INFORME DE LABORATORIO ESTUDIO DE LAS REACCIONES REDOX OBJETIVO DE LA PRÁCTICA.y
Estudio de las reacciones de Oxidación y Reducción
MARCO TEÓRICO: Se ha definido la oxidación como: ¥la perdida de electrones por un átomo¦, y la reducción como: ¥la ganancia de electrones¦. Cualquier reacción que comprenda uno de estos procesos tiene que implicar también, por necesidad, al otro; pues si un átomo pierde electrones, otro ha de ganarlos. Por eso, estas reacciones se denominan oxidación £ reducción ó REDOX. Cuando un metal se corroe, pierde electrones y forma cationes. Por Ejemplo, el Calcio es atacado vigorosamente por ácidos para formar iones calcio Ca2+
Ca(s) + 2H+ (ac) Ca2+(ac) + H2(g)
Cuando un átomo, Ion o molécula adquiere una carga más positiva (es decir, cuando pierde electrones), decimos que se oxida. La perdida de electrones por parte sustancia se denomina oxidación. Así, el Calcio, que no tiene carga neta, se oxida (sufre oxidación) en la ecuación de arriba formando Ca2+ Empleando el término oxidación porque las primeras reacciones de este tipo se estudiaron con oxigeno. Muchos metales reaccionan con O2 en aire para formar óxidos metálicos. Cuando un átomo, Ion o molécula adquiere una carga más negativa (gana electrones), decimos que se reduce, la ganancia de electrones por parte de una sustancia se denominan reducción. Si un reactivo pierde electrones, otro debe ganarlos; la oxidación de una sustancia siempre va acompañada por la reducción de otra al transferirse electrones de una a la otra. OXIDACION DE METALES CON ACIDOS Y SALES Los metales reaccionan con ácidos formando sales e Hidrogeno gaseoso. Ej.: el magnesio metálico reacciona con acido clorhídrico para formar cloruro de magnesio e hidrogeno gaseoso:
Mg(g) + 2HCl(ac) MgCl2(ac) + H2(g)
El metal es oxidado por el acido para formar el catión metálico; el Ion H+ del acido se reduce para formar H2 Podemos usar la serie de actividad para predecir el resultado de reacciones entre metales y las sales metálicas o los ácidos. Cualquier metal de la lista puede ser oxidado por los iones de los elementos que están debajo de él. Por ejemplo, el cobre está arriba de la plata en la serie. Por tanto, el cobre metálico será oxidado por iones de plata, como se muestra en la figura. Cu(s) + 2Ag+(ac) Cu2+(ac) + 2Ag(s)
TABLA Serie de actividad de los metales.-
Metal
Reacción de Oxidación
Litio
Li
Li+
+ 2e n ó i c a d
Potasio
K
K+
+ e-
Bario
Ba
Ba2+
+ 2e-
Calcio
Ca
Ca2+
+ 2e-
Sodio
Na
Na+
+ e-
Magnesio
Mg
Mg2+
+ 2e-
Aluminio
Al
Al3+
+ 3e-
Manganeso
Mn
Mn2+
+ 2e-
Cinc
Zn
Zn2+
+ 2e-
Cromo
Cr
Cr3+
+ 3e-
Hierro
Fe
Fe2+
+ 2e-
Cobalto
Co
Co2+
+ 2e-
Níquel
Ni
Ni2+
+ 2e-
Estaño
St
St2+
+ 2e-
Plomo
Pb
Pb2+
+ 2e-
Hidrogeno
H
2H+
+ 2e-
Cobre
Cu
Cu2+
+ 2e-
Plata
Ag
Ag+
+ e-
Mercurio
Hg
Hg2+
+ 2e-
Platino
Pt
Pt2+
+ 2e-
Oro
Au
Au3+
+ 3e-
NUMERO DE OXIDACION Se aplican a la formación de compuestos iónicos como el CaO y a la reducción de iones Cu2+ por Zn. Sin embargo, estas definiciones no se aplican a la formación del cloruro de hidrogeno (HCl) ni del Oxido de Azufre (SO2)
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) S(s) + O2(g) SO2(g) Como el HCl y el So2 no son compuestos iónicos, sino moleculares, en realidad no se transfieren electrones durante la formación de estos compuestos, como s i ocurre en el caso de CaCO. Para tener un seguimiento de los electrones en las reacciones redox, es conveniente asignar un numero de oxidación a los reactivos compuestos y productos. El numero de oxidación de un átomo significa el numero de cargas que tendrían un átomo en una molécula (O en un compuesto iónico) si
los electrones fueran transferidos completamente. Por ejemplo las ecuaciones anteriores para la formación de HCl y So, se podrían escribir como:
0
0
1
H 2 ( g ) Cl 2 ( g ) 0
p
0
4
p
1
2 H Cl ( g ) 2
S ( g ) O 2 ( g )
S O 2 ( g )
TIPOS DE REACCIONES REDOX Existen cuatro tipos de reacciones redox: de combinación, de descomposición, de desplazamiento y de dismutacion.
Reacciones de descomposición Este tipo de reacción se puede representar como: A+BC Si cualquiera de los reactivos A o B es un elemento, la reacción es de tipo redox por naturaleza. Las reacciones de combinación son aquellas en las que dos o más sustancias se combinan para formar un solo producto. Por ejemplo:
0
0
4
S ( s ) O 2 ( g )
p
2
S O 2 ( g )
Reacciones de descomposición Son lo opuesto de las reacciones de combinación. Concretamente una reacción de descomposición es la ruptura de un compuesto en dos do s o más componentes. CA+B Si cualquiera de los productos A o B es un elemento, entonces a reacción es redox por naturaleza. Por ejemplo: 2
2
2 Hg O ( s )
0
p
2 Hg ( l )
0
O 2 ( g )
Reacciones de desplazamiento Un Ion (o átomo) de un compuesto se remplaza por un Ion (o átomo) de otro elemento: A + BC AC + B La mayoría de las reacciones de desplazamiento se agrupan en tres subcategorías: desplazamiento de hidrogeno, desplazamiento de metal, desplazamiento de halógeno.
1.
desplazamiento de hidrógeno. hidrógeno. Todos los metales metales alcalinos y algunos metales alcalinotérreos alcalinotérreos
(Ca, Sr y Ba), que son los más reactivos de los elementos metálicos, desplazaran al hidrogeno del agua fría. 0
1
1
2 Na( s ) 2
2
1
( l )
p
0
2 Na
( ac )
2 ( g )
Los metales menos reactivos, como el aluminio y el hierro, reaccionan con vapor de agua para dar gas hidrógeno: 0
1
3
2 Al ( s ) 3
2
0
( g )
Al 2
p
3 ( ac )
3
2 ( g )
Muchos metales, incluidos los que no reaccionan con el agua, pueden desplazar al hidrogeno de los ácidos. Por ejemplo, el Zinc (Zn) y el Magnesio (Mg) no reaccionan con agua, pero si con el ácido clorhídrico: 0
1
2
0
Zn ( s ) 2 HCl ( ac )
p
ZnCl 2 ( ac )
H 2 ( g )
2. desplazamiento del metal. Un metal también puede ser desplazado por otro metal en estado libre. Ya se han visto ejemplos de reemplazo de iones de cobre por zinc y de iones de plata por cobre. Una forma sencilla de predecir si en realidad va a ocurrir una reacción de desplazamientro de un metal o de hidrogeno, es referirse a una serie de actividad (algunas veces denominada serie electroquímica). Las reacciones de desplazamiento de metal tiene muchas aplicaciones en los procesos metalúrgicos, en los cuales interesa separa metales puros a partir de sus minerales. Por ejemplo el Vanadio se obtiene por tratamiento de oxido de vanadio (V) con calcio metálico V 2 0 5 ( s )
5Ca (l )
p
2V (l )
5CaO ( s )
3. desplazamiento de Halógenos. El comportamiento de halógenos en reacción de desplazamiento de halógenos se puede resumir en otra serie de actividad:
F2 > Cl2 > Br2 > I2
La fuerza de estos elementos como agentes oxidantes disminuye conforme se avanza flúor al yodo, así el flúor molecular puede remplazar a los iones cloruro. Bromuro y yoduro en disolución. Las ecuaciones de desplazamiento son: 0
1
1
0
l 2 ( s ) 2 KBr ( ac )
p
2 K l ( ac )
Br 2 ( l )
En cambio, el bromo molecular puede desplazar al Ion yoduro en disolución: 0
1
1
Br 2 (l ) 2 I (ac )
p
0
2 Br ( ac )
I 2 ( s )
Invirtiendo los papeles de los halógenos la reacción no se produce.
REACCION DE DISMUTACION Es un tipo especial de reacción redox. En una reacción de dismutacion, un mismo elemento en un estado de oxidación se oxida y se reduce al mismo tiempo. En este tipo de reacciones, un reactivo siempre contiene un elemento que puede tener por lo menos tres estados de oxidación superior e inferior para el mismo elemento. La descomposición del peroxido de hidrogeno es un ejemplo de una reacción de dismutacion:
2
1
2 ( ac ) p
2
2
2
2
0
( l )
2 ( g )
Aquí, el numero de oxidación del oxigeno (-1) en el reactivo puede aumentar a cero en el O2 y al mismo tiempo disminuir a -2 en el H2O. Otro ejemplo es la reacción entre el Cloro molecular y el NaOH en disolución: 1
0
1
l 2( g ) 2
( ac ) p
l
( ac )
1
l
( ac )
2
( l )
Esta reacción describe la formación del ión hipoclorito (ClO -), es el principal componente de los agentes blanqueadores caseros. El ión ClO- es el que se oxida las sustancias coloridas en las manchas, convirtiéndolas en compuestos incolorosDATOS Y OBSERVACIONES.Material :
9 tubos de ensayo Pipeta graduada de 10 cm3 Gradilla Cepillo limpia tubos Piseta Mechero Pinzas de Madera Ensendedor Reactivos:
Sulfato ferroso en cristales Agua de Bromo o Cloro Solución de cloruro cuproso al 10% Acido clorhídrico concentrado Agua oxigenada 10 volúmenes Cobre en virutas Permanganato de potasio al 10% Hidróxido de potasio al 10% Cloruro mercúrico al 10% Cloruro férrico al 10% Zinc en granallas o cintas
Acido nítrico concentrado Acido sulfúrico al 10% Cloruro estannoso al 10% Agua destilada Observaciones.Para sacar el Acido Sulfúrico, el Acido Clorhídrico y el Acido Nítrico se debe utilizar una pipeta para cada acido, ya que el contacto cont acto con la piel causa quemaduras e irritación fuerte. Puede causar una gran destrucción de la Piel.
Procedimiento: 1.-
AGENTE OXIDANTES
a) Halógenos:
b) Oxigeno: Se puso en el tubo de ensayo una cantidad proporcional de Cu 2Cl2.(Azul) Se le añadió con un pipeta una pequeña cantidad de HCl concentrado (incoloro), inmediatamente se puso de color Verde Claro o Esmeralda.
c) Acidos: En un tubo de ensayo se coloco Cobre en virutas, luego con una pipeta se lo coloca el Acido Nítrico. Hubo un desprendimiento de gas, el tubo de ensayo se impregnó de color café y el metal de cobre desapareció. La solución se torno Verde. d) Sales: Se coloca Permanganato de Potasio al
10%
(Violeta), luego se le añade con cuidado el
acido sulfúrico al 10% y Agua oxigenada. Al añadir los tres compuestos se torno el violeta mas claro pero al agitarlo fuertemente el color desapareció tornándose incoloro incoloro
2.- AGENTES REDUCTORES a) Metales.- en la reacción se observo como el mercurio mercurio se deposito el cobre en la parte superior la mezcla y pasa de eun color amarillo a negro
b) Hidrogeno.- se ve como el zinc en cuanto entra en contacto con la mezcal reacciona
c) Acidos.- la mezcal es de color naranja se ve q reacciona cuando se lo hace burbujear pero tiene una reacción lenta
d) Sales
CUESTIONARIO.-
a) Comentar lo que crea conveniente sobre la practica y las conclusiones a las que ha llegado Lo que yo creo es que con esta práctica podemos comprender que la materia no se crea ni se destruye solo se transforma, entonces se puede demostrar la ley de Lavoisier donde hay conservación de la materia y también de la energía. b)
Si
alguna reacción no es detectable. ¿Cuáles son las posibles razones para que esto no ocurra? Cuando en el laboratorio vimos que una reacción no es detectable lo que hicimos fue exponer el tubo de ensayo que contenía los elementos que se necesitaban para la reacción al calor de un mechero y esperar a que ocurra la reacción, pero en otro caso se puede dar por uso en mala proporción de los reactivos en cuanto a la cantidad que se requiere. c) ¿Cómo podría demostrar que una reacción, en particular, se ha producido?
Se
podría demostrar que una reacción se ha producido cuando hay cambios que se pueden apreciar a simple vista como ser el cambio de color , o cuando se ven cambios endotérmicos o exotérmicos.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES y
Se logro adquirir mayor habilidad en la determinación de densidades, para que en ocasiones
próximas se vaya a hacer del procedimiento un método más eficiente. y
Determinamos la densidad de sólidos utilizando el agua destilada y esta propiedad nos permite
hallar la densidad de un cuerpo que no tenga forman geométrica. y
Se podrá aplicar el mismo método en futuros experimentos la cual requieran obtener la
densidad de dicho material.
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE CIENCIAS GEOLÓGICAS LABORATORIO DE QUÍMICA
PRÁCTICA DE LABORATORIO DE QUÍMICA ESTUDIO DE LAS REACCIONES REDOX
ESTUDIANTE: NESTOR RODRIGO SANCHEZ GAINZA CARRERA: INGENIERÍA GEOLÓGICA Y DEL MEDIO AMBIENTE
