Reacciones de oxidación-reducción





Mientras que las reacciones ácido-base se caracterizan por un proceso de transferencia de protones, las reacciones de oxidación-reducción, o reacciones redox, se consideran como reacciones de transferencia de electrones. Las reacciones de oxidación-reducción forman una parte importante del mundo que nos rodea. Abarcan desde la combustión de combustibles fósiles hasta la acción de los blanqueadores domésticos. Asimismo, la mayoría de los elementos metálicos y no metálicos se obtienen a partir de sus minerales por procesos de oxidación o de reducción.

Muchas reacciones redox importantes se llevan a cabo en agua, pero esto no implica que todas las reacciones redox sucedan en medio acuoso. Considere, por ejemplo, la formación de óxido de calcio (CaO) a partir de calcio y oxígeno:

2Ca(í)+02(g) —>2CaO(s)

El óxido de calcio (CaO) es un compuesto iónico formado por iones Ca2+ y O2-. En esta reacción, dos átomos de Ca ceden o transfieren cuatro electrones a dos átomos de O (en el Oj). Por conveniencia, este proceso se visualiza como dos etapas, una implica la pér­dida de cuatro electrones por los dos átomos de Ca, y la otra, la ganancia de los cuatro electrones por una molécula de 02:

2Ca —» 2Ca2+ +4e~ O, + 4e~ —» 202

Cada una de estas etapas se denomina semirreacción, y explícitamente muestra los elec­trones transferidos en la reacción redox. La suma de las semirreacciones produce la reacción global:

2Ca+02 + 4e” —> 2Ca2* + 202 + Ae

o, si se cancelan los electrones que aparecen en ambos lados de la ecuación,

2Ca+02 —» 2Ca2+ +202-

Por último, los iones Ca2+ y O2- se combinan para formar CaO:

2Ca2*+202-—? 2CaO

Por convenio, no se muestran las cargas en la fórmula de un compuesto iónico, por lo que el óxido de calcio normalmente se representa como CaO y no como Ca2+ O2-.

El término reacción de oxidación se refiere a la semirreacción que implica la pérdi­da de electrones. Antiguamente, los químicos empleaban el término “oxidación” para expresar la combinación de elementos con oxígeno. Sin embargo, actualmente tiene un significado más amplio ya que también incluye reacciones en las que no participa el oxígeno. Una reacción de reducción es una semirreacción que implica una ganancia de electrones. En la formación del óxido de calcio, el calcio se oxida. Se dice que actúa como agente reductor porque dona electrones al oxígeno y hace que se reduzca. El oxígeno se reduce y actúa como un agente oxidante porque acepta electrones del calcio y hace que éste se oxide. Observe que la magnitud de la oxidación en una reacción redox debe ser igual a la magnitud de la reducción, es decir, el número de electrones que pierde un agente reductor debe ser igual al número de electrones ganados por un agente oxidante.

El proceso de transferencia de electrones es más notorio en unas reacciones redox que en otras. Cuando se agrega zinc metálico a una disolución que contiene sulfato de cobre(II) (CuS04), el zinc reduce al Cu2+ al donarle dos electrones:

Zn(j)+CuS04 {ac) —> ZnS04 (ac)+Cu(s)

En el proceso, la disolución pierde el color azul que denota la presencia de iones Cu2+ hidratados (figura 4.9):

Zn(f)+Cu2+(ac) —> Zn2* (ac)+Cu( $)

Las semirreacciones de oxidación y reducción son

Zn —> Zn2*+2<f Cu2* + le —> Cu

De igual manera, el cobre metálico reduce a los iones plata en una disolución de nitrato de plata (AgN03):

Cu(í)+2AgN03(ac) —» Cu(N03)2(ac)+2Ag(í)

o

Cu(j)+2Ag*(ac)—> Cu2*(ac)+2Ag(s)



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