Conceptos Fundamentales de Reacciones Redox
Las reacciones redox son procesos químicos que involucran la transferencia de electrones entre especies. Este resumen explica los conceptos clave y métodos de ajuste para estas reacciones.
Definición: Una reacción de oxidación-reducción (redox) es aquella en la que un agente (reductor) se oxida al ceder electrones y un agente (oxidante) se reduce al aceptarlos.
Los procesos y agentes principales en una reacción redox son:
- Oxidación: Pérdida de electrones (agente reductor)
- Reducción: Ganancia de electrones (agente oxidante)
Vocabulario:
- Agente reductor: Especie que se oxida cediendo electrones
- Agente oxidante: Especie que se reduce aceptando electrones
Ajuste de Reacciones Redox
El método ión-electrón es una técnica común para ajustar reacciones redox. Se aplica de manera diferente en medios ácidos y básicos.
En Medio Ácido
- Determinar los estados de oxidación
- Identificar qué especie se oxida y cuál se reduce
- Establecer las semirreacciones de oxidación y reducción
- Ajustar los elementos que se oxidan y reducen
- Añadir moléculas de H₂O para ajustar los oxígenos
- Agregar H⁺ para ajustar los hidrógenos
Ejemplo: Para ajustar una reacción redox en medio ácido, se siguen estos pasos sistemáticamente, asegurando el balance de átomos y cargas en cada semirreacción.
En Medio Básico
El proceso es similar al medio ácido, con algunas diferencias clave:
- Seguir los pasos 1-4 del medio ácido
- Añadir H₂O en el lado con exceso de oxígeno
- Agregar OH⁻ al otro lado para equilibrar los H⁺
- Combinar H⁺ y OH⁻ para formar H₂O cuando sea posible
Highlight: En medio básico, es crucial manejar correctamente los iones OH⁻ para mantener el pH básico de la solución.
Potencial de una Reacción
El potencial de una reacción redox determina su espontaneidad:
E = E(oxidación) + E(reducción)
- E > 0: Reacción espontánea
- E < 0: Reacción no espontánea
Ejemplo: Un potencial redox negativo indica que el proceso no es espontáneo y requiere un aporte energético externo para ocurrir.
Pilas Galvánicas
Las pilas galvánicas aprovechan reacciones redox espontáneas para generar corriente eléctrica.
Definición: Una pila galvánica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica mediante una reacción redox espontánea.
Componentes principales:
- Ánodo: Semirreacción de oxidación (polo negativo)
- Cátodo: Semirreacción de reducción (polo positivo)
- Puente salino: Mantiene la neutralidad eléctrica
Electrólisis
La electrólisis es el proceso inverso a las pilas galvánicas, utilizando corriente eléctrica para forzar una reacción redox no espontánea.
Definición: La electrólisis es un proceso en el que, mediante una corriente eléctrica externa, se produce una reacción redox no espontánea en un electrolito.
Aplicaciones:
- Obtención de metales puros
- Producción de gases como hidrógeno y oxígeno
Ejemplo: La electrólisis de CoI₂ puede usarse para obtener cobalto puro y yodo molecular: CoI₂ → Co + I₂
La ley de Faraday relaciona la cantidad de sustancia producida en una electrólisis con la carga eléctrica utilizada:
m = (M * I * t) / (n * F)
Donde:
- m: masa producida
- M: masa molar
- I: intensidad de corriente
- t: tiempo
- n: número de electrones intercambiados
- F: constante de Faraday
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