REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓNValentina Silva*.

Email: valensilva902@gmail.com

RESUMEN

Se observó el proceso de óxido reducción, mediante diferentes sustancias que fueron trabajadas en el laboratorio como él Zinc (Zn) y Cobre (Cu), de las cuales se apreciaron los cambios químicos que agentes de (oxidación y reducción) produjeron en dichas sustancias; solo una sustancia, adicionalmente fue acidulada con gotas de ácido sulfúrico (H2SO4), para interpretar el comportamiento de este acido en la reacción con el permanganato de potasio (KMnO4) y el zinc (Zn), las reacciones en su mayoría mostraron cambios en su color, al igual liberación de gases y de energía (exotérmica), de donde se presenció que las reacciones de óxido reducción implican en la transferencia de electrones, las cuales pueden ocurrir en sustancias puras o impuras, lo que le da paso a la combinación de átomos de los distintos elementos para formar un nuevo compuesto. Como resultado de esto cada átomo queda con cierta carga que recibe el nombre de estado o número de oxidación, sin embargo se diferenció que algunos reactivos no evidenciaron ningún cambio es decir no se vio ninguna reacción con ninguna de las dos laminas, por lo que se hizo necesario adicionar otros reactivos con los que no estaba previsto hacer reaccionar las sustancias como; (HCl), (H2SO4), (KMnO4) y (HNO3) a las soluciones para así mismo poder notar cambios en las sustancias y sus distintas reacciones entre ellas.

PALABRAS CLAVES: Reacciones de óxido-reducción, reacciones REDOX, acidulada, agente reductor, agente oxidante, valoración REDOX.

ABSTRAC

Reduction process oxide was observed by different substances were worked in the lab as he Zinc (Zn) and copper (Cu), of which the chemical changes that agents (oxidation and reduction) occurred in these substances were observed; Only substance additionally was acidified with sulfuric acid droplets (H2SO4) for interpreting the behavior of this acid in the reaction with potassium permanganate (KMnO4) and zinc (Zn), the reactions mostly exhibited changes color, as outgassing and energy (exothermic ), from which it witnessed the reduction reactions oxide involved in electron transfer, which can occur in pure or impure substances, which gives way to a combination of atoms of the various elements to form a new compound. As a result, each atom is a certain load is called a state or oxidation number, however differed some reactants not showed any change that is no reaction was seen with any of the two sheets, so that became necessary to add other reagents with which was not intended as reacting substances; (HCl),

(H2SO4), (KMnO4) and (HNO3 ) solutions likewise able to notice changes in substances and their different reactions between them.

KEYWORDS: Redox reactions, redox reactions, acidic, reducing agent, oxidizing agent, redox titration.

INTRODUCCIÓN

La reacciones dé óxido-reducción (Reacciones Redox) se producen constantemente en nuestra vida cotidiana, por ejemplo, en una pila, en nuestro organismo, en la oxidación de los metales, etc.Las reacciones de oxidación, generalmente son reacciones lentas; algunas de éstas se presentan en los metales, por ejemplo, en el desgaste que sufren las estructuras metálicas de puentes, barcos, cilindros de gas, y hasta en los rines de las bicicletas, ya que están hechos de metales.Un elemento que es importante en los procesos de oxidación, es el oxígeno; generalmente los metales son los materiales en los que más se presenta la oxidación, debido a sus electrones de valencia.La oxidación se define como una reacción química en la cual un metal o un no metal ceden electrones, es decir, los pierde.La reducción se define como una reacción química en la cual un metal o un no metal aceptan electrones, es decir, los gana.

INTRODUCTION

The redox reactions (redox reactions) occurs constantly in our daily lives, for example, in a battery, in our bodies, in the oxidation of metals, etc.The oxidation reactions are generally slow reactions; some of these are

presented in the metals, for example, in the wear that suffers the metal structures of bridges, ships, gas cylinders, and even in the bicycle wheels, because they are made of metal.An element that is important in the oxidation process is oxygen; metals are generally materials in which the oxidation occurs more because of their valence electrons.Oxidation is defined as a chemical reaction in which a metal or a no metal doesn’t donate electrons, so, it lost them.The reduction is defined as a chemical reaction in which a metal or a no metal doesn’t accept electrons, so, it gains them.

THEORERICAL FRAMEWORK

REDOX REACTIONS: They are known as redox or oxidation-reduction, a redox reaction is one which one of the compounds is reduced and the other oxidized, the oxidizing reagent lose electrons, since the electrons lose where in it binds oxidized with oxygen to have the necessary electrons and which gain

electrons reduces the other to release.REDUCING AGENTS AND OXIDIZERS:

OXIDIZER AGENT: An oxidizer or oxidant in a chemical compound that oxidizes another substance in electrochemical reactions or redox agent. In these reactions, the oxidizing compound is reduced.

REDUCING AGENT: reducer is that of the compounds that form part in the redox reaction and can reduce the other and which in turn is oxidized by the other.

EXAMPLE:

Cu_2 Cu + 2e ^ - (copper oxidizes and releases electrons)

REDOX VALUATION: A redox valuation is an analytical technique or method widely used for allowing us to determine the concentration of a solution of a substance that can act as an oxidizing or reducing.The redox valuation, are classified in two groups:OxidimetriesReductometries

THE OXIDIMETRIES: Are the valuaties, which the oxidizing agent is the substance valuated. So, oxidizing

agents nature can be any salt having a permanganate ion, bromate, iodate, cerium or dichromate.

These could be:

Permanganometries: Reaction that takes place in acid medium, one of the most commonly used in valuation. It has a characteristic violet color due to permanganate ion becomes manganese (II) ion, a fact which obviates the use of indicator color.

Yodimetrie: Reaction where iodine participates as an oxidizing agent, and is useful for the evaluation of substances such thiosulphate.

Cerimetry: Made in acid, salts of cerium (IV) it has a strong oxidizing character. This reaction is of great simplicity which makes it useful for many different valuations.

Bromatometrie: In this case, the oxidizing agent is working with bromate ion in acidic medium.

Dicromatometrie: The oxidizing agent in this type of rating is the dichromate ion, also in acid medium.

Lodatometrie: Reaction involving iodate ion. It is often used to standardize solutions of thiosulfate.

THE REDUCTIMETRIES: In this type of evaluations, the substance that acts as a reducing agent, is the titrant, for example, iodide, or iron (III) ions. These valuations are much less used than oxidimetries.

2. MATERIALES Y REACTIVOS:

MATERIALES REACTIVOS7 Tubos de ensayos

AgNO3

4 Pipetas pasteur Alambre de Cu 4 Goteros KMnO4 0,1M 3 pipetas volumétricas (5 mL o 10 mL)

HCl

1 Microespatula H202 2 Vidrio de reloj H2SO4 1 M y

H2SO4 al 10% 1 Erlenmeyer Fe Metálico 1 Bureta HNO3 1 Mechero Cu metálico 1 Placa de calentamiento

Zn metálico

1 Soporte universal

Oxalato de sodio 0,1N

1 Beaker de 50 mL

KI

1 Pinza para bureta

K2Cr2O7 al 5%

Cámara de gas NaHCO3 al 5%.

3. RESULTADOS.

3.1 REACCIONES REDOX.

3.1.1 Reacción de AgNO3 :En un tubo de ensayo se colocó 5 mL de AgNO3 para luego sumergir un trozo de alambre de Cu (previamente enroscado) y se dejó reposar cerca de una hora y al cabo de unos minutos se empieza a notar que el cobre empieza a revestirse por una masa brillante y se observa en forma de agujas alineadas al reactivo.

3.1.2 Reacciones de KMnO4

3.1.2.1 En un tubo de ensayo, se colocó 2 ml de disolución de kmnO4 luego se añadió 1 ml de HCl y se observó que el permanganato de potasio perdía su color rosa frente este acido para tornarse incoloro.(Figura N°3)

Posteriormente en esa misma reacción se agregó 3 gotas de H 202 se agito y se observó que la reacción queda igual a la de la figura N° 3, quedando incolora.

Figura 3. Reacción entre el KMnO4y el HCl.

3.1.2.2 En un tercer tubo de ensayo, se colocó 1mL de KMNO4 para luego agregar 10 gotas de H2SO4 y luego adicionar una granalla de hierro metálico y se observó que al tener contacto estos reactivos, estos causaron una

(Figura N°2, Trozo de alambre de cobre en contacto con el nitrato de plata)

efervescencia y el metal presente empezó a oscurecer y a perder su brillo.

3.1.2.3 En un cuarto tubo de ensayo se pusó 1 ml de KMnO4 se agregó 5 gotas de H 2SO2 y se observó que al estar en contacto estos compuestos se genera una con algo de calor.

3.1.3 Reacciones deK2Cr2O7: En un tubo de ensayo, se tomó 2 mL de alcohol etílico y se le añadió luego 2 mL de solución de K2Cr2O7 al 5% y 5 gotas de H 2SO4al 10%; y por último se agitó para posteriormente calentar la mezcla (Figura N°6)

Al producto obtenido, se le añadió 2 ml de solución de NaHCO3 al 5% (Figura N°7)

3.1.4 Reacciones de HNO3

3.1.4.1 en un tubo de ensayo se agregó 2 ml de HNO3 y luego se agregó 0,1 g de Cu metálico y se observó que al estar en contacto los reactivos el ácido nítrico toma un color azul y se desprenden unos gases naranjas oscuros (Figura N° 8)

Figura 8. Reacción del HNO3 con el Cu metálico

3.1.4.2 En un séptimo tubo de ensayo se agregó también 2 de ml HNO3 pero con la diferencia del anterior en este fue una granalla de Zn metálico la que acompaño al compuesto y se notó un cambio de color y liberación de energía(Figura N°9)

Figura 4. Reacción del Fe metálico junto con el

kmnO4 y el H 2SO4

(Figura N°5, Reacción del kMnO4 con las gotas de H 2SO2)

Figura 6. Reacción del K2Cr2O7 con el H 2SO4

(Figura N°7, Reacción de la mescla previa junto con NaHCO3)

3.1.5 Reacción KI: En un octavo y último tubo de ensayo Se agregó 1 ml H 2SO4 y posteriormente a ello se añadió 0,05 g de KI y se observó que al agregar estas gotas al ácido sulfuroso, la sustancia se aclaraba, quedando incoloro.

3.2 VALORACIÓN REDOXSe llenó una bureta con la disolución de permanganato de potasio a valorar. En un Erlenmeyer de 100 ml se adicionó 10 ml de disolución de oxalato de sodio (Na2C2O 4) 0,1 N y otros 10 mL de H 2SO41M. Se añadió unos 10 ml de agua destilada y se calentó la mescla hasta 70°C aproximadamente. Luego se empezó añadir gota a gota la disolución de permanganato sobre el Erlenmeyer que contenía la disolución de oxalato, agitando simultáneamente. Se esperó unos segundos hasta la desaparición del color rosado antes de añadir otra gota. Esto con el fin de obtener el color del permanganato de potasio.

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1 REACCIONES REDOX.

4.1.1 Reacción de AgNO3: El AgNO3se disocia en disolución en iones Ag+¿ ¿y NO3- El potencial estándar de reducción de la plata es 0,8V, y el del cobre -0,34V. Por tanto Al introducir un hilo de cobre previamente enroscado al tubo de ensayo en la disolución se oxidará, liberando iones Cu+¿¿ o Cu++¿¿a la disolución, que irá pasando de un color transparente (ya que ni la Ag+ ni el NO3-) a un color azulado, ya que los iones de cobre tienen ese color. A la vez, se irá formando plata, que irá recubriendo el hilo de cobre. 

Cu + 2 Ag NO3---------- 2Ag + Cu(NO3)2

El agente oxidante sería la Ag+ y el agente reductor el Cu−¿¿

4.1.2 Reacciones de KMnO4

4.1.2.1 El KMnO4frente al HCl actúa como Oxidante ya que pierde sus electrones y de tal manera pierde su color. Para el Cl(-1) y desprender el Cl2. KMnO4+ 8H(+) + 5e(-) --> K(+) + Mn(+2) + 4H 2O Semireacción de Reducción, por lo tanto el KMnO4actúa como Oxidante para el: HCl: 2HCl --> Cl2+ 2H(+) + 2e(-) Semireacción de Oxidación, por lo tanto el HCl es el Reductor del KMnO4

4.1.2.3 Aparece una coloración café-rojiza, y el desprendimiento

(Figura, N°9, reacción del HNO3con la granalla de zinc)

(Figura N°10, Ácido sulfúrico incoloro y luego amarillo al agregar el KI)

característico de burbujas. El permanganato de potasio oxida al agua oxigenada en disolución de ácido sulfúrico dando formación a la sal de manganeso (III), por reducción del permanganato de potasio y se desprende oxígeno desde el agua oxigenada.

REDUC. 2 KMnO4+ 4SO42- + 8e- + 16H+¿¿ = Mn2 (SO4 ¿3+ 8H 2O +2k+¿¿ + SO4❑

+2

OXIDAC: 4H 2O2 - 8e- = 4O2 + 8H+

4.1.3 Reacciones deK2Cr2O7:

El dicromato es un oxidante muy potente, por tanto el dicromato se reduce a oxido de Cromo III, y el alcohol se oxida, se podria oxidar a aldehido o a ácido, pero como es tan potente pasa directamente al acido correspondiente. 

6CH3CH2CH2CH2OH + 16H2SO4 + 4K2Cr2O7 ---> 4Cr2(SO4)3 + 6CH3CH2CH2COOH + 22H2O + 4K2SO4

4.1.4 Reacciones de HNO3El HNO3es un agente oxidante fuerte y por lo tanto se reduce, es decir, capta electrones del Cu metálico

(estado de oxidación cero (0)), para formar el ión nitrato (NO3-), dióxido de nitrógeno, protones en solución y en algunos casos hidrógeno gaseoso. El NO2 puede identificarse como un gas color café amarillento. El cobre pierde 2 electrones (se oxida) quedando como Cu+2. 

Cu (0) + HNO3 --------> Cu(NO3)2 + 2 NO3 + 2 H+ 

Cabe destacar que todos los nitratos son muy solubles, es decir, que en solución permanecerá en su estado iónico: 

Cu(NO3)2 ---------> Cu+2 (ac) + 2 NO3- (ac) 

4.2 Valoración de redox

2MnO4-1 + 5HAsO2 + 6H+1 + 2H2O ↔ 2Mn+2 + 5H3AsO4

El reductor sería el oxalato de sodio y el oxidante el permanganato.

5. CONCLUSIONES Aunque las reacciones de óxido-

reducción o Redox son básicamente una serie de reacciones de sustancias en las cuales la transferencia de electrones tiene lugar. La sustancia que gana electrones es llamada agente oxidante”. Pero se puede juntar las sustancias correctas y en las cantidades, requiere gran precisión y dedicación.

Se puede decir que el Redox aunque no se ve directamente, se convive diariamente con los resultados del Redox (cables, objetos de cobre o hierro) o

(Figura N°11, Valoración redox del permanganato de potasio)

también con el mismo Redox (pilas).

Dependiendo a las ecuaciones que se realizó se pueden determinar cuál de las sustancias es la que se oxida y cuál es la que se está reduciendo.

Se puede inferir que en este caso se encontró con una reacción redox, debido a que hay transferencia y aceptación de electrones por parte de especies distintas dentro de la reacción. En este caso, el hierro se oxida dos veces formando sus dos iones, que permiten dar origen al óxido férrico hidratado, que es el producto final de la reacción.

A partir de las observaciones se establece cuáles eran los iones involucrados. El color pardo observado hizo concluir que se trataba de óxido de manganeso y de óxido férrico, que corresponden a los iones nombrados en las reacciones expuestas.

6. AGRADECIMIENTOS

Nos gustaría agradecerle sinceramente al señor Milton encargado del laboratorio, quien siempre nos tiene preparado el laboratorio y estuvo siempre atento a cualquier inquietud, nos colaboró mucho en el desarrollo de este experimento.

7. CUESTIONARIO

Reacciones redox

1. Cu + AgNO3 Cu (NO3)2 + 2Ag

Cu es el reductor porque suministra los electrones de su estructura y AgNO3 es el oxidante porque capta los electrones al momento de la oxidación.

KMn04 + HCl KCl +MnCl2 + Cl + H20

KMn04 es el oxidante ya que es el q capta los electrones y HCl es el reductor que se encarga de suministrar los electros al momento de la reacción.

2 KMnO4 + 10 FeSO4 + 8 H2SO4

2 MnSO4 + 5 Fe2 (SO4)3 + K2SO4 + 8 H2O

KMnO4 es el oxidante puesto que da electrones a la reacción, siendo así FeSO4 el reductor de la reacción.

2KMnO4 + 3H202 2MnO2 + 302

+ 2H2O + 2KOH

KMnO4 es el oxidante en este caso y el H202 es el agente reductor de la reacción.

2 NO3H + 2Cu 2 NO3Cu + H2

NO3H es el oxidante de la reacción y Cu es el reductor de esta.

2. Se trata de una reacción de oxidación - reducción donde se produce un cambio de electrones entre la plata y el cobre, por lo que la varilla de cobre se recubriría de iones plata.  La coloración azul de la disolución, esta proporcionada por el ion Cu2+ que se encuentra en disolución y la plata en forma sólida es la que se deposita en la varilla. 

VALORACIÓN DE REDOX

2MnO4-1 + 5HAsO2 + 6H+1 + 2H2O ↔ 2Mn+2 + 5H3AsO4

El reductor sería el oxalato de sodio y el oxidante el permanganato.

8. BIBLIOGRAFíA GODMAN ARTHUR,

Diccionario ilustrado de la química. Printer (1986. Colombia 15BN 9i 58-602-122-X

PETRUCCI HARWOOD HERRING, Quimica general. Prentire hall Mexico. Octava edición 456-23-67-1