ahora con esta nueva información tenemos que volver a escribir toda la ecuación balanceada pero ahora sí vamos a obtener la respuesta final del lado izquierdo tenemos 3 cl - + 2 cr o h 4 - más no se nos puede olvidar estos dos aviones hidróxido + 2 h y luego del lado derecho tenemos 3 cl - max y aquí antes teníamos tres moléculas de agua pero acabamos de formar otras dos moléculas de agua entonces en total tenemos 5 moléculas de agua aquí también tenemos 2 cr 4 2 - y aquí estos ya se transformaron en una molécula de agua y listo ya terminamos ya tenemos aquí nuestra ecuación balanceada que nos tomó un montón de tiempo pero finalmente tenemos aquí la respuesta ahora siempre que tienes una ecuación balanceada es una buena idea checar que realmente esté balanceada ok eso se hace como te enseñé en el vídeo pasado checando que haya la misma cantidad de cada tipo de átomo del lado izquierdo que del lado derecho y que el total de las cargas del lado izquierdo también sea igual alto tal de las cargas del lado derecho pero bueno en esta ocasión eso se queda de tarea