Instituto Politécnico Nacional Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica Esime - Zacatenco
28-3-2014
Practica No.3 Oxido y Reducción Laboratorio de Química
“
”
Grupo: 1CV1 Grupo:
El alumno conocerá el proceso de oxidación-reducción.
Abraham Yamayiel Guzman Guzman Veremos un proceso de oxidación mediante sustancias y la idea de esto es regresando a su estado normal para observar el proceso. José Fabián Soltero Escobar Un gran número de reacciones químicas transcurre con la pérdida formal de electrones de un átomo y la ganancia de ellos por otro. La ganancia de electrones recibe el nombre de reducción y la pérdida de electrones oxidación. A este proceso se le llama Redox, en una reacción de este tipo la oxidación y la reducción ocurren simultáneamente, la especie que da electrones es el agente reductor (especie que se oxida) y la que los gana es el agente oxidante (especie que se reduce) Cristian Martínez Ortega La oxidación es un cambio químico en el que un átomo o grupo de átomos pierden electrones o bien es la reacción en la que un átomo aumenta su número de oxidación y la reducción es un cambio químico en el cual un átomo o grupo de átomos ganan electrones, o también es la reacción en la que un átomo disminuye su número de oxidación Serrano Torres Manuel Roberto
En esta tercera práctica del primer parcial de la materia de química vamos a ver el método de oxidación / reducción y lo aplicaremos a un elemento (Cobre). De esta forma se verán todos los procesos por los que pasa un material al ser oxidado y al ser reducido.
Tradicionalmente se entiende por oxidación a la combinación de un elemento con el oxigeno. Las oxidaciones son reacciones que liberan mucha energía (exotérmicas); cuando la energía se libera de forma rápida como en las combustiones, la reacción va acompañada de llamas o incandescencia. Cuando la oxidación transcurre lentamente, no se aprecia el aumento de temperatura, como ocurre en la oxidación de una pieza de hierro. El proceso inverso a la oxidación es la reducción, que puede definirse como la perdida de oxigeno. Asi, la formación de mercurio por calentamiento de uno de sus oxidos es un proceso de reducción. 2Hg(s)+calor 2Hg(l)+O2(g) Y se dice que el oxido de mercurio se ha reducido al perder su oxigeno.
En los procesos químicos donde se producen oxidaciones también se producen reducciones a la vez. Por eso se habla de reacciones de oxidación-reducción, o redox. Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) En donde el oxido de hierro se reduce (pierde oxigeno), y monóxido de carbono (CO) se oxida (gana oxigeno). Con el tiempo el concepto de oxido y reducción se amplio para abarcar mayor numero de reacciones. Los químicos comprobaron que casi todos los elementos no metálicos producen reacciones semejantes a las del oxigeno. 2Zn+O2 2ZnO Zn+Cl2 ZnCl2 2Mg+O2 2MgO Mg+Cl2 MgCl2 Esta semejanza permitió la ampliación del concepto de oxidación. El magnesio y el zinc en la formación de óxidos como en la formación de cloruros Para comprender la semejanza entre ambos procesos se debe tener en cuenta que los oxidos y los cloruros son compuestos iónicos.
La conversión del zinc y del magnesio en iones zinc y magnesio se produce por una pérdida de dos electrones.
Puede así definirse la oxidación como una pérdida de electrones. Por otra parte el oxigeno, o el cloro para convertirse en iones oxido o cloruro deben capturar electrones.
La reducción es por tanto una ganancia de electrones. En las reacciones anteriores, el oxigeno y el cloro actúan como agentes oxidantes de los metales, y ellos se reducen al ganar electrones. Los metales zinc y magnesio se oxidan, al perder electrones y son agentes reductores. En general se puede decir que los oxidantes se reducen y ganan electrones, y los reductores se oxidan y pierden electrones. Todo proceso de oxidación va acompañado necesariamente de una reducción. No obstante la teoría de la oxidación y reducción como transferencia de electrones no se puede aplicar de manera inmediata en casos como en la oxidación del carbono (C) a
dióxido de carbono (CO2), puesto que se forma un compuesto covalente, donde los átomos comparten electrones, pero no los ganan ni los pierden. La cuantificación de un elemento químico puede efectuarse mediante su número de oxidación. Durante el proceso de oxidación, el número de oxidación del elemento aumenta. En cambio, durante la reducción, el número de oxidación de la especie que se reduce disminuye. El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un enlace determinado. El número de oxidación: Aumenta si el átomo pierde electrones (el elemento químico que se oxida), o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Disminuye cuando el átomo gana electrones (el elemento químico que se reduce), o los comparte con un átomo que tenga tendencia a cederlos.
Reglas para asignar el número de oxidación El número de oxidación de todos los elementos sin combinar es cero. Independientemente de la forma en que se representen. El número de oxidación de las especies iónicas monoatómicas coincide con la carga del ion. El número de oxidación del hidrógeno combinado es +1, excepto en los hidruros metálicos, donde su número de oxidación es –1 (ej: AlH3, LiH) El número de oxidación del oxígeno combinado es –2, excepto en los peróxidos, donde su número de oxidación es –1 (ej.:Na2O2, H2O2). El número de oxidación en los elementos metálicos, cuando están combinados es siempre positivo y numéricamente igual a la carga del ion. El número de oxidación de los halógenos en los hidrácidos y sus respectivas sales es –1, en cambio el número de oxidación del azufre en su hidrácido y respectivas sales es –2. El número de oxidación de una molécula es cero. O lo que es lo mismo, la suma de los números de oxidación de los átomos de una molécula neutra es cero
.Balanceo de ecuaciones químicas Una reacción química es la manifestación de un cambio en la materia y la isla de un fenómeno químico. A su expresión gráfica se le da el nombre de ecuación química, en la cual, se expresan en la primera parte los reactivos y en la segunda los productos de la reacción. A+BC+D Reactivos Productos Para equilibrar o balancear ecuaciones químicas, existen diversos métodos. En todos el objetivo que se persigue es que la ecuación química cumpla con la ley de la conservación de la materia.
Balanceo de ecuaciones por el método de Tanteo El método de tanteo consiste en observar que cada miembro de la ecuación se tengan los átomos en la misma cantidad, recordando que en H2SO4 hay 2 Hidrógenos 1 Azufre y 4 Oxígenos 5H2SO4 hay 10 Hidrógenos 5 azufres y 20 Oxígenos Para equilibrar ecuaciones, solo se agregan coeficientes a las formulas que lo necesiten, pero no se cambian los subíndices. Ejemplo: Balancear la siguiente ecuación H2O + N2O5 NHO3 Aquí apreciamos que existen 2 Hidrógenos en el primer miembro (H2O). Para ello, con solo agregar un 2 al NHO 3 queda balanceado el Hidrogeno. H2O + N2O5 2NHO3 Para el Nitrógeno, también queda equilibrado, pues tenemos dos Nitrógenos en el primer miembro (N2O5) y dos Nitrógenos en el segundo miembro (2 NHO 3) Para el Oxigeno en el agua (H 2O) y 5 Oxígenos en el anhídrido nítrico (N2O5) nos dan un total de seis Oxígenos. Igual que (2 NHO 3) El proceso para balancear por REDOX. Para balancear por REDOX una ecuación química se sugiere la siguiente metodología: 1) Identificar los átomos que están participando en la reacción. 2) Anotar el número de oxidación que le corresponde a cada uno de los átomos presentes en la ecuación.
3) Identificar el átomo que se reduce y el átomo que se oxida. 4) Igualar el número de electrones ganados y perdidos
5) Sustituir los coeficientes obtenidos en la ecuación original
6) Si no está balanceada totalmente se termina ajustando el balance por tanteo
1Sn1 4H2 4N4 12O11
1Sn1 4H4 4N4 12O12
Material:
Reactivos:
2 vasos de precipitados de 100cc 1 embudo 1 triangulo de porcelana Papel filtro
Solución al 25% peso Solución al 5% volumen
Cu en polvo Zn en polvo Concentrado
Procedimiento
1.Se colocan de 0.1 a 0.2 gramos de cobre en un vaso de precipitados de 100 cc. y se agregan 2cc. de . REALIZAR ESTA OPERACIÓN EN LA CAMPANA DE EXTRACCIÓN. 2.Agregar 25cc. de solución de bicarbonato de sodio al 25% en peso hasta la formación de un precipitado de color azul. 3.Se procede a filtrar la solución anterior, conservando el precipitado y desechando la solución. 4.Al precipitado se le agregan 20cc. de solución de acido sulfúrico al 5% en volumen, hasta que reaccione y se recibe en un vaso de 100cc. 5.A la solución obtenida se le agrega de 0.1 a 0.2 gramos de zinc en polvo y se agita continuamente hasta la formación de un precipitado de color rojo ladrillo o café.
Reacciones
a) Cu+ b) c) d)
1.Balancear por método de “Redox” la reacción del inciso A.
3Cu3 2H1 2N2 6O21
3Cu3 8H8 8N8 24O24 2. Balancear la reacción del inciso b
1Cu1 2N1 9O9 1Na1 1H2 1C2
1Cu1 2N2 12O12 2Na2 2H2 2C2 3. De las reacciones A y D, indicar los elementos que se oxidan y los que se reducen En él A: Cu se oxida porque pierde electrones y N se reduce porque gana electrones En él D: Zn se oxida y Cu se reduce 4. Indicar los agentes oxidantes y reductores de las reacciones A y D En él A: Cu es el agente reductor y N es el agente oxidante En él D: el Zn es el agente reductor y Cu es el agente oxidante 5. ¿A qué sustancia corresponde el precipitado de color rojo o café obtenido en el punto 5? Al cobre Cu
Cristian Martinez Ortega Observe que cobre en polvo antes de realizarle el proceso de oxidación y reducción tenía un color café claro y después de terminar el proceso su color cambio a azul obscuro o negro. Observe que la solución que teníamos la pusimos en la campana para poder oxidarla y llegar a un tono azul, utilizando esa solución y filtrándola mediante un embudo y un papel filtro obteniendo así una especie de sustancia que se quedó en el papel filtro y que utilizamos para acelerar el proceso de oxidación del cobre en polvo. Abraham Yamayiel Guzman Guzman Observamos las etapas en las cuales paso el cobre al agregarle era café y se volvió azul y luego al agregar el polvo de Zinc y el ácido sulfúrico se regresó a Café.
José Fabián Soltero Escobar Teníamos una solución con cobre en el vaso de precipitado y se metió en la campana, se esperó cerca de 5 minutos a lo mucho y hubo una reacción dentro de la campana, la solución de volvió de color azul indicando que se oxido, se le hecho ácido HNO 3, luego se colocó un filtro con un embudo en el cual vaciamos la solución en un vaso de precipitado y quedo un residuo en el filtro de color azul el cual colocamos en un vaso de precipitado con hierro el cual se oxido con más facilidad. Serrano Torres Manuel Roberto En esta práctica vimos como por medio del método de oxidación oxidamos algunos compuestos y al cabo de algunas oxidaciones procedimos con reducirla que es hacer que ganen electrones de tal manera que recuperan su estado original.
Al estar en la campana de extracción se agrego al cobre lo cual despidió un gas oloroso. Se observo el cambio de color de café o rojizo a azul.
Al agregar el bicarbonato de sodio y filtrar el precipitado quedo grumoso y de otra tonalidad de azul.
Por último se observo como volvió al estado de café rojizo al agregar acido sulfúrico y el polvo de zinc.
Abraham Yamayiel Guzmán Guzmán Se pudo conseguir el proceso de oxidación y de restauración del cobre aplicando el para iniciar y el ácido sulfúrico y el polvo de zinc para restaurar el cobre, eso sí, hay que manejar con cuidado los ácidos pues no se está trabajando con cualquier sustancia.
José Fabián Soltero Escobar Como conclusión puedo deducir que con el desarrollo de esta práctica los resultados teóricos sirven para darse cuenta de cuál es el reactivo que hace que se oxide o reduzca cada sustancia en cada uno de los casos que se nos presentan para así no dar u obtener conclusiones al azar en cada uno y así tener la certeza de que tenemos en cada caso. Serrano Torres Manuel Roberto Finalmente concluyo de esta práctica que todo material que ha sido oxidado puede v olver a su estado original si gana la cantidad necesaria de electrones, suficientes para que este material cual sea regrese a su estado de origen, también concluyo que un material al oxidarse pierde electrones y al reducirse gana electrones alterando así su composición química. Cristian Martínez Ortega Pude concluir que las reacciones de óxido reducción o redox son aquellas reacciones en las cuales los átomos experimentan cambios del número de oxidación además de que en ellas hay transferencia de electrones y el proceso de oxidación y reducción se presentan simultáneamente pues un átomo se oxida y el otro se reduce. En estas reacciones la cantidad de electrones perdidos es igual a la cantidad de electrones ganados. .
Raymond Chang. QUÍMICA 6ª. Edición Editorial McGraw-Hill pp. 84-87 , 758-759 García Navarro Francisco & Viladoms Serra Pere “Enciclopedia Temática Estudiantil de Física” SPES EDITORIAL, México 2003 pp.120-122 http://es.wikipedia.org/wiki/Reducci%C3%B3n-oxidaci%C3%B3n http://payala.mayo.uson.mx/QOnline/BALANCEO_DE_ECUACIONES_QUIMICAS.html http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130219151755AAnQOdv
