1QUIMICA INORGNICA Q. I. HECTOR JAVIER ROJAS SAENZ

PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX

1) Verificar que la ecuacin este bien escrita y completa.

2) Colocar los nmeros de oxidacin en cada uno de los

elementos.

2PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX

3) Observar que nmeros de oxidacin cambiaron (un elemento

se oxida y uno se reduce).

4) Escribir la diferencia de nmeros de oxidacin de un mismo

elemento..

PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX

5) Multiplicar la diferencia de nmeros de oxidacin por los

subndices correspondientes de cada elemento.

6) Cruzar los resultados

3PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX

7) Colocar los resultados como coeficientes en el lugar

correspondiente.

8) Completar el balanceo por tanteo.

PROCEDIMIENTO PARA BALANCEO CON EL MTODO DE REDOX

9) Verifica la cantidad de tomos en cada miembro de la ecuacin.

10)En caso de que todos los coeficientes sean divisibles se reducen a

su mnima expresin. (En este caso no son divisibles y quedan de la

siguiente manera:)

4EJERCICIOS

K2Cr2O7 + HCl CrCl3 + KCl + H2O + Cl2

KMnO4 + HBr MnBr2 + KBr + H2O + Br2

Na2Cr2O7 + HCl NaCl + CrCl3 + H2O + Cl2

K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl CrCl3 + SnCl4 + KCl + H2O

BALANCEO DE LAS ECUACIONES REDOXMTODO DEL ION-ELECTRN

En este mtodo, la reaccin global se divide en dos semirreacciones:la reaccin de oxidacin y la de reduccin.

Las ecuaciones de estas dos semirreacciones se balancean porseparado y luego se suman para obtener la ecuacin global

balanceada.

5BALANCEO DE LAS ECUACIONES REDOXMTODO DEL ION-ELECTRN

Suponga que se pide balancear la ecuacin que representa la oxidacin de los

iones Fe2+ a Fe3+ por iones dicromato (Cr2O72-) en medio cido. Como

resultado, los iones Cr2O72- se reducen a iones Cr3+ . Para balancear la

ecuacin se siguen los pasos siguientes:

FeCl2 + K2Cr2O7 + HCl FeCl3 + CrCl3 + KCl + H2O

Paso 1: escriba la ecuacin no balanceada de la reaccin en su forma inica.

BALANCEO DE LAS ECUACIONES REDOXMTODO DEL ION-ELECTRN

Paso 2: la ecuacin se divide en dos semirreacciones.

6Balanceo de las ecuaciones redox

Mtodo del ion-electrn

Paso 3: cada semirreaccin se balancea de acuerdo con elnmero y tipo de tomos y cargas. Para las reacciones que se

llevan a cabo en un medio cido, se agrega H2O para balancear

los tomos de O, y para balancear los tomos de H se agrega H1+

Balanceo de las ecuaciones redox

Mtodo del ion-electrn

Paso 4: se suman las dos semirreacciones y se balancea laecuacin final por inspeccin. Los electrones en ambos lados de

la ecuacin se deben cancelar. Si las semirreacciones de

oxidacin y reduccin contienen diferentes nmeros de

electrones, se tendr que multiplicar una o las dos

semirreacciones para igualar el nmero de electrones.

7Balanceo de las ecuaciones redox

Mtodo del ion-electrn

Paso 5: se verifica que la ecuacin contenga el mismo tipo y

nmero de tomos, as como las mismas cargas en ambos

lados de la ecuacin y se aaden los iones espectadores.

6 FeCl2 + K2Cr2O7 + 14 HCl 6 FeCl3 + 2 CrCl3 + 2 KCl + 7 H2O

Balanceo de las ecuaciones redox

Mtodo del ion-electrn

1) Escribir la ecuacin en forma inica.

2) Escribir las semirreacciones de oxidacin y reduccin.

3) Balancear los tomos de oxgeno aadiendo molculas de agua H2O.

4) Balancear los tomos hidrgeno aadiendo iones H+.

5) Neutralizar los iones H+ aadiendo iones OH a cada lado de la semirreaccin para formarH2O.

6) Balancear las cargas aadiendo electrones e.

7) Multiplicar cada semirreaccin por un nmero para igualar la cantidad de electrones

transferidos.

8) Sumar las semirreacciones para obtener la ecuacin inica global balanceada.

9) Aadir los iones espectadores para obtener la ecuacin molecular global balanceada.

8 K2Cr2O7 + KI + H2O + KCl CrCl3 + I2 + KOH

K2Cr2O7 + 6 KI + 7 H2O + 6 KCl 2 CrCl3 + 3 I2 +14 KOH

EJERCICIO

Balancee por el mtodo del ion electrn las siguientes

ecuaciones para la reaccin en medio cido y bsico:

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

KMnO4 + NaNO2 + H2O MnO2 + NaNO3 + K2SO4 + KOH

9ELECTROQUMICA

rea de la qumica que estudia la conversinentre la energa elctrica y la energa qumica.

Los procesos electroqumicos son reacciones redox en donde la

energa liberada por una reaccin espontnea se transforma en

electricidad, o la electricidad se utiliza para inducir una reaccin

qumica no espontnea. A este ltimo proceso se le conoce como

electrlisis.

CELDAS

CELDAS ELECTROQUIMICA, GALVANICAS O VOLTAICAS

Son aquellas en las cuales las reacciones qumicas espontneas producen

energa elctrica (electricidad) la cual sale a un circuito elctrico.

CELDAS ELECTROLITICA

Son aquellas en las cuales la energa elctrica que procede de una fuente

externa provee reacciones qumicas no espontaneas

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CELDAS ELECTROQUMICASEs un dispositivo experimental para generar electricidad mediante

una reaccin redox espontnea. (Esta celda tambin se conoce

como celda galvnica o voltaica, en honor de los cientficos Luigi

Galvani y Alessandro Volta, quienes fabricaron las primeras celdas

de este tipo.)

CELDAS ELECTROQUMICAS

En una celda electroqumica, el nodo es, por definicin, el electrodo en el que se

lleva a cabo la oxidacin, y el ctodo es el electrodo donde se efecta la

reduccin.

En la celda de Daniell, las reacciones de oxidacin y de reduccin en loselectrodos, es decir, las reacciones de semicelda, son:

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CELDAS ELECTROQUMICAS

Durante el curso de la reaccin redox global, los electrones fluyenexternamente desde el nodo (electrodo de Zn) hacia el ctodo

(electrodo de Cu) a travs del alambre conductor.

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En la disolucin, los cationes (Zn2+ , Cu2+ y K+) se mueven hacia el ctodo y los aniones (SO4

2- y Cl-) se dirigen hacia el nodo.

CELDAS ELECTROQUMICAS

La diferencia de potencial elctrico entre el nodo y el ctodo semide en forma experimental con un voltmetro, donde la lectura

(en volts) es el voltaje de la celda.

En la disolucin, los cationes (Zn2+ , Cu2+ y K+) se mueven haciael ctodo y los aniones (SO4

2- y Cl-) se dirigen hacia el nodo.

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CELDAS ELECTROQUMICAS

La notacin convencional para representar las celdaselectroqumicas es un diagrama de celda.

ECUACIN DE NERNST

Cuando se llega al punto donde ya no hay reacciones posibles,la reaccin llega al equilibrio y se analizan entonces las

especies que quedan al final para saber cuales imponen el

potencial al equilibrio o final(E). Este potencial se puede calcular

entre el oxidante y el reductor finales por medio de la Ecuacin

de Nernst:

Q= cociente de las actividades de los productos y reactivos.

R=constante de los gases ideales, 8.314 J/Kmol

T=temperatura en grados Kelvin

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ECUACIN DE NERNST

La ecuacin que vincula la fem (E) con la energalibre de reaccin para la reaccin de una celda que

incluya n es:

n= numero de moles de electrones que se intercambian en la

reaccin de media celda

F=constante de Faraday 96485 coulombios

ECUACIN DE NERNST

Combinando las dos ecuaciones:

Se obtiene:

-nFE = G + RT ln Q

Y si la fem estndar de la celda se define como:

Sustituyendo la G en la primera ecuacin se obtiene:

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ECUACIN DE NERNST

Dividiendo al ultima ecuacin entre nF se obtiene:

Sustituyendo con los valores y resolviendo:

ECUACIN DE NERNST Durante el funcionamiento de la celda electroqumica, los electrones

fluyen del nodo al ctodo, lo que da por resultado la formacin de

los productos y una disminucin en la concentracin de los reactivos.

As, aumenta Q, lo cual significa que E disminuye y finalmente, la

celda logra el equilibrio.

En el equilibrio no hay transferencia neta de electrones, de modo queE = O y Q = K, donde K es la constante de equilibrio.

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ECUACIN DE NERNST

La ecuacin de Nernst permite calcular E en funcin de las

concentraciones de los reactivos y los productos en una reaccin

redox.

Por ejemplo, para la celda de Daniell

La ecuacin de Nernst para esta celda

a 25C se escribe como:

ECUACIN DE NERNST

La ecuacin de Nernst permite calcular E en funcin de las

concentraciones de los reactivos y los productos en una reaccin

redox.

Por ejemplo, para la celda de Daniell

La ecuacin de Nernst para esta celda

a 25C se escribe como:

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ECUACIN DE NERNST

Si el cociente [Zn2+]/[Cu2+] es menor que 1, el In ([Zn2+]/[Cu2+])

ser un nmero negativo, y el segundo trmino del lado derecho

de la ecuacin anterior ser positivo.

En esta condicin, E es mayor que la fem estndar, E. Si elcociente es mayor que 1, E ser menor que E.

Si E es negativo, la reaccin es no espontnea en la

direccin descrita.

Si E es positivo, la reaccin es espontnea en la direccin

descrita.

EJEMPLO

Prediga si la siguiente reaccin proceder espontneamente a 298

K tal como est escrita:

dado que [Co2+] = 0.15 M y [Fe2+] = 0.68 M.

Como la reaccin no se lleva a cabo en condiciones de estado

estndar (las concentraciones no son 1 M), ser necesario utilizar

la ecuacin de Nernst para calcular la fem (E) de una celda

electroqumica hipottica y determinar la espontaneidad de la

reaccin. La fem estndar (E) se puede calcular por medio de losPotenciales estndar de reduccin de tablas. Recuerde que los

slidos no aparecen en el trmino del cociente de la reaccin (Q)

en la ecuacin de Nernst. Observe que por mol de reaccin se

transfieren 2 moles de electrones, es decir, n = 2.

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EJEMPLOLas reacciones de semicelda son:

EJEMPLODe la ecuacin de Nernst se obtiene:

Dado que E es negativo, la reaccin es no

espontnea en la direccin descrita.

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TAREA

La siguiente reaccin proceder espontneamente a

25C, dado que [Fe2+] = 0.60 M y [Cd2+] = 0.010 M?