Equilibrio Oxido-reduccion

EQUILIBRIOS DE OXIDACION–REDUCCIÓN

En los capítulos anteriores se han tratado distintos aspectos de las reacciones ácido–base y de formación de complejos, y en alguna ocasión se ha mencionado el término "sistema" para referirse a ellas.

En general, puede definirse un sistema químico como un conjunto de dos (o más) sustancias (formas conjugadas) que se relacionan entre sí por un equilibrio de donante–receptor de partículas

D (donante) <—> R (receptor) + n X

siendo X la partícula intercambiada.

Según sea la naturaleza de la partícula intercambiada, protones, ligandos, electrones, se tienen diferentes sistemas en los cuales al donante y al receptor se le asignan distintas denominaciones:

Sistema

Donante

Receptor

Partícula intercambiada

Acido–base

ACIDO

BASE

H+

Complejos

COMPLEJO

CATION

Ligando

Oxidación–reducción

REDUCTOR

OXIDANTE

Electrón

Según esto, un oxidante es una sustancia que capta electrones y un reductor una especie que cede electrones.

A los sistemas con la misma partícula característica se les denomina homólogos. Cuando en una misma disolución coexisten formas antagónicas de dos (o más) sistemas homólogos puede tener lugar un reajuste entre ambos sistemas que conduzca a un intercambio de partículas, lo que se conoce como reacción química:

NH3 + H2O <—> NH4+ + OH–

base1 ácido2 ácido1 base2

2 Fe3+ + 2 I– <—> 2 Fe2+ + I2

ox1 red2 red1 ox2

Claudio González Pérez 2

A veces se producen reacciones que implican intercambios simultáneos de partículas de distinta naturaleza, como en el caso siguiente:

MnO4– + 5 Fe2+ + 8 H+ <—> Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O

En cualquier caso, el oxidante al actuar como tal se reduce y el reductor se oxida.

A pesar de las analogías formales entre los diferentes sistemas químicos, existen diferencias entre unos y otros. Así, entre los sistemas ácido–base y redox existen, al menos, las diferencias siguientes:

 Así como el protón solvatado puede existir libre en disolución, el electrón no existe aislado. Si una sustancia cede electrones tiene que haber otra que los tome (En este principio se basan los métodos para ajustar ecuaciones redox que se estudian en Química Elemental).

 Las reacciones redox se pueden llevar a cabo en un medio homogéneo (en disolución), pero también pueden realizarse por vía electroquímica, en un dispositivo que recibe el nombre de pila.

FUERZA DE UN SISTEMA REDOX

La fuerza de un sistema de oxidación–reducción viene dada por el potencial redox, el cual es una medida de la capacidad para transferir electrones. Depende del número de moles de electrones intercambiados entre el oxidante y el reductor, de la naturaleza del sistema y de la actividad de las formas oxidada y reducida.

Potenciales de electrodo

La relación entre la fuerza de un sistema redox y su naturaleza puede estudiarse sobre la base de la teoría del potencial de electrodo formulada por Nernst en 1889 y que básicamente consiste en que todo elemento al introducirse en agua o en una disolución tiene tendencia a disolverse aportando iones al líquido. Así, por ejemplo, cuando una barra de cinc metálico se introduce en una disolución que contiene iones Zn2+, los iones de la capa externa del metal se disuelven, dejando electrones libres en el metal y proporcionando iones Zn2+ a la disolución. Simultáneamente se produce el proceso contrario, en el cual iones Zn2+ de la disolución toman electrones del metal y se depositan sobre él.

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