Reacciones de redox: Oxidación y reducción

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Las reacciones redox -reacciones en las que hay una transferencia simultánea de electrones de una especie química a otra- están realmente compuestas de dos reacciones diferentes: oxidación (una pérdida de electrones) y reducción (una ganancia de electrones).

Los electrones que se pierden en la reacción de oxidación son los mismos que se ganan en la reacción de reducción. Estas dos reacciones se denominan comúnmente medias reacciones; la reacción general se denomina reacción redox (reducción/oxidación).

Oxidación

Hay tres definiciones que se pueden utilizar para la oxidación:

  • La pérdida de electrones
  • La ganancia de oxígeno
  • La pérdida de hidrógeno

Pérdida de electrones

Una forma de definir la oxidación es con la reacción en la que una sustancia química pierde electrones al pasar de reactivo a producto. Por ejemplo, cuando el metal de sodio reacciona con el gas de cloro para formar cloruro de sodio (NaCl), el metal de sodio pierde un electrón, que luego se gana con el cloro.

La siguiente ecuación muestra que el sodio pierde el electrón:

Cuando pierde el electrón, los químicos dicen que el metal sódico ha sido oxidado al catión sódico. (Un catión es un ión con una carga positiva debido a la pérdida de electrones.)

Las reacciones de este tipo son bastante comunes en las reacciones electroquímicas, reacciones que producen o utilizan electricidad.

Ganancia de oxígeno

A veces, en ciertas reacciones de oxidación, es obvio que se ha ganado oxígeno al pasar de reactivo a producto. Las reacciones en las que la ganancia de oxígeno es más obvia que la de electrones incluyen reacciones de combustión (quemaduras) y la oxidación del hierro. Aquí hay dos ejemplos.

Quema de carbón:

Óxido de hierro:

En estos casos, los químicos dicen que el carbono y el hierro metálico han sido oxidados a dióxido de carbono y óxido, respectivamente.

Pérdida de hidrógeno

En otras reacciones, la oxidación puede verse mejor como la pérdida de hidrógeno. El alcohol metílico (alcohol de madera) puede oxidarse a formaldehído:

Al pasar del metanol al formaldehído, el compuesto pasó de tener cuatro átomos de hidrógeno a tener dos átomos de hidrógeno.

Reducción

Al igual que la oxidación, hay tres definiciones que puede utilizar para describir la reducción:

  • La ganancia de electrones
  • La pérdida de oxígeno
  • La ganancia de hidrógeno

Ganancia de electrones

La reducción es a menudo vista como la ganancia de electrones. En el proceso de galvanoplastia de plata en una tetera, por ejemplo, el catión de plata se reduce a metal de plata por la ganancia de un electrón. La siguiente ecuación muestra el catión de plata ganando el electrón:

Cuando gana el electrón, los químicos dicen que el catión de plata se ha reducido a metal de plata.

Pérdida de oxígeno

En otras reacciones, es más fácil ver la reducción como la pérdida de oxígeno al pasar del reactivo al producto. Por ejemplo, el mineral de hierro (principalmente óxido) se reduce a metal de hierro en un alto horno mediante una reacción con monóxido de carbono:

El hierro ha perdido oxígeno, así que los químicos dicen que el ión hierro ha sido reducido a metal de hierro.

Ganancia de hidrógeno

En algunos casos, una reducción también puede describirse como la ganancia de átomos de hidrógeno al pasar de reactivo a producto. Por ejemplo, el monóxido de carbono y el gas hidrógeno pueden reducirse a alcohol metílico:

En este proceso de reducción, el CO ha ganado los átomos de hidrógeno.

La pérdida de uno es la ganancia del otro

Ni la oxidación ni la reducción pueden tener lugar sin la otra. Cuando esos electrones se pierden, algo tiene que ganarlos.

Considere, por ejemplo, la ecuación iónica neta (la ecuación que muestra sólo las sustancias químicas que se modifican durante una reacción) para una reacción con el metal de zinc y una solución acuosa de sulfato de cobre(II):

Esta reacción general se compone realmente de dos medias reacciones, que se muestran a continuación.

Oxidación media reacción – la pérdida de electrones:

Reducción de la media reacción – la ganancia de electrones:

El zinc pierde dos electrones; el catión de cobre(II) gana esos mismos dos electrones. El Zn está siendo oxidado. Pero sin ese catión de cobre (el agente oxidante) presente, nada sucederá. Es un agente necesario para que el proceso de oxidación continúe. El agente oxidante acepta los electrones de la especie química que se está oxidando.

El catión de cobre(II) se reduce a medida que gana electrones. La especie que suministra los electrones se llama agente reductor. En este caso, el agente reductor es el zinc metal.

El agente oxidante es la especie que se está reduciendo, y el agente reductor es la especie que se está oxidando. Tanto los agentes oxidantes como los reductores se encuentran en el lado izquierdo (reactivo) de la ecuación redox.

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