Reacciones Redox: Cambio Químico Y Termodinámico

Resumen

Esta práctica se llevó a cabo con el propósito de estudiar y analizar los diferentes procesos redox analizándolo desde un punto de vista termodinámico y químico, en donde se vio en primera instancia la formación de una aleación, en donde se tomó zinc para ponerlo a reaccionar con NaOH, esta reacción al calentarla dio lugar a la formación inmediata de Na2ZN(OH)4, para luego introducir una moneda, sacarla, secarla y luego exponerla al fuego; esta experiencia continuo al colocar una lámina de cobre en una solución de nitrato de plata en donde se produjo una oxidación de parte del cobre; la tercera parte fue seguida por la oxidación de hierro y la reducción de cobre, en donde en una solución de sulfato de cobre se introdujo tornillo de hierro y más tarde se hizo lo mismo pero con una lámina de zinc, en esta parte también se hizo una reacción con el tornillo y SnCl2 en donde no se obtuvo nada puesto que es higroscópica y ya para concluir se hizo un volcán con dicromato de amonio para que luego lo expusiéramos al fuego.

Palabras claves: Reacciones redox, oxidación, reducción, dicromato de amonio

Introducción

Para hablar de óxido-reducción tenemos que ir a la antigüedad donde se utilizaba este término, en aquel entonces se denominaba oxidación a los procesos en que una sustancia tomaba oxígeno y reducción a aquellos otros en que se liberaba oxígeno. Con posterioridad se consideraron reducciones a las reacciones en las que se fijaba hidrogeno y oxidaciones aquellas en la que se liberaba. Actualmente, en el nuevo concepto de reacciones redox se incluye todas en las que hay intercambio de electrones, aunque no intervengan en ellas el oxígeno ni el hidrogeno. [1]En la actualidad se entiende por oxido-reducción o reacciones redox a todo proceso que tiene lugar a la transferencia de electrones desde una entidad química (átomos, ion, molécula) a otra. [2]Sabiendo estos conceptos podemos decir que para que se produzca una reaccione redox tiene que haber una especie que seda electrones (reductor) y otra que los acepte (oxidante); La especie que causa la oxidación es llamada agente oxidante. Cuando actúa un agente oxidante acepta los electrones liberados por la especie que se oxida. En otras palabras, el agente oxidante contiene un elemento que sufre una diminución de su número de oxidación, también diciéndolo en forma breve el agente oxidante es aquel que se reduce. La especie que causa la reducción se denomina agente reductor. Debido a que suministra electrones a la especie que se reduce, el agente reductor pierde electrones, es decir, contiene elementos que experimenta un aumento de su número de oxidación; en otras palabras en una reacción redox, el agente reductor es la especie que sé que se oxida. El reductor se transforma en su forma oxidada y el oxidante en su forma reducida:

Red1 + Ox2 = Ox1 + Red2 [3]

Las reacciones redox tienen una gran importancia tanto desde un punto de vista industrial como desde un punto de vista biológico. En los seres vivos forman parte de los procesos más importantes para la vida, como la respiración y la fotosíntesis, donde se producen secuencias de reacciones redox sucesivas. [4]

Parte experimental

a) Convertir cobre en oro

•Se tomó zinc en virutas sin pesar y se depositó en una capsula porcelana que contenía 25 mL de NaOH 6M previamente medidos en una probeta, luego se expuso al fuego del mechero.

•Se dejó enfriar y posteriormente se le agrego una moneda de cobre que tiempo atrás fue pulida con una lima.

•Se sacó la moneda después de 5 minutos con unas pinzas., luego se lavó con agua y se secó con una toalla, para más tarde colocarla al fuego de mechero nuevamente.

B) figuras de plata

•En un beaker se agregó aproximadamente 10 mL de nitrato de plata, luego se introdujo en esta solución una lámina de cobre.

C) oxidación de hierro y reducción de cobre

•En un beaker se introdujo una solución de sulfato de cobre y en ella se colocó un tornillo de hierro durante 5 minutos o más.

•Luego se repitió el experimento pero ahora remplazamos el tornillo de hierro por una lámina de zinc

•Luego se hizo una solución en un beaker que contenía SnCl2 donde a este se le introdujo el tornillo de hierro.

•Más tarde se hizo otra solución de acetato de plomo, luego de esto se introdujo la lámina de zinc.

D) volcán en el laboratorio

•Se tomó una pequeña porción de dicromato de amonio con un papel, luego este se colocó en la malla de asbesto formando una montaña y seguidamente se expuso al fuego del mechero.

Resultados y discusión

Al colocar en contacto el Hidróxido de Sodio con virutas de Zinc y posteriormente ser sometida a calentamiento llegando así a la ebullición este empezó a desprender suciedad en los bordes correspondiente al Zinc que queda en la solución generando la siguiente reacción

〖〖Zn〗^0〗_((S))+ 〖Na〗^(+1) O^(-2) H^(+1)→〖〖Na〗_2〗^(+1) 〖Zn〗^(+2) 〖(OH)_4〗^(-1)

En esta reacción sucede una transformación oxido-reducción ya que el 〖Zn〗^0 pasa de un estado basal a estado oxidado 〖Zn〗^(+2) por lo tanto el agente reducido es 〖Zn〗^0 por lo tanto el agente oxidante es el Hidróxido de sodio al ser este el reductor ya que es el que recibe los dos electrones liberado por el Zinc.

El Zinc (grupo 11) tiene la facilidad de oxidarse que sus vecinos cobre y plata del grupo 12 por sus potenciales normales, que son muchos más bajos para el 〖Zn〗^(+2) (-0,76 v) que para el cobre 〖Cu〗^(+2) (+0,34V). El origen de esta diferencia está dado termodinámicamente entre los dos grupos es la entalpía de sublimación más baja y, en menor extensión, la entalpia de ionización más- baja de los elementos del grupo12 en comparación con los del grupo 11.〖〖∆H〗^∅〗_sub Es 338Kj〖mol〗^(-1)para el Cu y solamente 131Kj〖mol〗^(-1) para el Zn; esto refleja la disminución de enlace metal- metal1.

Al colocar en contacto la moneda de cobre con la solución y someterla al calentamiento sucede una recuperación de refino electrolítico ya que el cobre, plata y el oro son pertenecientes a los metales de acuñar por ser pertenecientes al grupo11 y además son muy buenos conductores de electricidad2; por medio de la electrolisis (separa elementos por medio de la electricidad) en donde ocurre la captura de electrones por los cationes en cátodo(reducción) y liberación de electrones por los aniones en ánodo (oxidación). Así los dos anódicos (cátodo y ánodo)3 proceden en la recuperación de metales en este caso el oro.

En una sustancia incolora de nitrato de plata se coloca una lámina

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