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BALANCEO Por tanteo, redox, ión electrón Cálculo de Factor Equivalente Gramo (E) Autor: IQ Luís Fernando Montoya Valencia. luismontoy@une.net.co Profesor titular Centro de Ciencia Básica Escuela de ingenierías A un “Clic” del conocimiento http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es En este trabajo encontramos. Una fundamentación teórica, relacionada desde lo cotidiano, resumida en un algoritmo Varios ejemplos orientados desde el algoritmo El reto es “IMAGINAR” (respaldado en el algoritmo), que va a aparecer con el siguiente “clic”, si estamos de acuerdo continuar, y si no regresar para al final poder afirmar -!lo hicimos¡Para desarrollar competencias que permitan: Identificar números de oxidación Realizar balanceos por tanteo, por oxido reducción, por ión electrón Calcular el valor del factor equivalente gramo para reactivos y productos A un “Clic” del conocimiento http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es Contenido Balanceo de reacciones Números de oxidación en sales haloideas y oxisales Balanceo por tanteo para reacciones “no redox” Algoritmo de balanceo por tanteo Ej. 1. Balanceo de una reacción de neutralización para obtener sal neutra Ej. 2. Balanceo de una reacción de neutralización para obtener sal ácida Ej. 3. Balanceo de una reacción para obtener un hidróxido Ej. 4. Balanceo de una reacción para obtener un acido oxácido Balanceo por redox Algoritmo de balanceo por redox Ej. 5. Balanceo de una reacción corta Ej. 6. Balanceo de una reacción con dos sustancias oxidadas y una reducida Ej. 7. Balanceo de una reacción “larga” con una sustancia que posee dos elementos que pierden y otra sustancia que posee un elemento que “pierde” y otro que “gana” 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ej. 8. Balanceo de una reacción con número de oxidación “raro” y exige agua Ej. 9. Balanceo de una reacción con coeficientes fraccionarios Balanceo por ión electrón Algoritmo de balanceo ión electrón Ej. 10. Balanceo de una reacción iónica en medio ácido Ej. 11. Balanceo de una reacción iónica en medio neutro Ej. 12. Balanceo de una reacción iónica en medio básico Ej. 13. Balanceo de una reacción no iónica (molecular) que no da chequeo en redox Ej. 14. Balanceo de una reacción no iónica (molecular) de desproporción que no se deja balancear por redox Factor equivalente gramo (E) Cálculo de E en reacciones no redox balanceadas por tanteo Aplicación para los ejemplos 1,2,3 y 4 Cálculo de E en reacciones con transferencia de electrones balanceadas por redox o por ión electrón Aplicación para los ejemplos 1,2,3 y 4 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Balanceo de reacciones Balancear es asignar coeficientes estequiométricos (ce) a reactivos y productos para que se cumpla la ”ley de la conservación de la masa”: Para cada elemento: El número de veces que entra (en los reactivos) es igual al número de veces que sale (en los productos) Consideraciones: Una reacción de la forma: MnO41- + H2C2O4 Mn2+ + CO2 es una reacción iónica porque está escrita en términos de los iones (MnO41-) y (Mn2+) un ión es un átomo (Mn2+ ) o grupo de átomos (MnO41-) con carga eléctrica positiva o negativa En un ión, la “suma de números de oxidación = su carga” 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Si la reacción no es iónica se asignan los números de oxidación a cada elemento, teniendo en cuenta los “saberes previos” del capítulo de nomenclatura, en especial: Definición del valor típico (T) Para los nM el valor típico (T) es la “deficiencia de la norma del octeto” T es útil como subíndice del H en los ácidos normales. Los valores de T, según el grupo, son: Grupo VII: F, Cℓ, Br, I, At Grupo VI: S, Se, Te T=1 T=2 Grupo V: P, As T = 3 excepto el N que es “especial”, cuya T = 1(N origina química de aminoácidos) Grupo IV: Si T=4 excepto el C que es “especial”, cuya T = 2 (C origina química orgánica) Grupo III: B T=3 Es mas fácil para el Boro (Z = 5) perder tres electrones (isoelectrónico con el He, Z = 2) que ganar cinco (isoelectrónico con el Ne, Z = 10) 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Número de oxidación de un elemento en un compuesto es su carga real, (si el compuesto es iónico), o carga aparente, (si el compuesto es covalente), Los metales alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) son +1 Los alcalino térreos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) son +2 Si conoce el número de oxidación (cuando el metal es monovalente), ESCRÍBALO, si no lo conoce escriba “una letra” y calcule su valor con la ecuación: “suma de números de oxidación = 0” ya que todo compuesto es eléctricamente neutro Al calcular el número de oxidación puede obtenerse un número que no coincida con una valencia conocida del elemento, también puede ser fraccionario, no se asuste y siga 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. En una sal haloidea el número de oxidación del no metal es –T ya que su fórmula general es: +v -T MTnMVm y su nombre es nM uro M ico/oso En una oxisal de metal polivalente (número de oxidación “x”), el número de oxidación del no metal es “y”. Como tenemos “dos incógnitas” se requieren dos ecuaciones: Con la semisuma (el número de oxígenos) calculamos “y” SS = T + “y” 2 ya que la fórmula general de una sal oxisal es: MT(nMOSS)Vm y su nombre es nM ato/ito M ico/oso y con “suma de números de oxidación = 0”, calculamos “x” 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Balanceo por tanteo para reacciones “no redox” Si ningún elemento cambia su número de oxidación, la reacción se balancea por tanteo asignando un “coeficiente arbitrario de” uno (“1”) a la sustancia mas compleja y a las otras sustancias se les asigna como coeficiente el signo “?” que se lee: no se, (Con esto evitamos leer “uno” donde aún no se ha balanceado) Luego se balancean por tanteo: Metales y no metales, oxígenos (si no dan, se puede agregar agua donde haga falta) con los hidrógenos se hace el chequeo: deben estar balanceados Nota: la reacción de neutralización: ácido + base sal + agua Es una típica reacción no redox, no perdamos tiempo asignando números de oxidación, no cambian 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Algoritmo de balanceo por tanteo Nos preguntamos si la reacción es iónica ¿Rxn Iónica? si Se balancea por “ión electrón” no asignar números de oxidación alcalino térreos +2 X -T calcular “X” con “suma =0” haloideas MTnMVm Alcalinos +1 Nos preguntamos si cambian (Δ) no ¿Δ? Por tanteo si la Reacción no es iónica Y X Oxisal: MT(nMOss)Vm calcular “Y” con “SS” calcular “X” con “suma =0” Se balancea por “redox” Por tanteo si en la reacción no cambian los números de oxidación si asignar coeficiente = 1 a la sustancia “mas compleja” asignar coeficiente = ? (“no se”) a las demás sustancias continuar por tanteo Orden de tanteo 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es metales, no metales Oxígenos, hidrógenos (chequeo) A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 1. Balancear +1 6a -2 H 2 S O4 + Como la reacción 4b x4 -2 +1 Pb(OH)4 no es iónica 6y -2 Pb(S O4)2 +1 -2 + H 2O asignar números de oxidación los que se conocen se asignan, los que no se conocen una letra. Para H2SO4 y Pb(OH)4 tenemos “una incógnita”, la calculamos con “suma de números de oxidación = 0” H2SO4: 2(1) + 1(a) + 4(-2) = 0 a = 6 Pb(OH)4: 1(b) + 4(-2) + 4(1) = 0 b = 4 Pb(SO4)2 tenemos dos incógnitas (“x” & “y”) (no podemos “imaginar” que x = 2) “y” la podemos calcular con la semi suma entre la valencia “Y” del azufre y su típico T = 2 (SS = 4) 2+y Y=6 4= 2 Ya podemos calcular “X” con “suma de números de oxidación = 0”: 1(X) + 2(6) + 2x4(-2) = 0 X = 4 (vemos que si “imaginamos” que X = 2 nos equivocamos) 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. +1 ? 2 6 -2 H2SO4 + ? 1 4 -2 +1 Pb(OH)4 6 -2 4 1 Pb(SO4)2 + ? +1 -2 4 H 2O vemos que ningún Por ser esta una reacción de neutralización, obvio que se balancea por tanteo, así elemento cambia su número de oxidación asignar coeficiente = 1 a la sustancia “mas compleja”: La sal asignar coeficiente = ? a las demás sustancias Orden de tanteo: Pb, S, O, reactivos entran 4+ 1 x 1x 4 + 1 x 1x 4 ?x1 ?x1 O: 2 H: 2x2 x productos Pb: S: con H hacemos chequeo 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es salen ? = 1 1x1 1 1 x x 4x2 4x2 ? = 2 1x2 + ? x 1 4 = ? Obvio que 8 = 8 A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 2. Balancear ? 2 H3PO4 + ? 1 Sn(OH)4 1 Sn(HPO4)2 + ? 4 H 2O se balancea por tanteo Por ser esta una reacción de neutralización, asignar coeficiente = 1 a la sustancia “mas compleja” La sal asignar coeficiente = ? a las demás sustancias Orden de tanteo: reactivos Sn: Sn, P, ?x1 O: 2 H: 2x3 x con H hacemos chequeo entran ?x1 P: O, productos 1 4 + 1 x 1x 4 + 1x 4 1 x ? = 1 1x1 1 1 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es x x 1x 2 x ? = 2 1x 2 4x2 + + 4x2 salen ? x 1 4 = ? Obvio que 10 = 10 A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 3. Balancear a3 1 -2 Aℓ2O3 ? +1 -2 3 H O + ? 2 2 b3 -2 +1 Aℓ(OH)3 no es iónica asignar números de oxidación Como la reacción los que se conocen se asignan, los que no se conocen una letra. Para Aℓ2O3 y Aℓ(OH)3 tenemos “una incógnita”, la calculamos con “suma de números de oxidación = 0” Aℓ2O3: 2(a) + 3(-2) = 0 a = 3 vemos que ningún Aℓ(OH)3: 1(b) + 3(-2) + 3(1) = 0 b = 3 elemento cambia su número de oxidación se balancea por tanteo asignar coeficiente = 1 a la sustancia “mas compleja” asignar coeficiente = ? a las demás sustancias Orden de tanteo: Aℓ, O, con H hacemos chequeo Aℓ: 1x2 O: 1 H: x 3 + ?x1 ? = 2 ?x1 2 ? = 3 3x2 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 2 x 1x3 x 1x3 6 = 6 OK A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 4. Balancear ? 2 a6 -2 S O3 ? +1 -2 1 H O + 2 +1 b6 -2 1 H2S2O7 Como la reacción no es iónica asignar números de oxidación los que se conocen se asignan, los que no se conocen una letra. Para SO3 y H2S2O7 tenemos “una incógnita”, la calculamos con con “suma de números de oxidación = 0” SO3: 1(a) + 3(-2) = 0 a = 6 H2S2O7: 2(1) + 2(b)+ 7(-2) = 0 b = 6 vemos que ningún elemento cambia su número de oxidación se balancea por tanteo asignar coeficiente = 1 a la sustancia “mas compleja” asignar coeficiente = ? a las demás sustancias Orden de tanteo: S, O, con H hacemos chequeo S: ? x1 O: 2 x 3 H: + 1 X 2 ?x1 1 X 1x2 1 x2 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es ? = 2 7 ? = 1 2 = 2 OK A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Balanceo por redox Si uno o mas elementos cambian su número de oxidación (Δ,este símbolo es la letra griega “delta” que significa cambio ) es porque gana o pierde electrones (e-), la reacción es de oxido reducción (abreviado “redox”). Oxidar es perder electrones Reducir es ganar electrones Las dos definiciones anteriores son antagónicas y existe el 50% de equivocarse, para evitar “adivinanzas” asociemos que: “si tengo una bicicleta y se oxida, la pierdo” Una sustancia pierde e- para que la otra los gane y una sustancia gana porque otra los pierde (“el vivo vive del bobo”), por esta inter – relación, a la sustancia oxidada se le conoce como “agente reductor” y a la sustancia reducida como “agente oxidante” 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. La sustancia oxidada se indica con una flecha hacia abajo. (ya que pierde) La sustancia reducida se indica con una flecha hacia arriba. (ya que gana) Para balancear las reacciones redox calculamos: # e- ganados por la sustancia reducida # e- perdidos por la sustancia oxidada mirando para cada elemento que cambie sus números de oxidación y asignando una “bolita” al lado del número mayor dentro de ella la diferencia entre los dos números de oxidación, esta diferencia (en la “bolita”) nos indica el número de electrones y su ubicación. Si está en Los reactivos, los e- Los productos, los e- entran los gana se reduce salen los pierde se oxida Luego se multiplica por el número de veces que está el elemento en el compuesto 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Hacemos la base del balanceo que consiste en: # de e- ganados = # de e- perdidos Este número de e- ganados y perdidos iguales es el “número de e- transferidos”. Esta igualdad de e- se consigue intercambiando como coeficientes estequiométricos (CE) La información de ganancia y pérdida de electrones Continuar el balanceo por tanteo, asignar como coeficiente el signo con esto evitamos leer un donde aún no hay coeficiente “?” que se lee: “no se” ”uno” donde aún no se ha balanceado. 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. El orden sugerido para tantear es: Los que cambian el número de oxidación, son los “culpables” de que la reacción sea redox. Los que no cambian el número de oxidación, los llamaremos los “inocentes”. Los oxígenos, si no da el balanceo podemos agregar agua donde falten. Con los hidrógenos se hace el chequeo del balanceo, debe cumplirse # de Hidrógenos que entran = # de Hidrógenos que salen Si no hay hidrógenos, el chequeo se hace con los oxígenos Si este chequeo no se cumple, se debe balancear por el método de “ión electrón” 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. ¿Rxn Iónica? Nos preguntamos si la reacción es iónica Se balancea por “ión electrón” si no Por redox, si la reacción no es iónica Alcalinos +1 Nos preguntamos si cambian (Δ) no ¿Δ? Se balancea por tanteo alcalino térreos +2 X -T haloideas MTnMV Y X Oxisal: MT(nMOss)V asignar números de oxidación si Se balancea por “redox” Por redox, si cambian los números de oxidación Algoritmo de balanceo por redox calcular “X” con “suma =0” calcular “Y” con “SS” calcular “X” con “suma =0” encontrar: # e- ganados # e- perdidos Usar La “bolita” en # > hacer # e- ganados = # e- perdidos asignar coeficiente = ? se lee (“no se”) a las demás sustancias continuar por tanteo Orden de tanteo 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es Culpables,inocentes oxígenos chequeo, si no hay H hidrógenos (chequeo) A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 5. Balancear +1 -1 0 K Cℓ + 6e-p 6e-p Como la reacción +1 O2 2e-g x1 4e-g no es iónica 5a -2 K Cℓ O3 x2 asignar números de oxidación los que se conocen se asignan, los que no se conocen una letra. Para KCℓO3 tenemos “una incógnita”, la calculamos con “suma de números de oxidación = 0” 1(1) + 1(a) + 3(-2) = 0 a = 5 Vemos que Cℓ y O cambian su número de oxidación se balancea por redox para Cℓ (-1 5 ) salen 6 e-, se oxida Para O ( 0 -2 ) entran 2 e-, los pierde, los gana, se reduce 6e-p 2e-g Multiplicar por el número de veces que está el elemento en el compuesto El KCℓ es la sustancia oxidada (agente reductor) 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es El O2 es agente oxidante A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. +1 4 -1 0 K Cℓ + 6O 6e-p 2 ? +1 5 -2 4 K Cℓ O 3 2e-g x2 x1 6e-p 4e-g Como hay seis e- perdidos y cuatro e- ganados, (no son iguales) no se cumple la base del balanceo, hacemos el intercambio al KCℓ le asignamos el 4 como ce al O2 le asignamos el 6 como ce quedan 4x6 e- perdidos y 6x4 e- ganados hay 24e- transferidos asignar coeficiente = ? a las demás sustancias Orden de tanteo: Cℓ (culpable) K (inocente) con O hacemos chequeo Cℓ: 4 x 1 ?x1 4 = ? K: 4x1 4x1 4 = 4 OK 4 x 3 O: 6x2 12 = 12 OK Para terminar, simplifique todo por dos 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 6. Balancear a3 -1 +1 -2 +1 0 +1 b5 -2 CrCℓ3 + K(OH) + K + 3e-p 3e- 1e-p x1 1e- p KCℓO3 6e-g x1 6e- p +1 -1 +1 c6 -2 +1 -2 KCℓ + K2CrO4 + H2O x1 g Como la reacción no es iónica asignar números de oxidación , los que se conocen se asignan, los que no se conocen, una letra. Para CrCℓ3 KCℓO3 y K2CrO4 tenemos “una incógnita”, la calculamos con “suma de números de oxidación = 0” KCℓO3 CrCℓ3 1(a) + 3(-1) = 0 a = 3 1(1) + 1(b) + 3(-2) = 0 b = 5 K2CrO4 2(1) + 1(c) + 4(-2) = 0 c = 6 Vemos que: Cr, K y Cℓ si cambian su número de oxidación para Cr ( 3 6 para K ( 0 +1 ) ) Para Cℓ ( 5 -1) salen 3 e-, sale 1 e-, lo pierde, entran 6 e-, se oxida los pierde, se oxida los gana, 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es se reduce 3e-p 1e-p 6e-g se balancea por redox Multiplicar por el número de veces que está el elemento en el compuesto A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. 3 -1 6 CrCℓ3 + 3e-p 3e-p ? +1 -2 +1 24 K(OH) 0 +6K x1 +1 5 -2 + 1e-p 1e-p ? +1 -1 22 KCℓ KCℓO3 4 6e-g x1 6e-g ? +1 6 -2 6 K CrO + 2 ? +1 -2 12 H O 4+ 2 x1 Hay 4 electrones perdidos 4e-p Como hay seis e- ganados y cuatro e- perdidos, (no son iguales) no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio” al KCℓO3 le asignamos el 4 como ce a CrCℓ3 y a K les asignamos el 6 como ce Quedan 24 e- transferidos asignar coeficiente = ? (se lee “no se”) a las demás sustancias Orden de tanteo: Cr 6x1 Cℓ 6x3 Cr, Cℓ, K culpables O H (chequeo) ? X 1 + K ?x1 O 24x1x1 H 24x1 x 1 + 6x1 + + 4 x 1 ?x1 4 x 1 22x1 4 x 3 Simplifique por 2 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 6=? 22 = ? + ? = 24 6x2 6x 4 + ?x1 12x2 12 = ? 24 = 24 OK A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 7. Balancear a3 -2 1 4b -2 2x 5y -2 2 c -2 Cr2S3 + Na2CO3 +Mn(NO3)2 2x 3e-p 8e-p x3 4e-p 3e-g 1x 4e-p 6e-g 6e-p 24e-p x2 Calculamos el valor de a,b,…,&g 1 1 g6 -2 asignar números de oxidación, porque la reacción no es iónica los que se conocen se asignan, b =4 c=2 d=4 e =6 f =6 g =6 “y” la calculamos con SS (= 3) , si T = 1 con “suma de números de oxidación = 0” Y=5 6f -2 NO + CO2 + Na2CrO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 En Mn(NO3)2 tenemos dos incógnitas (“x” & “y”) 1+y 2 6e -2 con “suma de números de oxidación = 0” a=3 3= 1 los que no se conocen, una letra. 2e-g 30e-p 4 d -2 X=2 Análisis de los cambios en números de oxidación se balancea por redox Cr2S3 Cr : (3 6 ): S: (-2 6 Mn: (2 6 Mn(NO3)2 ): ): N: (5 2 ): 3x2e-p: crómico pierde 6e- 8x3e-p: sulfuro pierde 24e- 4x1e-p: manganoso pierde 3x2e-p: nitrato gana 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 6e- El sulfuro crómico pierde 30e4e- El nitrato manganoso gana 2e- A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. 3 -2 ? 1 4 -2 2 5 -2 2 Cr2S3+40 Na2CO3+ 30 Mn(NO3)2 ? 2 -2 ? 4 -2 ? 1 ? 1 6 -2 ? 1 6 -2 6 -2 60 NO+ 40 CO2+ 4 Na2CrO4+ 30 Na2MnO4+ 6 Na2SO4 2e-g 30e-p Como hay dos e- ganados y treinta e- perdidos, (no son iguales) no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio” quedan 2x30 e- perdidos y 30x2 e- ganados hay 60e- transferidos asignar coeficiente = ? (“no se”) a las demás sustancias Orden de tanteo: (culpables) Cr, S, Mn, N (inocentes) Na, C con O, el chequeo 4 = ? ? x 1 Cr 2 x2 S 2 x 3 ? x 1 6 = ? ? x 1 30 = ? Mn 30 x 1 N 30 x 1 x 2 Na ?x 2 C 40 x 1 O 40 x 3 + 30 x 3x 2 60 = ? ? x 1 4 x 2 + 30 x 2 + 6 x 2 40 = ? ? x1 60 x 1 + 40 x 2 + 4 x 4 + 30 x 4 300 = 300 OK 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es ? =40 + 6 x 4 Para terminar simplifique todo por 2 A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 8. Balancear 0 Balanceo especial, no se porque 1 I2 + 5e-p x2 10e p 1 10 a 5 -2 H N O3 ? 2 1e-g x1 1e g 1 5b -2 ? 10 H I O3 + “suma = 0” NO2 + 4H2O asignar números de oxidación, porque la reacción no es iónica los que se conocen se asignan, los que no se conocen, una letra. con 4c -2 calculamos el valor de a,b & c a=5 b =5 c = 4* * Aquí surge el primer inconveniente, 4 es un “número raro” para el nitrógeno, porque sus valencias son 5, 3 y 1 no se asuste y siga. Vemos que: I y N si cambian su número de oxidación para I ( 0 5 ) para N ( 5 4 ) salen 5 e-, los pierde, se oxida 5e-p entra 1 e-, lo gana, se reduce 1e-g se balancea por redox no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio” asignar coeficiente = ? a las demás sustancias I 1 x2 O 10x 3 2x3+ H ? x 1 10x2 2 = ? N Multiplicar por el número de veces que está el elemento en el compuesto Hay 10 e- transferidos Orden de tanteo: 10 x1 ? x 1 2º inconveniente: 30 ≠ 26, no se asuste 10x 1 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 2 x 1 + 4 x 2 10 = ? Agregar 4 aguas 10 = 10 OK A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 9. Balancear el principal inconveniente es 1 3 a -2 leer un “uno” ? 1 -1 1 HNO + 3 KI + 3 HCℓ 2 3e-g 1 -1 x1 1e-p ? 0 1/2 N + 2 x1 3e-g 1e-p los que se conocen se asignan, con ? por no asignar el “no se” ? 0 3/2 I 2 ? 1 -1 3 KCℓ + + como CE ? 2 1 -2 H2O números de oxidación, la reacción no es iónica los que no se conocen, una letra. “suma de números de oxidación = 0” calculamos el valor de a a = 3 se balancea por redox Vemos que: I y N cambian su número de oxidación para I ( -1 0 ) sale 1 e-, lo pierde, se oxida 1e-p para N ( 3 0 ) entran 3 e-, los gana, se reduce 3e-g Multiplicar por el número de veces que está el elemento en el compuesto no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio” Hay 3 e- transferidos Si “lee”: N entra 1 y salen 2 “pensará” que no se puede balancear, pero … asignar coeficiente = ? a las demás sustancias Orden de tanteo: I: 3 x1 ? x 2 3/2 = ? No se asuste Cℓ ? x1 3 x 1 ?=3 N 1 x1 ? x 2 1/2 = ? No se asuste O: 1 x2 ? x 1 2=? K 3 x1 ? x 1 3=? H: 1x1 + 3x1 Amplifique por 2 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 2x2 4 = 4 OK A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Balanceo por ión electrón También conocido como: El método de semi reacciones El método de reacciones medias Este método de balanceo se emplea cuando: 1. La reacción si es iónica 2. No se puede balancear la reacción por el método redox, cuando: Sólo hay un reactivo con transferencia de electrones, conocida como: “reacción de desproporción” Al chequear los hidrógenos (o los oxígenos en su defecto) no se llega a una igualdad 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Para balancear por el método se descompone la reacción de ión electrón en dos semi reacciones Para cada semi reacción: (el que cambia su número de oxidación y por lo tanto cambia de nombre) Balancear por tanteo el elemento “culpable” Balancear por tanteo el elemento “inocente” (el que no cambia su número de oxidación) Balancear oxígenos con agua Balancear hidrógenos con iones Balancear cargas para determinar con e- H1+ , usando la “bolita” al lado del número mayor el # de e- y su ubicación. Hacemos la base del balanceo: # de electrones ganados = # de electrones perdidos Esta igualdad de e- se consigue intercambiando la información de los e- ganados y perdidos multiplicando la semi reacción de oxidación por los e- ganados y la semi reacción de reducción por los e- perdidos 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Sumar “miembro a miembro” las dos semi reacciones Si existen “términos semejantes” se simplifican, redactando en términos de “entran” , “salen” y quedan. Pueden ocurrir tres casos: Que queden iones H1+ en los reactivos, la reacción es en medio ácido y ya terminó el balanceo. Que NO queden iones H1+ en los productos ni en los reactivos, la reacción es en medio neutro Que queden iones H1+ y ya terminó el balanceo. en los productos, la reacción es en medio básico en reactivos y en productos para terminar este balanceo falta agregar tantos iones OH1- como iones H1+ Como en los productos quedan iones hay en los productos de esta reacción. H1+ y OH1- los unimos para formar H(OH). Si es del caso se simplifican las aguas” 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Algoritmo de Balanceo ión electrón Por ión electrón, si la reacción SI es iónica ¿Rxn Iónica? Se balancea por “ión electrón” si Descomponer la reacción en dos semi reacciones no balanceo por redox o tanteo O no da el chequeo al balacear por redox A cada una Balancear culpables por tanteo Balancear inocentes por tanteo Balancear oxígenos Balancear hidrógenos Balancear cargas con agua con iones H1+ con e- Usar La “bolita” en # > hacer # e- ganados = # e- perdidos Sumar miembro a miembro Medios ácido, básico o neutro 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 10. Balancear MnO41- + H2C2O4 Mn2+ + CO2 Se balancea por “ión electrón” la reacción si es iónica Descomponer la reacción en dos semi reacciones + 8 H1+ 1. Para Mn: 1 MnO41-1 +8 +7 MnO41- y CE = ? al Mn2+ Balancear inocentes + 4 H2O +2 +2 tanteo Mn: 1 ?x1 1=? no hay agua Entran 4 y no salen agregar Balancear oxígenos con Balancear hidrógenos Balancear cargas ? 1 Mn2+ Balanceo de manganeso por tanteo Balancear culpables Asignar CE = 1 al + 5e- con iones H1+ con e- 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 4 H2 O No entran y salen 8 agregar 8 H1+ Entran 5e-, los gana, se reduce A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Estamos balanceando MnO41- + 0 +2 CO2 + 2e- Balanceo de carbono por tanteo y CE = ? al CO2 tanteo C: 1 x 2 ?x1 2=? no hay Balancear oxígenos con agua Balancear hidrógenos + 2 H1+ Asignar CE = 1 al H2C2O4 Balancear inocentes Mn2+ + ? 2 CO2 2. Para C: 1 H2C2O4 Balancear culpables H2C2O4 Entran 4 y salen 4 OK con iones H1+ Balancear cargas con e- Entran 2 y no salen agregar 2 H1+ Salen dos e-, los pierde, se oxida 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Tenemos: 1. Para Mn: 1MnO41- + 8 H1+ + 5e- 1 2. Para C: 1H2C2O4 2 CO2 Como hay cinco e- ganados y dos e- perdidos, Mn2+ + 4 H2O + 2 H1+ + 2e- (no son iguales) no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio”. 2 MnO41- + La semi reacción de Mn x2 y la del Cx5 16 H1+ + 10e- 5 H2C2O4 5H2C2O4 +2MnO41- + 16 H1+ 5H2C2O4 +2MnO41- + 8 H2O 10 CO2 + 10 H1+ + 10e- +10e- 10CO2 +10 H1+ + 10e- +2Mn2+ +8H2O + 6 H1+ Sumar “miembro a miembro” 2 Mn2+ 10CO2 +2Mn2+ +8H2O y simplificar términos semejantes La reacción es en medio ácido 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. CℓO1- Ilustración 11. Balancear Cℓ 1- CℓO31- + Se balancea por “ión electrón” la reacción si es iónica Descomponer la reacción en dos semi reacciones 1. Para un cloro: hipoclorito produce cloruro 1 CℓO1- + 2 -1 +1 CℓO1- Balancear inocentes ? 1 Cℓ 1- +2 -1 -1 + 1 H2O y CE = ? al Cℓ1- tanteo Cℓ: 1 x 1 ?x1 1=? no hay Balancear oxígenos con Balancear hidrógenos Balancear cargas + 2e- Balanceo de cloro por tanteo Balancear culpables Asignar CE = 1 al H1+ agua con iones H1+ con e- Entran 1 y no salen agregar 1 H2O 1+ No entran y salen 2 agregar 2 H Entran 2e-, los gana, se reduce 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. CℓO1- Estamos Balanceando 2. Para el otro cloro: 1 CℓO1- + -1 -1 y CE = ? al ? 1 CℓO31- + -1 4 H1+ + 4e- +4 +3 CℓO31- tanteo Cℓ: 1 x 1 ?x1 1=? no hay Balancear oxígenos con agua Entran 1 y salen 3 agregar Balancear hidrógenos con iones H1+ Balancear cargas CℓO31- + Balanceo de cloro por tanteo Asignar CE = 1 al CℓO1Balancear inocentes 1- hipoclorito produce clorato 2 H2O Balancear culpables Cℓ con e- 2 H2O Entran 4 y no salen agregar 4 H1+ Salen cuatro e-, los pierde, se oxida 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Tenemos: hipoclorito produce cloruro 1. Para un cloro: 1CℓO1- + 2 H1+ + 2e- 1 Cℓ 1- + 1 H2O 2. Para el otro cloro: hipoclorito produce clorato 1CℓO1- + 2 H2O 1 CℓO31- + 4 H1+ + 4e- Como hay dos e- ganados y cuatro e- perdidos, (no son iguales) no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio”. La semi reacción de reducción x2 1CℓO1- + 2 H2O 2 CℓO1- + 4 H1+ Sumar “miembro a miembro” + 4e- 3 CℓO1- 1 CℓO31- + 2 Cℓ1- 4 H1+ + 4e- + 2 H2O 2 Cℓ1- + 1CℓO31- y simplificar términos semejantes La reacción es en medio neutro 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 12. Balancear: la reacción si es iónica SeO32- + Ni 3+ SeO42- + Ni 2+ Se balancea por “ión electrón” Descomponer la reacción en dos semi reacciones 1. Para Se: 1 SeO32- + 1 H2O -2 -2 SeO32- y CE = ? al +2 0 SeO42- tanteo Se: 1 x 1 ?x1 1=? no hay con agua Entran 3 y salen 4 agregar 1 H2O Balancear hidrógenos Balancear cargas -2 + 2e- Balanceo de selenio por tanteo Balancear inocentes Balancear oxígenos 2 H1+ Balancear culpables Asignar CE = 1 al ? 1 SeO42- + con iones H1+ con e- Entran 2 y no salen agregar 2 H1+ Salen dos e-, los pierde, se oxida 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Estamos balanceando: SeO32- + Ni 3+ SeO42- + Ni 2+ ? 2. Para Ni: 1 Ni + 1e- 3+ +3 Balancear culpables Balancear oxígenos Balancear hidrógenos 2+ +2 Balanceo de níquel por tanteo Asignar CE = 1 al Ni3+ Balancear inocentes 1 Ni y CE = ? al Ni2+ Tanteo Ni: 1 x 1 ?x1 1=? no hay no hay no hay Balancear cargas con e- Entra un e-, lo gana, se reduce 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Tenemos: 1. Para Se: 1 SeO321 Ni 2. Para Ni: + 1 H2O 3+ + 1e- 1 Ni 2 H1+ 1 SeO42- + + 2e- 2+ (no son iguales) Como hay un e- ganado y dos e- perdidos, no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio”. 2Ni 3+ + 2e- 1SeO32- 2Ni 3+ La semi reacción de reducción x2 + 1H2O + 1SeO32- + 1H2O 2Ni 1SeO42- 2Ni 2+ 2+ + 2H1+ + 1SeO42- + 2OH12Ni 3+ + 1SeO32- + 2e+ 2H1+ + 2OH1+ 2OH1- 2Ni 2+ + 1SeO42- + 1H2O Sumar “miembro a miembro” y simplificar términos semejantes Son 2H2O que se simplifican La reacción es en medio básico Agregar 2OH1- En reactivos y productos 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. 1 7a -2 1 -1 Ilustración 13. Balancear: 5 HCℓ + 1 KMnO4 1e-p x1 1e-p con 5e-g x1 5e g “suma de números de oxidación = 0” calculamos ) sale 1 e-, lo pierde, se oxida a=7 Multiplicar por el número de veces 1e-p que está el elemento en el compuesto 5e-g no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio” Cℓ 5x1 y b=2 se balancea por redox para Mn ( 7 2 ) entran 5 e-, los gana, se reduce asignar coeficiente = ? a las demás sustancias ? 1 -2 4 H2O asignar números de oxidación, porque la reacción no es iónica Vemos que: Cℓ y Mn cambian su número de oxidación Para Cℓ ( -1 0 ? 2b -1 ? 0 + 1 MnCℓ2 + 1 Cℓ2 + ? 1 -1 1 KCℓ Hay 5 e- transferidos Orden de tanteo: ?x1 + ?X2 + ?X2 Aún no, hay 3 ? Una ecuación con tres incógnitas tiene infinitas soluciones 1=? K 1x1 ?X1 1=? Cℓ 5x1 1x1 + 1 X 2 + ? X 2 1 = ? O 1x4 ?X1 4=? Mn 1x1 ? X 1 H chequeo 5x1 4x2 Obvio que 5 ≠ 8 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es Se balancea por ión electrón A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Vamos a Balancear por ión electrón la reacción anterior 1 -1 HCℓ 1 + a 7 -2 KMnO4 1 -1 KCℓ 2b + -1 MnCℓ2 0 + Cℓ2 1 -2 + H2O una semi reacción 1. Para Cℓ: otra semi reacción ? 2 HCℓ 0 +2 H1+ 1 Cℓ2 +2 Balancear culpables: Balanceo de cloro por tanteo Asignar CE = 1 al y CE = ? al Cℓ2 Balancear inocentes tanteo Cℓ : ? x 1 1x2 ? = 2 no hay no hay Balancear oxígenos Balancear hidrógenos Balancear cargas HCℓ + 2e- con iones H1+ con e- Entran 2 y no salen agregar 2 H1+ Salen dos e-, los pierde, se oxida 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. -1 Estamos balanceando: 1 HCℓ + 1-1 KMnO4 KCℓ 2. Para Mn: 5e- + 5 H1+ +5 + 3 HCℓ + 1 KCℓ + + MnCℓ2 + ? 1 MnCℓ2 Cℓ2 + 4 H2O 0 Balancear culpables Asignar CE = 1 al 1 KMnO4 -1 Balanceo de manganeso por tanteo KMnO4 y CE = ? al MnCℓ2 tanteo Mn : 1 x 1 ?x1 1=? Balancear inocentes: el K que pasa de 1 a 1 y el Cℓ que pasa de -1 a -1 Balanceo de potasio Balanceo de cloro K : entra 1 y no sale agregar Balancear oxígenos con Balancear hidrógenos Balancear cargas No entra y salen 3 agregar Cℓ : con e- agua 1 KCℓ 3 HCℓ Entran 4 y no salen agregar con iones H1+ Entran 3 y salen 8 agregar 4 H2 O 5 H1+ entran cinco e-, los gana, se reduce 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Tenemos: 2 HCℓ 1. Para Cℓ: 2. Para Mn: 5e- + 5 H1+ + 3 HCℓ 1 Cℓ2 + 2 H1+ 1 KCℓ + 1KMnO4 + 2e+ 4 H2 O + 1MnCℓ2 no se cumple la base del balanceo, hacemos el “intercambio” y la reacción de oxidación por 5 la reacción de reducción por 2 10e- + 10 H1+ + 6 HCℓ + 2 KMnO4 10 HCℓ 16HCℓ + 2 KMnO4 Sumar “miembro a miembro” 2 KCℓ + 2 MnCℓ2 10 H1+ 2 KCℓ + + + 5Cℓ2 2 MnCℓ2 8 H2O + 10e- + 5Cℓ2 + 8 H2O y simplificar términos semejantes 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. 0 Ilustración 14. Balancear Como pierde 10 y gana 2,entonces pierde 8 1 -2 +1 I2 2x 5e-p + K(OH) 1e-g 10e-p 2e-g 8e-p x2 1 -1 calculamos Vemos que: I cambia y cambia su número de oxidación para I ( 0 ) -1 ) 1 -2 + KIO3 + H2O asignar números de oxidación, porque la reacción no es iónica con “suma de números de oxidación = 0” Para I ( 0 5 KI 1 a5 -2 a=5 se balancea por redox salen 5 e-, lo pierde, se oxida 5e-p entra 1 e-, los gana, se reduce 1e-g Multiplicar por el número de veces que está el elemento en el compuesto Hay 8 electrones perdidos, no se cumple la base del balanceo, pero no vemos electrones ganados Por esto esta reacción se conoce como reacción de “desproporción” No tenemos con que hacer el intercambio No se puede balancear por redox Se balancea por ión electrón 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Vamos a Balancear por ión electrón la reacción anterior 0 1 -2 +1 + K(OH) una semi reacción I2 2 +2 + 1 I2 + 2K(OH) + 2e- 1 a 5 -2 KI + KIO3 + H2 O otra semi reacción 1. Para el cambio de yodo a yoduro: H1+ 1-1 ? 2 KI + 2 H2 O 0 Balancear culpables Balanceo de yodo por tanteo Asignar CE = 1 al I2 y CE = ? al KI tanteo I : 1 x 2 ?x1 2=? Balancear inocentes: el K que pasa de 1 a 1 Balanceo de potasio No entra y salen 2 agregar 2 K(OH) con agua Balancear oxígenos Balancear hidrógenos Balancear cargas K: Entran 2 y no salen agregar con iones H1+ con e- 2 H2 O Entran 2 y salen 4 agregar 2 H1+ entran dos e-, los gana, se reduce 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. 1 I2 Estamos balanceando: 1 + K(OH) KI + KIO3 + H2O 2. Para el cambio de yodo a yodato: 4 H2O + 1 I 2 + ? 2 KIO3 2K(OH) 0 + Balancear culpables Asignar CE = 1 al I2 10 H1+ + 10e- +10 Balanceo de yodo por tanteo y CE = ? al KIO3 tanteo I : 1 x 2 ?x1 2=? Balancear inocentes: el K que pasa de 1 a 1 Balanceo de potasio No entra y salen 2 agregar 2 K(OH) con agua Balancear oxígenos Balancear hidrógenos Balancear cargas K: Entran 2 y salen 6 agregar con iones H1+ con e- 4 H2 O Entran 10 y no salen agregar 10 H1+ salen diez e-, los pierde, se oxida 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Tenemos: 2 H1+ + 1 I2 + 4 H2 O + 2 K(OH) + 2e1 I2 + 2 K(OH) 2 KI + 2 H2 O 2 KIO3 + 10 H1+ + 10e- no se cumple la base del balanceo, multiplicar la reducción por cinco 10 H1+ + 5 I2 + 10K(OH) + 4 H2 O + 1 I 2 + 6 I2 10e- 2K(OH) + 12 K(OH) Sumar “miembro a miembro” 10 KI + 2 KIO3 + 10 KI + 10 H2O 10 H1+ + 10e- 2 KIO3 + 6 H2 O y simplificar términos semejantes 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Factor equivalente gramo (E) La principal aplicación del balanceo es que nos permite calcular el factor equivalente gramo (E) para cada reactivo y para cada producto de una manera integral Para calcular E basta conocer: el número de los e- transferidos en la reacción balanceada por redox o por ión electrón y el coeficiente estequiométrico (ce) de cada reactivo y de cada producto E= # de e- transferidos ce para cada sustancia Si la reacción es no redox, balanceada por tanteo no hay e- transferidos, en lugar de “el número de e- transferidos” usar el mínimo común múltiplo (MCM) de los coeficientes estequiométricos E= MCM ce “# de e- “ para cada sustancia Esta única manera de calcular E es para evitar la colección de casos particulares que hay en la literatura y que muchas veces lleva a errores 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Justificación de la propuesta para calcular E Existe en la literatura clásica una proliferación de normas acerca del factor equivalente gramo, SIN BALANCEAR LA REACCIÓN, que originan ERRORES en su aplicación entre ellas tenemos: Para reacciones no redox Norma 1 “En reacciones de neutralización, para un ácido E es la cantidad que suministra una mol de iones H1+(ac), y para una base es la cantidad que suministra una mol de iones OH1-(ac)”. [4] Norma 2 “Para los ácidos y las bases E es el número de protones donados o recibidos por la especie” [1] Norma 3 “En reacciones de precipitación E es igual a la carga total del ión metálico” [2] Norma 4 “En reacciones de neutralización para los ácidos E es igual al número de H1+ reemplazados y en las bases al número de OH1- que posee y en las sales el número de oxidación total del metal y para el agua vale 1”. [2] Existen más normas, pero no es del caso 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Para reacciones redox Norma 5 “En reacciones de desproporción:1/E = 1/E reducción + 1/E oxidación” [3] Norma 6 “En reacciones redox E es el número de moles de electrones que gana o que pierde una sustancia” [3] Norma7 “E es el número de electrones donados o recibidos por la especie de interés en reacción química considerada”. [1] Norma 8 “Para las reacciones de oxido – reducción, E está dado por el cambio en el número de oxidación” [4] Norma 9 “En reacciones de oxido reducción E es igual al número de electrones ganados o perdidos por molécula”. [3] Norma 10, norma muy rara: “En reacciones de oxido reducción para las sustancias que no posean elementos que cambien su número de oxidación, E no existe”. [5] Existen más normas, pero no es del caso Vamos a calcular el valor de E de reactivos y productos de las reacciones anteriores y los comparamos con el valor de E al interpretar las diferentes normas para aclarar los errores inducidos por dichas normas 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 1, balanceada por tanteo El MCM de 2, 1,1 y 4 es 4 4 2H2SO4 + 4 = 2 2 1Pb(OH)4 4 1 = 4 E 1Pb(SO4)2 4 1 + 4H2O 4 = 4 4 = 1 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear H2SO4 + 2 OK Norma 4 Pb(OH)4 4 E OK Norma 4 Pb(SO4)2 4 OK Norma 3 + H2O 1 OK Norma 2 Los cuatro valores calculados de E coinciden con los obtenidos según las normas 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 2, balanceada por tanteo El MCM de 2, 1,1 y 4 es 4 4 2H3PO4 4 2 = + 2 1Sn(OH)4 4 1 = 4 E 1Sn(HPO4)2 4 1 = 4 + 4H2O 4 4 = 1 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear H3PO4 2 OK Norma 4 + Sn(OH)4 4 OK E Norma 4 Sn(HPO4)2 4 OK Norma 3 + H2 O 1 OK Norma 4 Comentarios: Los que no dominan la norma se “imaginan” que para el ácido E = 3 Los cuatro valores calculados de E coinciden con los obtenidos según las normas 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 3, balanceada por tanteo El MCM de 1,3 y 2 es 6 6 1Aℓ2O3 6 1 + 3H2O 6 = 6 3 = 2 2Aℓ(OH)3 6 E 2 = 3 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear Aℓ2O3 + ? No hay norma Algunos ,para que les de 6 H2O 1 error Norma 4 E Aℓ(OH)3 3 OK Norma 3 interpretan que “haga de cuenta que es una sal” 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 4, balanceada por tanteo El MCM de 2,1 y 1 es 2 2 2SO3 2 2 + 1H2O 2 = 1 1 = 2 1H2S2O7 2 E 1 = 2 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear SO3 ? No hay norma + H2O 1 error Norma 4 H2S2O7 E 2 OK Norma 3 Si interpretamos “haga de cuenta que es una sal” Daría 6 en lugar de 1 Otro error 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 5, balanceada por redox 1 -1 2KCℓ + 12 2 12e 0 3O2 6e- El número de e- transferidos es 12 1 5 -2 2KCℓO3 4e12 = 6 = 4 3 E 12 2 = 6 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear 1 -1 0 KCℓ + 6e- 1 5 -2 O2 6e- 6e- 4e- 6 OK 4 OK Norma 8 Norma 8 K Cℓ O3 0 E 0 error Norma 8 Algunos ,para que les de 6 clasifican Esta reacción como 50% oxidante, otro caso particular 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 6, balanceada por redox 3 -1 +1 -2 +1 3CrCℓ3 + 12K(OH) 12 4 + 2KCℓO3 12 =1 12 3 = 12 4 +1 -1 1 6 -2 11KCℓ = 2 6 12 E 12 +1 -2 + 3K2CrO4 + 6H2O 6e-g 1e-p 12 12e- 1 5 -2 + 3K 3e-p = 3 0 El número de e- transferidos es 12 11 3 = 4 12 = 6 2 No se hace la división, porque el resultado no es exacto Según las normas, tenemos que: 3 -1 CrCℓ3 +1 -2 +1 + K(OH) 3e-p 0 Para la reacción sin balancear 1 5 -2 +K + KCℓO3 1e-p +1 -1 1 6 -2 K Cℓ + K2CrO4 1e-g 6e-p 6e-g 5e-p 3 error 0 error 1 error Norma 8 Norma 8 Norma 8 6 OK E Norma 8 Para algunos E no existe 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es Norma 10 +1 -2 + H2O 3e-g 1e-g 4e-g 5 error 4 OK 0 error Norma 8 Norma 8 Norma 8 Para algunos E no existe A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 7, balanceada por redox 3 -2 1 4 -2 2 30e- 5 -2 El número de e- transferidos es 2 -2 4 -2 1 6 -2 1 6 30 =2 30 -2 1 6 -2 1Cr2S3+ 20Na2CO3+ 15Mn(NO3)2 30NO+ 20CO2+ 2Na2CrO4+ 15Na2MnO4+ 3Na2SO4 2e-g 30e-p 30 1 =30 30 20 = 1.5 30 15 E =2 30 30 =1 30 20 = 1.5 30 2 = 15 15 30 = 10 3 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear 3 -2 1 4 -2 2 5 -2 2 -2 4 -2 1 6 -2 1 6 -2 1 6 -2 Cr2S3+ Na2CO3+ Mn(NO3)2 NO+ CO2+ Na2CrO4+ Na2MnO4+ Na2SO4 8e-g 3e-p 2e-g 3e-g 4e-g 30e-p E 30 OK Norma 8 0 error Norma 8 2 OK Norma 8 Para algunos E no existe error 3 Norma 8 Norma 10 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 0 errores 3 4 Norma 8 errores Norma 8 Para algunos E no existe A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. 8 Ilustración 8, balanceada por redox 0 1 5 -2 +10HNO3 1I2 10e-p E 10 = 10 1 10e- El número de e- transferidos es 1 5 -2 4 -2 + 10NO2 2HIO3 10 + 4H2O 1e-g 10 10 10 =1 2 10 =5 10 =1 10 4 = 2.5 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear 0 I2 10e-p E 10 OK Norma 8 1 5 -2 + HNO3 1e-g 1 OK Norma 8 1 5 -2 4 -2 + NO2 1e-p HIO3 5e-g 5 1 OK Norma 8 Norma 8 Norma 10 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es OK + H2O 0 error Norma 8 Para algunos E no existe A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 9, balanceada por redox El número de e- transferidos es 6 6e1 3 -2 2HNO2 3e-g E 6 2 =3 1-1 + 6KI 6 1 -1 6 =1 6 Según las normas, tenemos que: 1 3 -2 1-1 HNO2 E 1e-p =1 6 + 6HCℓ + KI 0 0 3I2 + 1N2 6 6 3 =2 =6 1 1 -1 1 -2 + 6KCℓ 6 6 + 4H2O 6 =1 4 =1.5 Para la reacción sin balancear 1 -1 + HCℓ 0 I2 0 1 -1 + KCℓ + N2 3e-g 1e-p 3 OK 1 OK 0 error 2 OK 6 OK Norma 8 Norma 8 Norma 8 Norma 8 Norma 8 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es -2 + H2O 6e-p 2e-g Para algunos E no existe 1 Norma 10 0 error 0 error Norma 8 Norma 8 Para algunos E no existen A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 10, balanceada por ión electrón El número de e- transferidos es 10 10e- 5H2C2O4 E 10 = 2 5 +2MnO4110 + 6 H1+ +10e- 10CO2 10 = 5 2 10 = 1 + 2Mn2+ + 8H2O + 10e10 = 5 2 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear Hay que determinar el cambio en los números de oxidación Para aplicar la Norma 8 1 3 -2 H2C2O4 7 -2 + MnO41- 2e-p E 2 OK Norma 8 4 -2 CO2 2 + Mn2+ 1e-g 5e-p OK 1 OK 5 OK Norma 8 Norma 8 Norma 8 5e-g 5 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 11, balanceada por ión electrón 3 CℓO1- E 4 3 El número de e- transferidos es 4 4e- + 4e- 2Cℓ1- 4 = No se hace la division 2 + 1 CℓO314 = 2 1 + 4e- = 4 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear Hay que determinar el cambio en los números de oxidación 1 -2 Cℓ 2e-g Según la norma 8 los valores son. E= 2 O1- Para aplicar la Norma 8 -1 5 -2 + CℓO31- Cℓ1- 2e-p 4e-p 2 error 4e-g 4 OK OK Pero si se “acuerda” que una reacción en la cual solo un reactivo gana y pierde electrones es una reacción de “DESPROPORCIÓN” Según la norma 5 para CℓO12e-g 4e-p 1 E = 1 2 + 1 4 1 E = 3 4 entonces E= 4 3 OK No se hace la división, porque el resultado no es exacto 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 12, balanceada por ión electrón El número de e- transferidos es 2 - 2e 2Ni E 2 2 3+ =1 + 1SeO32- + 2OH1- + 2e2 1 2Ni 2 =2 + 1SeO42- + 1H2O + 2e- 2+ 2 =1 2 1 =2 Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear Hay que determinar el cambio en los números de oxidación Para aplicar la Norma 8 3 Ni 1e-g Según esta norma los valores son: E= 1 3+ OK 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es + 4 -2 SeO322e-p 2 OK 2 Ni 1e-p 1 2+ OK 6 -2 + SeO422e-g 2 OK A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustración 13, balanceada por ión electrón El número de e- transferidos es 10 10e- 16 HCℓ E 10 16 + 2 KMnO4 = 0.6255 10 2 2 KCℓ + 10 =5 2 + 5Cℓ2 2 MnCℓ2 10 =5 =5 2 + 4 H2O 10 =2 5 10 4 = 1.5 Se puede dejar indicado Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear Hay que determinar el cambio en los números de oxidación Para aplicar la Norma 8 1 -1 HCℓ Según esta norma los valores son. E 1 7 -2 + KMnO4 1e-p 5e-g 1 error 5 OK Norma 10 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 1 -1 KCℓ 2 -1 + MnCℓ2 0 error 0 + Cℓ2 5e-p 2e-g 5 OK 2 OK 1 -2 + H2O 0 Para algunos este valor de E no existe A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. error Ilustración 14, balanceada por ión electrón El número de e- transferidos es 5 - 5e + 6K(OH) +5e- 3I2 E 5 5 = 3 6 5KI + 1KIO3 + 2H2O +5e- 5 = 5 = 1 5 = 5 1 5 = 2.5 2 No se hace la ÷, porque el resultado no es exacto Según las normas, tenemos que: Para la reacción sin balancear Para aplicar la Norma 8 Hay que determinar el cambio en los números de oxidación 0 1 -2 +1 + K(OH) I2 1 -1 KI 8e-p Según esta norma los valores son. Si la recuerda, Según la norma 5 para E 8 I2 + KIO3 1e-p error 0 error 1 1 E = 1 2 + 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es 1 10 OK Norma 10 Para algunos E no existe 10e-p 2e-g 1 5 -2 1 E = 6 10 1 -2 + H2O 5e-g 5 OK 0 error Para algunos E no existe entonces E= 5 3 A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. OK Conclusión: Es muy peligroso redactar con algunos casos particulares para conocer (¿adivinar?) el valor del factor equivalente gramo (E) sin balancear la reacción, porque se tiene que ser experto en las excepciones, es mas concreto calcularlo con una sola definición 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Bibliografía: [1] Harris, D. Análisis Químico Cuantitativo. Grupo Editorial Iberoamérica, México, 1992. 771 pp. [2] García, A., Aubad, A. and Zapata, R. Química General. Ediciones Corporación de Investigaciones Biológicas, Medellín, 1980. 245 - 246 pp. [3] Briceño, C. and Rodríguez, L. Química. Editorial educativa, Bogotá, 1993. 534 pp. [4] Mortimer, C. Química. Grupo Editorial Iberoamérica, México 1983. 307 pp. [5] Aubad, A., Zapata, R., and García, A. Hacia la Química 1. Editorial Temis S.A.,Bogotá 1985. 480 pp 09/08/2017 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/deed.es A un “Clic” del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V.
