TIPOS DE REACCIONES DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

TIPOS DE REACCIONES DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

OXIDACIÓN O SÍNTESIS

DESCOMPOSICIÓN

DESPROPORCIÓN

COMBUSTIÓN HIDROGENACIÓN

DESPLAZAMIENTO

HIDRÓGENO

METAL

HALÓGENO

REACCIONES DE COMBINACIÓN O SÍNTESIS

Son aquellas en las que se combinan dos sustancias elementales para producir un solo compuesto mediante un mecanismo de transferencia de electrones.

1. Al iniciar la reacción, los átomos de las sustancias elementales poseen un estado de oxidación de cero.

2. Al finalizar la reacción estos adquieren un estado de oxidación diferente de cero al formar parte del producto de la reacción. Nota: el estado de oxidación puede

ser positivo o negativo, dependiendo de la naturaleza y características del enlace formado

EJEMPLO DE REACCIONES DE COMBINACIÓN O SÍNTESIS

REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN

Son reacciones en las que un compuesto químico se descompone en dos o más sustancias mediante transferencia de electrones

Nota: la descomposición se puede dar por un proceso de electrolisis

REACCIONES DE DESPROPORCIÓN

Son un tipo especial de reacciones en las que los átomos de un mismo elemento en una sustancia radiactiva experimentan tanto una oxidación como una reducción. Por lo que algunos átomos de un elemento aumentan su número de oxidación y otros lo disminuyen

Nota: una característica general que deben de tener las sustancias es la de poseer átomos de elementos que tienen la posibilidad de presentar al menos tres estados de oxidación

EJEMPLOS DE REACCIONES DE DESPROPORCIÓN

2𝐻2𝑂2→𝐻2𝑂+𝑂2

Algunos átomos de oxígeno del se oxidan

Algunos átomos de oxígeno del se reducen

Estos son algunos elementos que pueden tener una alta probabilidad de presentar reacciones de desproporción• Manganeso (Mn)• Cobre (Cu)• Oro (Au)• Mercurio (Hg)• Nitrógeno (N)• Azufre (S)• Fósforo (P)• Oxigeno (O)• Cloro (Cl)• Bromo (Br)• Yodo (I)

REACCIONES DE COMBUSTIÓN

Son procesos en los que una sustancia reacciona químicamente con el oxígeno. Por lo General estas reacciones involucran la liberación de energía, en forma de calor o luz, por lo que son útiles como fuente.

También son reacciones en las que es evidente la transferencia de átomos de oxígeno; así al finalizar la reacción es común que los átomos de uno o varios productos presente enlace con átomos de oxígeno

Los productos mas característicos son el dióxido de carbono y el agua.

Nota: Las reacciones de combustión son ampliamente utilizadas como procesos a partir de los cuales se genera energía.

REACCIONES DE HIDROGENACIÓN

Son procesos en los que una sustancia reacciona químicamente con hidrógeno o como algún reactivo que cede iones hidruro; de manera que durante la reacción ocurre una transferencia de átomos de hidrógeno junto traspaso de electrones y un cambio en el estado de oxidación de los átomos participantes en la transferencia.

Nota: Esta reacciones son poco comunes en la naturaleza, sobre todo porque vivimos inmersos en ambientes en los

cuales predomina la transferencia de átomos de oxígeno por sobre la cesión de átomos hidrógeno. Situación que se explica

por la mayor abundancia del oxígeno en la atmósfera que rodea al planeta tierra

EJEMPLOS DE REACCIONES DE HIDROGENACIÓN

Tal vez uno de los procesos de hidrogenación más comunes que se presentan es la fermentación del ácido pirúvico. Sin embargo aunque las reacciones de hidrogenación sean poco comunes, no por ello resultan menos importantes; de hecho, muchas de ellas son de gran interés, sobre todo en la petroquímica, en industria farmacéutica y en industria alimentaria.

La mayoría de las reacciones de hidrogenación industriales utilizan un catalizador que por lo general contiene algún metal de transición, como el paladio, el platino, el níquel, el hierro, el tungsteno o el rutenio. En la petroquímica las reacciones de hidrogenación participan en varios procesos como:

EJEMPLOS DE REACCIONES DE HIDROGENACIÓN

• Obtención de alcanos y ciclo alcanos a partir a partir de olefinas y compuestos aromáticos.

• Hidrocraqueo catalítico, que permite transformar algunas de las fracciones más pesadas de destilado de petróleo en hidrocarburos de menor masa molar que tiene excelentes propiedades para ser utilizadas como combustibles.

• Hidrodesulfuración, que permite eliminar los compuestos azufrados del gas natural, la gasolina, el diésel y aceites combustibles obtenidos durante la refinación de petróleo

• Hidrodesaminación, que permite eliminar los compuestos nitrogenados del gas natural, la gasolina, el diésel y aceites combustibles obtenidos durante la refinación de petróleo.

REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO

Son aquellas en las cuales una sustancia elemental se libera de una vez que reaccionan dos sustancias, dando como resultado la sustitución o desplazamiento de un conjunto de átomos presentes en un compuesto por otro conjunto de átomos que pertenecen originalmente a otra sustancia.

Las reacciones de óxido-reducción de este tipo involucran además el cambio en el estado de oxidación de los átomos participantes directamente en el proceso.

Las reacciones de desplazamiento incluyen tres tipos:

• Reacciones de desplazamiento de hidrógeno.

• Reacciones de desplazamiento de un metal.

• Reacciones de desplazamiento de un halógeno.

REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO DE

HIDRÓGENOSi un metal reacciona con un agente oxidante, como agua o algún ácido, éste experimenta una oxidación para producir una base o una sal junto con la formación de gas hidrógeno.

Al presentarse la oxidación del metal, sus átomos adquieren un estado de oxidación positivo al formar el hidróxido o la sal correspondiente.

• Si el metal reacciona con agua forma hidróxidos.

• Si el metal reacciona con un ácido forma sales.

Es importante recordar que no todos los metales experimentan oxidación y formación de hidrógeno bajo las mismas condiciones.

EJEMPLOS DE REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO DE

HIDRÓGENOEjemplos:

• un metal altamente radioactivo como los alcalinos y alcalinos-térreos, reaccionan de forma violenta con el agua fría.

• Otros metales presentan menor facilidad a oxidarse por causa del agua y solo pueden oxidarse y producir hidrogeno cuando reacciona con ácidos, que son agentes oxidantes más poderosos.

• Finalmente, hay metales que no se oxidan tan fácilmente ni con los ácidos y es difícil experimental con ellos estos se llaman inertes o nobles.

Nota: conforme la radiactividad química de un metal disminuye, la reacción con el agua es menos intensa y será necesario utilizar vapor de agua (agente oxidante) para lograr oxidar el metal y liberar hidrogeno.

Cuadro 2.1 Facilidad de oxidación de los metales.

Metales que se oxidan fácilmente con agua fría.

Metales alcalinos y alcalinostérreos: Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba.

Metales que se oxidan con vapor de agua.

Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Cd

Metales que se oxidan con ácidos

Co, Ni, Sn, Pb.

Metales que no se oxidan con ácidos

Cu, Ag, Hg, Pt, Au.

En otras palabras, hay metales que son mas fáciles de oxidarse que otros, pues solo necesitan de un agente oxidante moderado.

REACCIONES DE DESPLAZAMIENTOS DE UN

METALLas reacciones de desplazamiento se caracterizan por la liberación de un metal cuando se hace reaccionar una sal disuelta en agua que contiene cationes metálicos con un metal.

Al hacer reaccionar un metal con una disolución acuosa de una sal es posible oxidarlo y obtener uno diferente, cuyos átomos provendrán de la reducción de los iones metálicos de la sal.

De esta forma, durante este tipo reacciones, los átomos del metal que se oxidan aumentan su estado de oxidación y se transforman en iones metálicos que desplazan a los iones metálicos de la sal disuelta, los cuales a su vez se reducen y forman átomos metálicos de un metal distinto.

EJEMPLOS DE REACCIONES DE DESPLAZAMIENTOS DE UN

METAL• Cuando se coloca na lamina de cinc (Zn) en una

disolución acuosa de sulfato de cobre se observa que poco a poco la coloración azul de la disolución acuosa disminuye, mientas se forma una capa de color rojo alrededor de la lámina de cinc, lo que indica la formación de cobre de metálico.

• Esto nos indica que los átomos de cinc se oxidan y los iones de cobre se reducen.