Oxidación

Oxidación del fierro.

La oxidación ye una reaición química onde un elementu vence electrones, y polo tanto aumenta'l so estáu d'oxidación.^[3]

Tien de tenese en cuenta qu'en realidá una oxidación o un amenorgamientu ye un procesu pol cual camuda l'estáu d'oxidación d'un compuestu. Esti cambéu nun significa necesariamente un intercambiu d'iones. Implica que tolos compuestos formaos por aciu un procesu redox son iónicos, yá que ye nestos compuestos onde sigo se da un enllaz iónicu, productu de la tresferencia d'electrones.

Por casu, na reaición de formación del cloruru d'hidróxenu a partir de los gases dihidrógeno y dicloro, dase un procesu redox y sicasí fórmase un compuestu covalente.

Estos dos reaiciones siempres se dan xuntes; esto ye, cuando una sustancia aferrúñase, siempres ye pola aición d'otra que s'amenorga. Una dexa electrones y la otra aceptar. Por esta razón, prefierse'l términu xeneral de reaiciones redox.

La vida mesma ye un fenómenu redox. El osíxenu ye'l meyor oxidante qu'esiste por cuenta de que la molécula ye pocu reactiva (pol so doble enllaz), y sicasí ye bien electronegativu, cuasi tanto como'l flúor.

La sustancia más oxidante qu'esiste ye'l catión KrF+
porque fácilmente forma Kr y F+
.

Ente otres, esisten el permanganato de potasiu (KMnO
4), l'dicromato de potasiu (K
2Cr
2O
7), l'agua osixenada (H
2O
2), l'acedu nítrico (HNO
3), los hipohalitos y los halatos (por casu l'hipoclorito de sodiu (NaClO) bien oxidante en mediu alcalín y el bromato de potasiu (KBrO
3)). L'ozonu (O
3) ye un oxidante bien enérxicu:

${\displaystyle Br^{-}+O_{3}\rightarrow {BrO_{3}}^{-}}$

El nome de "oxidación" provién de que, na mayoría d'estes reaiciones, la tresferencia d'electrones dar por aciu l'adquisición d'átomos d'osíxenu (cesión d'electrones) o viceversa. Sicasí, la oxidación y l'amenorgamientu puede dase ensin qu'haya intercambiu d'osíxenu pel mediu: por casu, la oxidación de yoduro de sodiu a yodu por aciu l'amenorgamientu de cloru a cloruru de sodiu:

${\displaystyle 2NaI+Cl_{2}\rightarrow I_{2}+2NaCl}$

Ésta puede desglosarse nos sos dos semirreaiciones correspondientes:

• Semirreaición d'amenorgamientu:

${\displaystyle Cl_{2}+2y^{-}\rightarrow 2Cl^{-}}$

• Semirreaición d'oxidación:

${\displaystyle 2I^{-}\rightarrow I_{2}+2y^{-}}$

Exemplu El

fierro puede presentar dos formes ferruñoses:

• Óxidu de fierro (II): FEU.
• Óxidu de fierro (III): Fe
  2O
  3.

Amenorgamientu

En química, amenorgamientu ye'l procesu electroquímicu pol cual un átomu o un ion gana electrones. Implica l'amenorgamientu del so estáu d'oxidación. Esti procesu ye contrariu al d'oxidación.

Cuando un ion o un átomu amenórgase presenta estes carauterístiques:

• Actúa como axente oxidante.
• Ye amenorgáu por un axente reductor.
• Mengua'l so estáu o númberu d'oxidación.

Exemplu El

ion fierro (III) pue ser amenorgáu a fierro (II):

${\displaystyle Fe^{3+}+Fe^{-}\rightarrow Fe^{2+}}$

En química orgánica, l'amenorgamientu d'enllaces d'átomos d'osíxenu a átomos de carbonu o l'aumentu d'enllaces d'hidróxenu a átomos de carbonu interprétase como una amenorgamientu. Por casu:

• ${\displaystyle CH\equiv CH+H_{2}\rightarrow CH_{2}=CH_{2}}$ (el etino amenorgar pa dar eteno).
• ${\displaystyle CH_{3}-CHO+H_{2}\rightarrow CH_{3}-CH_{2}OH}$ (el etanal amenorgar a etanol).

Regles p'asignar el númberu d'oxidación

• El númberu d'oxidación de tolos elementos ensin combinar ye cero. Independientemente de la forma en que se representen.
• El númberu d'oxidación de les especies ióniques monoatómicas coincide cola carga del ion.
• El númberu d'oxidación del hidróxenu combináu ye +1, sacante nos hidruros metálicos, onde'l so númberu d'oxidación ye –1 (ej: AlH
  3, LiH).
• El númberu d'oxidación del osíxenu combináu ye –2, sacante nos peróxidos, onde'l so númberu d'oxidación ye –1 (ej.:Na
  2O
  2, H
  2O
  2).
• El númberu d'oxidación nos elementos metálicos, cuando tán combinaos ye siempres positivu y numbéricamente igual a la carga del ion.
• El númberu d'oxidación de los halóxenos nos hidrácidos y los sos respeutivos sales ye –1, sicasí'l númberu d'oxidación del azufre nel so hidrácido y respeutivos sales ye –2.
• El númberu d'oxidación d'una molécula neutra ye cero, polo cual la suma de los númberos d'oxidación de los átomos que constitúin a una molécula neutra ye cero.
• La carga llétrica total d'una molécula non-neutra (non nula) corresponder cola suma alxebraica de los númberos d'oxidación de toles especies atómiques que la constitúin. ( ej: MnO−
  4 = (1)*(+7) + (4)*(-2) = -1).

Mediu ácidu

En mediu ácidu amiéstense hidronios (cationes) (H+
) y agua (H
2O) a les semirreaiciones pa banciar la ecuación final.

Del llau de la ecuación que faiga falta osíxenu van amestase molécules d'agua, y del llau de la ecuación que faigan falta hidróxenos van amestase hidronios.

Por casu, cuando'l Manganesu (II) reacciona col Bismutato de Sodiu.

Ecuación ensin banciar:

${\displaystyle Mn_{(aq)}^{2+}+BiO_{3(s)}^{-}\to Bi_{(aq)}^{3+}+MnO_{4(aq)}^{-}}$

Oxidación :${\displaystyle Mn_{(aq)}^{2+}\to MnO_{4(aq)}^{-}+5y^{-}}$

Amenorgamientu :${\displaystyle 2y^{-}+BiO_{3(s)}^{-}\to Bi_{(aq)}^{3+}}$

Agora tenemos qu'amestar los hidronios y les molécules d'agua onde faiga falta hidróxenos y onde faiga falta osíxenos, respeutivamente.

Oxidación: ${\displaystyle \color {Blue}4H_{2}O\color {Black}+Mn_{(aq)}^{2+}\to MnO_{4(aq)}^{-}+\color {Blue}8H_{(aq)}^{+}\color {Black}+5y^{-}}$

Amenorgamientu: ${\displaystyle 2y^{-}+\color {Blue}6H^{+}\color {Black}+BiO_{3(s)}^{-}\to Bi_{(aq)}^{3+}+\color {Blue}3H_{2}O\color {Black}}$

Les reaiciones van banciar al momentu d'igualar la cantidá d'electrones qu'intervienen en dambes semirreaiciones. Esto llograráse multiplicando la reaición d'una semirreación pol númberu d'electrones de la otra semirreaición (y, de ser necesariu, viceversa), de cuenta que la cantidá d'electrones seya constante.

Oxidación: ${\displaystyle (4H_{2}O+Mn_{(aq)}^{2+}\to MnO_{4(aq)}^{-}+8H_{(aq)}^{+}+\color {OliveGreen}5y^{-}\color {Black})\color {Orange}\times 2\color {Black}}$

Amenorgamientu: ${\displaystyle (\color {Orange}2y^{-}\color {Black}+6H^{+}+BiO_{3(s)}^{-}\to Bi_{(aq)}^{3+}+3H_{2}O)\color {OliveGreen}\times 5\color {Black}}$

A la fin vamos tener:

Oxidación: ${\displaystyle 8H_{2}O+2Mn_{(aq)}^{2+}\to 2MnO_{4(aq)}^{-}+16H_{(aq)}^{+}+10y^{-}}$

Amenorgamientu: ${\displaystyle 10y^{-}+30H^{+}+5BiO_{3(s)}^{-}\to 5Bi_{(aq)}^{3+}+15H_{2}O}$

Como puede vese, los electrones tán banciaos, asina que damos en sumar los dos semirreaiciones, pa llograr finalmente la ecuación banciada.

${\displaystyle {\underline {\left.{\begin{array}{rcl}8H_{2}O+2Mn_{(aq)}^{2+}\to 2MnO_{4(aq)}^{-}+16H_{(aq)}^{+}+10y^{-}\\10y^{-}+30H^{+}+5BiO_{3(s)}^{-}\to 5Bi_{(aq)}^{3+}+15H_{2}O\end{array}}\right\Downarrow +}}}$

${\displaystyle 14H_{(aq)}^{+}+2Mn_{(aq)}^{2+}+5NaBiO_{3(s)}\to 7H_{2}O+2MnO_{4(aq)}^{-}+5Bi_{(aq)}^{3+}+5Na_{(aq)}^{+}}$

Mediu básicu

En mediu básicu amiéstense iones hidróxidos (aniones) (OH−
) y agua (H
2O) a les semirreaiciones pa banciar la ecuación final.

Por casu, tenemos la reaición ente'l Permanganato de Potasiu y el Sulfito de Sodiu.

Ecuación ensin banciar:

${\displaystyle KMnO_{4}+Na_{2}SO_{3}+H_{2}O\to MnO_{2}+Na_{2}SO_{4}+KOH\,\!}$

Dixebramos les semirreaiciones en

Oxidación: ${\displaystyle SO_{3}^{2-}\to SO_{4}^{2-}+2y^{-}}$

Amenorgamientu: ${\displaystyle 3y^{-}+MnO_{4}^{-}\to MnO_{2}}$

Amestamos la cantidá fayadiza d'Hidróxidos y Agua (les molécules d'agua asítiense onde hai mayor cantidá d'osíxenos).

Oxidación: ${\displaystyle \color {Blue}2OH^{-}\color {Black}+SO_{3}^{2-}\to SO_{4}^{2-}+\color {Blue}H_{2}O\color {Black}+2y-}$

Amenorgamientu: ${\displaystyle 3y^{-}+\color {Blue}2H_{2}O\color {Black}+MnO_{4}^{-}\to MnO_{2}+\color {Blue}4OH^{-}\color {Black}}$

Banciamos la cantidá d'electrones al igual que nel exemplu anterior.

Oxidación: ${\displaystyle (2OH^{-}+SO_{3}^{2-}\to SO_{4}^{2-}+H_{2}O+\color {OliveGreen}2y^{-}\color {Black})\;\color {Orange}\times 3\color {Black}}$

Amenorgamientu: ${\displaystyle (\color {Orange}3y^{-}\color {Black}+2H_{2}O+MnO_{4}^{-}\to MnO_{2}+4OH^{-})\;\color {OliveGreen}\times 2\color {Black}}$

Llogramos:

Oxidación: ${\displaystyle 6OH^{-}+3SO_{3}^{2-}\to 3SO_{4}^{2-}+3H_{2}O+6y^{-}}$

Amenorgamientu: ${\displaystyle 6y^{-}+4H_{2}O+2MnO_{4}^{-}\to 2MnO_{2}+8OH^{-}}$

Como puede vese, los electrones tán banciaos, asina que damos en sumar los dos semirreaiciones, pa llograr finalmente la ecuación banciada.

${\displaystyle {\underline {\left.{\begin{array}{rcl}6OH^{-}+3SO_{3}^{2-}\to 3SO_{4}^{2-}+3H_{2}O+6y^{-}\\6y^{-}+4H_{2}O+2MnO_{4}^{-}\to 2MnO_{2}+8OH^{-}\end{array}}\right\Downarrow +}}}$

${\displaystyle 2KMnO_{4}+3Na_{2}SO_{3}+H_{2}O\to 2MnO_{2}+3Na_{2}SO_{4}+2KOH\,\!}$