Las propiedades redox de los átomos individuales, así como de los iones, son un tema importante en la química moderna. Este material ayuda a explicar la actividad de elementos y sustancias, a realizar una comparación detallada de las propiedades químicas de diferentes átomos.
¿Qué es un agente oxidante?
Muchas tareas en química, incluidas las preguntas de prueba para el examen estatal unificado en el grado 11 y el OGE en el grado 9, están asociadas con este concepto. Se considera agente oxidante a los átomos o iones que, en el proceso de interacción química, aceptan electrones de otro ion o átomo. Si analizamos las propiedades oxidantes de los átomos, necesitamos el sistema periódico de Mendeleev. En los períodos ubicados en la tabla de izquierda a derecha, la capacidad oxidante de los átomos aumenta, es decir, cambia de manera similar a las propiedades no metálicas. En los subgrupos principales, este parámetro disminuye de arriba hacia abajo. Entre las sustancias simples más fuertes con capacidad oxidante, el flúor está a la cabeza. Un término como "electronegatividad", es decir, la capacidad de un átomo para tomar en el caso de una interacción químicaelectrones, puede considerarse sinónimo de propiedades oxidantes. Entre las sustancias complejas que constan de dos o más elementos químicos, se pueden considerar los agentes oxidantes brillantes: permanganato de potasio, clorato de potasio, ozono.
¿Qué es un agente reductor?
Las propiedades reductoras de los átomos son características de las sustancias simples que exhiben propiedades metálicas. En la tabla periódica, las propiedades metálicas se debilitan de izquierda a derecha en períodos, y en los subgrupos principales (verticalmente) aumentan. La esencia de la recuperación es el retorno de los electrones, que se encuentran en el nivel de energía externo. Cuanto mayor sea el número de capas de electrones (niveles), más fácil será ceder electrones "extra" durante la interacción química.
Los metales activos (alcalinos, alcalinotérreos) tienen excelentes propiedades reductoras. Además, de sustancias que presentan parámetros similares, destacamos el óxido de azufre (6), el monóxido de carbono. Para adquirir el máximo estado de oxidación, estos compuestos se ven obligados a exhibir propiedades reductoras.
Proceso de oxidación
Si durante una interacción química un átomo o un ion cede electrones a otro átomo (ion), estamos hablando del proceso de oxidación. Para analizar cómo cambian las propiedades reductoras y el poder oxidante, necesitará una tabla periódica de elementos, así como el conocimiento de las leyes modernas de la física.
Proceso de restauración
Los procesos de reducción implican la aceptación por parte de los iones deátomos de electrones de otros átomos (iones) durante la interacción química directa. Excelentes agentes reductores son nitritos, sulfitos de metales alcalinos. Las propiedades reductoras en el sistema de los elementos cambian de manera similar a las propiedades metálicas de las sustancias simples.
Algoritmo de análisis OVR
Para que el estudiante coloque los coeficientes en la reacción química terminada, es necesario usar un algoritmo especial. Las propiedades redox también ayudan a resolver varios problemas computacionales en química analítica, orgánica y general. Sugerimos el orden de análisis de cualquier reacción:
- Primero, es importante determinar el estado de oxidación de cada elemento disponible usando las reglas.
- A continuación, se determina que aquellos átomos o iones que hayan cambiado su estado de oxidación participen en la reacción.
- Los signos menos y más indican el número de electrones libres entregados y recibidos durante una reacción química.
- A continuación, entre el número de todos los electrones se determina el mínimo común múltiplo, es decir, un número entero que se divide sin resto entre los electrones recibidos y dados.
- Luego se divide en los electrones involucrados en la reacción química.
- A continuación, determinamos qué iones o átomos tienen propiedades reductoras y también determinamos los agentes oxidantes.
- En la etapa final, coloca los coeficientes en la ecuación.
Usando el método del balance electrónico, coloquemos los coeficientes en este esquema de reacción:
NaMnO4 + sulfuro de hidrógeno + ácido sulfúrico=S + Mn SO4 +…+…
Algoritmo para resolver el problema
Veamos qué sustancias deben formarse después de la interacción. Dado que ya hay un agente oxidante en la reacción (será manganeso) y se define un agente reductor (será azufre), se forman sustancias en las que los estados de oxidación ya no cambian. Dado que la reacción principal tuvo lugar entre la sal y un ácido fuerte que contiene oxígeno, una de las sustancias finales será el agua y la segunda será la sal de sodio, más precisamente, el sulfato de sodio.
Ahora hagamos un esquema para dar y recibir electrones:
- Mn+7 toma 5 e=Mn+2.
Segunda parte del esquema:
- S-2 da2e=S0
Ponemos los coeficientes en la reacción inicial, sin olvidar sumar todos los átomos de azufre en las partes de la ecuación.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Análisis de OVR con peróxido de hidrógeno
Usando el algoritmo de análisis OVR, podemos componer una ecuación para la reacción en curso:
peróxido de hidrógeno + ácido sulfúrico + permagnanato de potasio=Mn SO4 + oxígeno + …+…
Los estados de oxidación cambiaron el ion de oxígeno (en el peróxido de hidrógeno) y el catión de manganeso en el permanganato de potasio. Es decir, tenemos un agente reductor, así como un agente oxidante.
Veamos qué tipo de sustancias aún se pueden obtener después de la interacción. Uno de ellos será el agua, que obviamente es una reacción entre un ácido y una sal. El potasio no formó un nuevosustancias, el segundo producto será una sal de potasio, a saber, sulfato, ya que la reacción fue con ácido sulfúrico.
Esquema:
2O – dona 2 electrones y se convierte en O 2 0 5
Mn+7 acepta 5 electrones y se convierte en ion Mn+2 2
Establecer los coeficientes.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Ejemplo de análisis OVR con cromato de potasio
Usando el método de la balanza electrónica, haremos una ecuación con coeficientes:
FeCl2 + ácido clorhídrico + cromato de potasio=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Los estados de oxidación cambiaron el hierro (en cloruro férrico II) y el ion cromo en dicromato de potasio.
Ahora intentemos averiguar qué otras sustancias se forman. Uno puede ser sal. Dado que el potasio no formó ningún compuesto, por lo tanto, el segundo producto será una sal de potasio, más precisamente, un cloruro, porque la reacción tuvo lugar con ácido clorhídrico.
Hagamos un diagrama:
Fe+2 da e= Fe+3 6 reductor,
2Cr+6 acepta 6 e=2Cr +31 oxidante.
Coloca los coeficientes en la reacción inicial:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
EjemploAnálisis OVR con yoduro de potasio
Armados con las reglas, hagamos una ecuación:
permanganato de potasio + ácido sulfúrico + yoduro de potasio…sulfato de manganeso + yodo +…+…
Los estados de oxidación cambiaron el manganeso y el yodo. Es decir, están presentes un agente reductor y un agente oxidante.
Ahora veamos con qué terminamos. El compuesto será con potasio, es decir, obtendremos sulfato de potasio.
Los procesos de recuperación se producen en los iones de yodo.
Dibujemos un esquema de transferencia de electrones:
- Mn+7 acepta 5 e=Mn+2 2 es un oxidante,
- 2I- regalar 2 e=I2 0 5 es un agente reductor.
Coloca los coeficientes en la reacción inicial, no olvides sumar todos los átomos de azufre en esta ecuación.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Ejemplo de análisis de OVR con sulfito de sodio
Usando el método clásico, compondremos una ecuación para el circuito:
- ácido sulfúrico + KMnO4 + sulfito de sodio… sulfato de sodio + sulfato de manganeso +…+…
Después de la interacción obtenemos sal de sodio, agua.
Hagamos un diagrama:
- Mn+7 toma 5 e=Mn+2 2,
- S+4 da 2 e=S+6 5.
Organiza los coeficientes en la reacción en consideración, no olvides agregar los átomos de azufre cuando organices los coeficientes.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Ejemplo de análisis de OVR con nitrógeno
Hagamos la siguiente tarea. Usando el algoritmo, compondremos la ecuación de reacción completa:
- nitrato de manganeso + ácido nítrico + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Analicemos qué sustancia aún se forma. Dado que la reacción tuvo lugar entre un agente oxidante fuerte y la sal, significa que la sustancia será agua.
Muestra el cambio en el número de electrones:
- Mn+2 regala 5 e=Mn+7 2 exhibe las propiedades de un agente reductor,
- Pb+4 toma 2 e=Pb+2 5 oxidante.
3. Organizamos los coeficientes en la reacción inicial, asegúrese de sumar todo el nitrógeno disponible en el lado izquierdo de la ecuación original:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Esta reacción no presenta las propiedades reductoras del nitrógeno.
Segunda reacción redox con nitrógeno:
Zn + ácido sulfúrico + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 regalar 2 e=Zn+23 será un restaurador,
N+5acepta 3 e=N+2 2 es un oxidante.
Organizar los coeficientes en una reacción dada:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
La importancia de las reacciones redox
Las reacciones de reducción más famosas son la fotosíntesis, que es característica de las plantas. ¿Cómo cambian las propiedades restauradoras? El proceso ocurre en la biosfera, conduce a un aumento de energía con la ayuda de una fuente externa. Es esta energía la que la humanidad utiliza para sus necesidades. Entre los ejemplos de reacciones de oxidación y reducción asociadas con elementos químicos, las transformaciones de compuestos de nitrógeno, carbono y oxígeno son de particular importancia. Gracias a la fotosíntesis, la atmósfera terrestre tiene una composición tal que es necesaria para el desarrollo de los organismos vivos. Gracias a la fotosíntesis, la cantidad de dióxido de carbono en la capa de aire no aumenta, la superficie de la Tierra no se sobrecalienta. La planta no solo se desarrolla con la ayuda de una reacción redox, sino que también forma sustancias como el oxígeno y la glucosa que son necesarias para los humanos. Sin esta reacción química es imposible un ciclo completo de sustancias en la naturaleza, así como la existencia de vida orgánica.
Aplicación práctica de RIA
Para preservar la superficie del metal, debe saber que los metales activos tienen propiedades restauradoras, por lo que puede cubrir la superficie con una capa de un elemento más activo, mientras se ralentiza el proceso de corrosión química. Debido a la presencia de propiedades redox, el agua potable se purifica y desinfecta. Ningún problema se puede resolver sin colocar correctamente los coeficientes en la ecuación. Para evitar errores, es importante tener una comprensión de todos los procesos redox.parámetros.
Protección contra la corrosión química
La corrosión es un problema particular para la vida y la actividad humana. Como resultado de esta transformación química, se produce la destrucción del metal, las partes del automóvil, las máquinas herramienta pierden sus características operativas. Para corregir este problema, se utiliza protección para la banda de rodadura, el metal se recubre con una capa de barniz o pintura y se utilizan aleaciones anticorrosivas. Por ejemplo, una superficie de hierro se cubre con una capa de metal activo: aluminio.
Conclusión
Varias reacciones de recuperación ocurren en el cuerpo humano, aseguran el funcionamiento normal del sistema digestivo. Procesos vitales básicos como la fermentación, la descomposición y la respiración también están asociados con propiedades restauradoras. Todos los seres vivos de nuestro planeta tienen habilidades similares. Sin reacciones con el retorno y la aceptación de electrones, la minería, la producción industrial de amoníaco, álcalis y ácidos es imposible. En química analítica, todos los métodos de análisis volumétrico se basan precisamente en procesos redox. La lucha contra un fenómeno tan desagradable como la corrosión química también se basa en el conocimiento de estos procesos.
