REACCIONES DE OXIDO - REDUCCION
Flor Palechor Carlos.
[email protected]
Paz Cordoba Fiaban.
[email protected]
Laboratorio De Química General, Ing. Física, Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación, Universidad del Cauca.
Grupo No: D Fecha de realización de la práctica:
12/10/2017
Fecha de entrega del informe:
19/10/2017
1. RESUMEN Introducción.
Existe un gran número de reacciones químicas que involucran trasferencia de electrones. Esas son reacciones de óxido-reducción sustancia que se gana electrones está siendo reducida y la que pierde electrones es oxidada. En cualquier reacción de óxido-reducción los electrones que pierden la sustancia que se oxida tienen que ser ganados en igual número por la otra sustancia. Es claro ver que el agente oxidante es la sustancia que se reduce y que el agente reductor es la sustancia que se oxida. Las reacciones de óxido-reducción forman una parte importante del mundo que no rodea. Abarcan desde la combustión de combustibles fósiles hasta la acción de los blanqueadores domésticos. Así mismo, la mayoría de los elementos metálicos y no metálicos se obtienen a partir de minerales por procesos de oxidación o reducción. Muchas reacciones redox importantes se lleva a cabo cabo en agua pero esto implica que todas las reacciones redox sucedan en su medio acuoso. El termino reacción de oxidación se refiere a la semireacción que implica la perdida de electrones. Una reacción de reducción es una semireacción que implica una ganancia de electrones.
Pagina 2 Se puedo observar como al mezclar reactivos distintos se producen reacciones, que implican cambios físicos como químicos, identificando así cual es el agente reductor agente oxidante. La sustancia que gana electrones está siendo reducido, mientras que la sustancia que pierde electrones es oxidada. 2. RESULTADOS
Al ser esta una práctica cualitativa, se describirán y se discutirán las observaciones en cada uno de los tubos de ensayo enumerados del 1 al 12; teniendo en cuenta que los impares contenían una lámina de cobre y los pares una lámina de zinc. Se resalta que la lámina de cobre presenta coloración rojiza, y que por el contrario la lámina de zinc es de color gris; las dos presentan brillo característico de los metales. Tubo#1: Al agregar al tubo de ensayo #1, 0.5mL de una solución de permanganato de potasio, acidulada con gotas de ácido sulfúrico, se notó que la reacción era exotérmica y que inicialmente la solución presenta un cambio de coloración de morado a rojizo, luego se observó que el conjunto adquiere un color marrón oscuro y se forman unas burbujas bien definidas en la pared del tubo de ensayo. Ver reacción tabla1. Tubo#2: Al agregar al tubo de ensayo #2, 0.5mL de una solución de permanganato de potasio, acidulada con gotas de ácido sulfúrico, se notó un cambio en la coloración de esta primero de un color rojizo, a uno amarillo, después a una tonalidad verde, hasta que finalmente tomo un color casi incoloro. Ver reacción tabla1. Tubo#3: Se encontró que en este experimento no hubo reacción. Ver reacción tabla1. Tubo#4: Al adicionar sulfato de cobre en el tubo de ensayo con las láminas de zinc se identificó que la solución toma un color verde claro, se observa que el Zn cambia de color. Ver reacción tabla1.
Tubo#5: En la observación se pudo identificar que el cobre (Cu) no presento reacción con el nitrato de cinc Zn (NO3)2. Ver reacción tabla1. Tubo#6: En este experimento, al igual que el anterior, tampoco se identificó reacción. Ver reacción tabla1.
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Pagina 3 Tubo#7: al agregar nitrato de cobre más cobre en el experimento no se identificó reacción alguna. Ver reacción tabla1. Tubo#8: Al agregar nitrato de cobre en el tubo de ensayo con las láminas de zinc se observó que el Zn se torna de color negro. Ver reacción tabla1. Tubo#9: agregando ácido clorhídrico más cobre, el líquido toma primeo un color amarillo que al final se convierte en una solución de color azul. Ver reacción tabla1. Tubo#10: agregando ácido clorhídrico más zinc, se obtiene una acción exotérmica, se desprende un gas. El zinc reacciona completamente y la solución queda de color azul un poco más clara. Ver reacción tabla1.
Tabla1: reacciones, semireacciones de óxido reducción, cátodo, ánodo
tubo#
reacción
semireacciones de óxido reducción
agente agente oxidante reductor
1
2KMnO4+8H2SO4+5Cu→
Cu→Cu+2-2e=oxidación
KMn
Cu
KMn
Zn
Cu
Zn
Zn
Cu
Cu
Zn
5CuSO4+2MnSO4+K 2SO4+8H2O
KMn+7→KMn+4-2e=reducción
2
2KMnO4+8H2SO4+5Zn→ 5ZnSO4+2MnSO4+K 2SO4+8H2O
Zn→Zn+2-2e-=oxidación KMn+7→KMn+2-2e=reducción
3
CuSO4 +Cu→
Cu2+→Cu0+2e-
4
CuSO4 +Zn→Zn SO4 +Cu
Cu2+→Cu0+2e=reducción
Zn0→Zn+2-2e=oxidación
5
Zn(NO3)2+Cu→Cu(NO3)2+Zn
Zn2→Zn+0-2e=reducción Cu+o→Cu+2+2e=oxidante
6
Zn(NO3)2+Zn→
7
Cu(NO3)2+Cu→
8
Cu(NO3)2+Zn→Zn(NO3)2+Cu
Cu2+→Cu0+2e=reducción
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Pagina 4 Zn0→Zn+2-2e=oxidación
9
2HCl+Cu→CuCl2+2H
Cu0→Cu+2-2e 2H+1→H2
10
2HCl+Zn→ZnCl2+2H
0
H
Cu
H
Zn
N
Cu
N
Zn
+2e-
Zn0→Zn+2-2e=oxidación 2H+1→H20+2e=reducción
11
8HNO3+3Cu→3CuNO3+4H2O+2NO
Cu0→Cu+2-2e=oxidación 2N+5→2N+4+2e=reducción
12
8HNO3+3Zn→3ZnNO3+4H2O+2NO
Zn0→Zn+2-2e=oxidación 2N+5→2N+4+2e=reducción
3. Análisis de resultados.
Tubo#1: La ecuación de la tabla 1, tubo 1, nos describe el proceso mediante el cual, el cobre solido (Cu(s)) pasa de un estado de oxidación 0 a +2, con ayuda del permanganato de potasio KMnO4 que pasa de un estado de oxidación de +7 a +4.Cuando el K2MnO4 es acidulado con H2SO4 la
solución se torna marrón oscura, debido al manganeso, que es un elemento bastante
abundante cuyo mineral principal es la pirolusita, MnO2. El ion 4- (estado de oxidación +7) es de color violeta que era el color que observamos antes de que ocurriera la reacción, pues cuando esta aconteció se tuvo MnO2 (estado de oxidación +4), que tiene un color característico marrón, y eso fue lo que se vio en la reacción. Tubo#2: la coloración se debe a que el Mn, que proviene del compuesto químico (KMnO4), formado por potasio (K+) y permanganato (MnO4−), que presenta un color violeta intenso como el observado inicialmente; Pero que en soluciones acidas como la realizada en la práctica su reducción suele llegar hasta el catión Mn+2, que da un color incoloro. Entonces el estado de oxidación del zinc cambia de 0 a +2, es decir se oxida ya que este pierde electrones, por otra parte el manganeso (Mn) se reduce, ya que este gana electrones.
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Pagina 5 Tubo#3: no hay reacción, esto se debe a que el sulfato de cobre se produce de la reacción de cobre metálico más ácido sulfúrico, entonces al agregarle más cobre no hay reacción, sin embargo el CuSO4 hace ver al cobre plateado, con un color parecido al del zinc. Tubo#4: el zinc (Zn) actúa como agente reductor porque cede electrones para que el cobre se reduzca, en este caso el cinc (Zn) se oxida. Por otra parte, se puede identificar que el cobre actúa como agente oxidante porque provoca la pérdida de electrones en el zinc, en este caso el cobre se reduce. Tubo#5:
el cobre (Cu) no presento reacción con el nitrato de cinc (Zn (NO3)2), esto se debe a
que el zinc tiende a oxidarse más fácil que el cobre, por el contrario el cobre tiende a reducirse más fácil que el zinc. Sin embrago la reacción existe, se puede observar en la tabla 1, tubo# 5, el agente reductor es el cobre y el agente oxidante es el zinc, aunque en el experimento no se observa cambio de color Tubo#6: no hay reacción, esto se debe a que el nitrato de zinc (Zn (NO3)2) es el producto de reaccionar zinc metálico (Zn) con ácido nítrico (HNO3), por lo tanto al agregar más zinc no produciría más reacción. Tubo#7: En este experimento no se identificó reacción alguna, esto se debe a que el nitrato de cobre es el producto de la reacción entre ácido nítrico (HNO3) y cobre metálico (Cu). Tubo#8: el zinc actúa como agente reductor en la reacción porque pierde electrones para que el cobre se reduzca, en este caso el zinc se oxida, el cobre actúa como agente oxidante, ya que este provoca la pérdida de electrones en el átomo de zinc, en este caso el cobre se reduce, ya que gana los electrones perdidos por el zinc. Tubo#9: el Cu actúa como agente oxidante, ya que provoca la pérdida de electrones en el átomo de hidrogeno, por el contrario el Hidrogeno es el agente reductor porque pierde electrones para que el Hidrogeno se reduzca. Tubo#10: el cinc pasa de 0 a +2, es decir, se oxida, porque aumenta su número de oxidación, mientras que el hidrogeno pasa de +1a 0 reduciéndose, porque disminuye su estado de oxidación. Tubo#11: el cobre sufre un cambio en su estado de oxidación de 0 a +2, por otro lado el nitrógeno cambia su estado de oxidación de +5 a +4, por lo que se puede consumar que el cobre actúa como agente reductor, este se oxida pues pierde electrones, en la reacción porque provoca la reducción o ganancia de electrones en el nitrógeno; por otro lado el nitrógeno, en la reacción,
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Pagina 6 actúa como agente oxidante, este se reduce ya que gana electrones, porque provoca la oxidación del cobre. Tubo#12: El zinc sufre un cambio en su estado de oxidación de 0 a +2, mientras que el nitrógeno cambia su estado de oxidación de +5 a +4, por lo que se puede consumar que el zinc actúa como agente reductor, este se oxida pues pierde electrones, en la reacción porque provoca la reducción o ganancia de electrones en el nitrógeno; por otro lado el nitrógeno, en la reacción, actúa como agente oxidante, este se reduce ya que gana electrones, porque provoca la oxidación del zinc.
4. CONCLUSIONES.
Para toda reacción química que se obtiene es necesario su respectivo balanceo ya que debe tener la misma cantidad de sustancia antes y después de la reacción. En la práctica se obtiene que algunos reactivos al mezclarlos no produjeron reacción ya que los reactivo a mezclar eran producto de un mismo reactivo ejemplo Zn (NO3)2) +Zn. Entendemos que en una reacción de óxido- reducción es una reacción de trasferencia de electrones, donde la especie que pierde electrones se oxida y la especie que los gana se reduce. Se llama reductor a la especie que cede electrones y oxidante a las que los capta, y que hay diferentes tipos de reacciones químicas, que nos llevaran a utilizar el método oxido reducción.
5. PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS
9.1 De acuerdo a las observaciones deduzca el orden de los metales de zinc y cobre en cuanto a sus tendencias a ser oxidados, explique cuál es el mejor agente reductor. Experimentalmente, se comprueba que si se pone cobre en presencia de una sal de Zn2+ en disolución acuosa no se produce reacción redox, pero si se pone cinc en presencia de una sal de Cu2+ en disolución acuosa, tiene lugar la disolución de Zn metal y se deposita Cu metálico,
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Pagina 7 deduciéndose que el poder reductor del Zn es mayor que el del Cu. Es decir, el Zn tiene mayor tendencia a oxidarse que el Cu. El permanganato potásico es un reactivo muy utilizado en el laboratorio en volumetrías de oxidación-reducción (permanganimetría, en este caso). Se trata de un agente oxidante enérgico y, en medio ácido, el ion MnO4 - se reduce a Mn2+. 9.2 Consultar que es una reacción de dismutacion. Dar ejemplos. Las Reacciones de Dismutación o Reacciones
de Desproporción son aquellas en las que un
elemento es al mismo tiempo oxidado y reducido. En las Reacciones de Dismutación, los reactivos generan productos en los que un elemento tiene dos estados de oxidación. Ejemplos:
2Cl2+4OH- →2Cl-+2ClO- +2H2O Cl2+ 2 NaOH→ H2O + NaCl +NaOCl 12 OH-+6Br 2→BrO3-+ 10Br -+6H2O 2H2O2→ 2H2O + O2
9.3 ¿Cuál es el boletín de garantía del permanganato de potasio en cuanto a sulfatos y mercurio permitidos en el reactivo? El KMnO4 sólido es un oxidante muy fuerte. Reacciones de este tipo ocurren al mezclar KMnO4 sólido con muchos materiales orgánicos. Sus soluciones acuosas son bastante menos peligrosas, especialmente al estar diluidas. Mezclando KMnO4 sólido con ácido sulfúrico concentrado forma Mn2O7 que provoca una explosión. La mezcla del permanganato sólido con ácido clorhídrico concentrado genera el peligroso gas cloro. El permanganato mancha la piel y la ropa (al reducirse a MnO2) y debería por lo tanto manejarse con cuidado. Las manchas en la ropa se pueden lavar con ácido acético. Las manchas en la piel desaparecen dentro de las primeras 48 horas. Sin embargo, las manchas pueden ser eliminadas con un sulfito o bisulfito de sodio. 9.3 ¿cuáles son los puntos de fusión y ebullición del ácido clorhídrico?
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Conc. (m/m) c : kg HCl/kg
Punto de Punto de ebullición fusión b.p. m.p.
10%
103 °C
-18 °C
20%
108 °C
-59 °C
30%
90 °C
-52 °C
32%
84 °C
-43 °C
34%
71 °C
-36 °C
36%
61 °C
-30 °C
38%
48 °C
-26 °C
6.bibliografia:
http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/018903/Links/Guia21.pdf http://www.ecured.cu/%C3%81cido_clorh%C3%ADdrico http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi99/autos-y-polucion/cataliza.htm
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