1 QUIMICA INORGÁNICA Q. I. HECTOR JAVIER ROJAS SAENZ PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MÉTODO DE REDOX 1) Verificar que la ecuación este bien escrita y completa. 2) Colocar los números de oxidación en cada uno de los elementos.
1QUIMICA INORGNICA Q. I. HECTOR JAVIER ROJAS SAENZ
PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX
1) Verificar que la ecuacin este bien escrita y completa.
2) Colocar los nmeros de oxidacin en cada uno de los
elementos.
2PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX
3) Observar que nmeros de oxidacin cambiaron (un elemento
se oxida y uno se reduce).
4) Escribir la diferencia de nmeros de oxidacin de un mismo
elemento..
PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX
5) Multiplicar la diferencia de nmeros de oxidacin por los
subndices correspondientes de cada elemento.
6) Cruzar los resultados
3PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX
7) Colocar los resultados como coeficientes en el lugar
correspondiente.
8) Completar el balanceo por tanteo.
PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX
9) Verifica la cantidad de tomos en cada miembro de la ecuacin.
10)En caso de que todos los coeficientes sean divisibles se reducen a
su mnima expresin. (En este caso no son divisibles y quedan de la
siguiente manera:)
4EJERCICIOS
K2Cr2O7 + HCl CrCl3 + KCl + H2O + Cl2
KMnO4 + HBr MnBr2 + KBr + H2O + Br2
Na2Cr2O7 + HCl NaCl + CrCl3 + H2O + Cl2
K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl CrCl3 + SnCl4 + KCl + H2O
BALANCEO DE LAS ECUACIONES REDOXMTODO DEL ION-ELECTRN
En este mtodo, la reaccin global se divide en dos semirreacciones:la reaccin de oxidacin y la de reduccin.
Las ecuaciones de estas dos semirreacciones se balancean porseparado y luego se suman para obtener la ecuacin global
balanceada.
5BALANCEO DE LAS ECUACIONES REDOXMTODO DEL ION-ELECTRN
Suponga que se pide balancear la ecuacin que representa la oxidacin de los
iones Fe2+ a Fe3+ por iones dicromato (Cr2O72-) en medio cido. Como
resultado, los iones Cr2O72- se reducen a iones Cr3+ . Para balancear la
ecuacin se siguen los pasos siguientes:
FeCl2 + K2Cr2O7 + HCl FeCl3 + CrCl3 + KCl + H2O
Paso 1: escriba la ecuacin no balanceada de la reaccin en su forma inica.
BALANCEO DE LAS ECUACIONES REDOXMTODO DEL ION-ELECTRN
Paso 2: la ecuacin se divide en dos semirreacciones.
6Balanceo de las ecuaciones redox
Mtodo del ion-electrn
Paso 3: cada semirreaccin se balancea de acuerdo con elnmero y tipo de tomos y cargas. Para las reacciones que se
llevan a cabo en un medio cido, se agrega H2O para balancear
los tomos de O, y para balancear los tomos de H se agrega H1+
Balanceo de las ecuaciones redox
Mtodo del ion-electrn
Paso 4: se suman las dos semirreacciones y se balancea laecuacin final por inspeccin. Los electrones en ambos lados de
la ecuacin se deben cancelar. Si las semirreacciones de
oxidacin y reduccin contienen diferentes nmeros de
electrones, se tendr que multiplicar una o las dos
semirreacciones para igualar el nmero de electrones.
7Balanceo de las ecuaciones redox
Mtodo del ion-electrn
Paso 5: se verifica que la ecuacin contenga el mismo tipo y
nmero de tomos, as como las mismas cargas en ambos
lados de la ecuacin y se aaden los iones espectadores.
6 FeCl2 + K2Cr2O7 + 14 HCl 6 FeCl3 + 2 CrCl3 + 2 KCl + 7 H2O
Balanceo de las ecuaciones redox
Mtodo del ion-electrn
1) Escribir la ecuacin en forma inica.
2) Escribir las semirreacciones de oxidacin y reduccin.
3) Balancear los tomos de oxgeno aadiendo molculas de agua H2O.
4) Balancear los tomos hidrgeno aadiendo iones H+.
5) Neutralizar los iones H+ aadiendo iones OH a cada lado de la semirreaccin para formarH2O.
6) Balancear las cargas aadiendo electrones e.
7) Multiplicar cada semirreaccin por un nmero para igualar la cantidad de electrones
transferidos.
8) Sumar las semirreacciones para obtener la ecuacin inica global balanceada.
9) Aadir los iones espectadores para obtener la ecuacin molecular global balanceada.
8 K2Cr2O7 + KI + H2O + KCl CrCl3 + I2 + KOH
K2Cr2O7 + 6 KI + 7 H2O + 6 KCl 2 CrCl3 + 3 I2 +14 KOH
EJERCICIO
Balancee por el mtodo del ion electrn las siguientes
ecuaciones para la reaccin en medio cido y bsico:
KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
KMnO4 + NaNO2 + H2O MnO2 + NaNO3 + K2SO4 + KOH
9ELECTROQUMICA
rea de la qumica que estudia la conversinentre la energa elctrica y la energa qumica.
Los procesos electroqumicos son reacciones redox en donde la
energa liberada por una reaccin espontnea se transforma en
electricidad, o la electricidad se utiliza para inducir una reaccin
qumica no espontnea. A este ltimo proceso se le conoce como
electrlisis.
CELDAS
CELDAS ELECTROQUIMICA, GALVANICAS O VOLTAICAS
Son aquellas en las cuales las reacciones qumicas espontneas producen
energa elctrica (electricidad) la cual sale a un circuito elctrico.
CELDAS ELECTROLITICA
Son aquellas en las cuales la energa elctrica que procede de una fuente
externa provee reacciones qumicas no espontaneas
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CELDAS ELECTROQUMICASEs un dispositivo experimental para generar electricidad mediante
una reaccin redox espontnea. (Esta celda tambin se conoce
como celda galvnica o voltaica, en honor de los cientficos Luigi
Galvani y Alessandro Volta, quienes fabricaron las primeras celdas
de este tipo.)
CELDAS ELECTROQUMICAS
En una celda electroqumica, el nodo es, por definicin, el electrodo en el que se
lleva a cabo la oxidacin, y el ctodo es el electrodo donde se efecta la
reduccin.
En la celda de Daniell, las reacciones de oxidacin y de reduccin en loselectrodos, es decir, las reacciones de semicelda, son:
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CELDAS ELECTROQUMICAS
Durante el curso de la reaccin redox global, los electrones fluyenexternamente desde el nodo (electrodo de Zn) hacia el ctodo
(electrodo de Cu) a travs del alambre conductor.
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En la disolucin, los cationes (Zn2+ , Cu2+ y K+) se mueven hacia el ctodo y los aniones (SO4
2- y Cl-) se dirigen hacia el nodo.
CELDAS ELECTROQUMICAS
La diferencia de potencial elctrico entre el nodo y el ctodo semide en forma experimental con un voltmetro, donde la lectura
(en volts) es el voltaje de la celda.
En la disolucin, los cationes (Zn2+ , Cu2+ y K+) se mueven haciael ctodo y los aniones (SO4
2- y Cl-) se dirigen hacia el nodo.
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CELDAS ELECTROQUMICAS
La notacin convencional para representar las celdaselectroqumicas es un diagrama de celda.
ECUACIN DE NERNST
Cuando se llega al punto donde ya no hay reacciones posibles,la reaccin llega al equilibrio y se analizan entonces las
especies que quedan al final para saber cuales imponen el
potencial al equilibrio o final(E). Este potencial se puede calcular
entre el oxidante y el reductor finales por medio de la Ecuacin
de Nernst:
Q= cociente de las actividades de los productos y reactivos.
R=constante de los gases ideales, 8.314 J/Kmol
T=temperatura en grados Kelvin
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ECUACIN DE NERNST
La ecuacin que vincula la fem (E) con la energalibre de reaccin para la reaccin de una celda que
incluya n es:
n= numero de moles de electrones que se intercambian en la
reaccin de media celda
F=constante de Faraday 96485 coulombios
ECUACIN DE NERNST
Combinando las dos ecuaciones:
Se obtiene:
-nFE = G + RT ln Q
Y si la fem estndar de la celda se define como:
Sustituyendo la G en la primera ecuacin se obtiene:
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ECUACIN DE NERNST
Dividiendo al ultima ecuacin entre nF se obtiene:
Sustituyendo con los valores y resolviendo:
ECUACIN DE NERNST Durante el funcionamiento de la celda electroqumica, los electrones
fluyen del nodo al ctodo, lo que da por resultado la formacin de
los productos y una disminucin en la concentracin de los reactivos.
As, aumenta Q, lo cual significa que E disminuye y finalmente, la
celda logra el equilibrio.
En el equilibrio no hay transferencia neta de electrones, de modo queE = O y Q = K, donde K es la constante de equilibrio.
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ECUACIN DE NERNST
La ecuacin de Nernst permite calcular E en funcin de las
concentraciones de los reactivos y los productos en una reaccin
redox.
Por ejemplo, para la celda de Daniell
La ecuacin de Nernst para esta celda
a 25C se escribe como:
ECUACIN DE NERNST
La ecuacin de Nernst permite calcular E en funcin de las
concentraciones de los reactivos y los productos en una reaccin
redox.
Por ejemplo, para la celda de Daniell
La ecuacin de Nernst para esta celda
a 25C se escribe como:
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ECUACIN DE NERNST
Si el cociente [Zn2+]/[Cu2+] es menor que 1, el In ([Zn2+]/[Cu2+])
ser un nmero negativo, y el segundo trmino del lado derecho
de la ecuacin anterior ser positivo.
En esta condicin, E es mayor que la fem estndar, E. Si elcociente es mayor que 1, E ser menor que E.
Si E es negativo, la reaccin es no espontnea en la
direccin descrita.
Si E es positivo, la reaccin es espontnea en la direccin
descrita.
EJEMPLO
Prediga si la siguiente reaccin proceder espontneamente a 298
K tal como est escrita:
dado que [Co2+] = 0.15 M y [Fe2+] = 0.68 M.
Como la reaccin no se lleva a cabo en condiciones de estado
estndar (las concentraciones no son 1 M), ser necesario utilizar
la ecuacin de Nernst para calcular la fem (E) de una celda
electroqumica hipottica y determinar la espontaneidad de la
reaccin. La fem estndar (E) se puede calcular por medio de losPotenciales estndar de reduccin de tablas. Recuerde que los
slidos no aparecen en el trmino del cociente de la reaccin (Q)
en la ecuacin de Nernst. Observe que por mol de reaccin se
transfieren 2 moles de electrones, es decir, n = 2.
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EJEMPLOLas reacciones de semicelda son:
EJEMPLODe la ecuacin de Nernst se obtiene:
Dado que E es negativo, la reaccin es no
espontnea en la direccin descrita.
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TAREA
La siguiente reaccin proceder espontneamente a
25C, dado que [Fe2+] = 0.60 M y [Cd2+] = 0.010 M?