4.10
Reacciones de Oxidación-Reducción
Reacciones de oxidación-reducción
La atmósfera de la Tierra contiene alrededor del 20% de oxígeno molecular, O2, un gas químicamente reactivo que jueg…
Ciertos procesos que son vitales para la vida, incluidos la fotosíntesis, la combustión y la corrosión se clasifican dentro de las reacciones de oxidación-reducción, o reacciones redox. Las reacciones redox consisten en dos procesos simultáneos:oxidación y reducción. El término oxidación"denota un aumento del número de oxidación, el cual corresponde a la pérdida de electrones;por otro lado, la reducción representa una disminución del número de oxidación, que se corresponde con la captación de electrones.
Para recordar el rol de los electrones, memoricen lo siguiente:la oxidación es pérdida, la reducción es ganancia"La oxidación y la reducción son procesos complementarios. En una reacción redox entre dos reactivos, un reactivo pierde electrones y se oxida, mientras que el otro reactivo gana electrones y se reduce. Imaginen la reacción de oxidación-reducción entre el potasio, un metal alcalino, y el cloro, un no metal.
El átomo neutro de potasio pierde un electrón para convertirse en un ion de potasio. El potasio se oxida y su carga aumenta de cero en el átomo neutro a 1 en el catión. El átomo neutro de cloro gana un electrón y se convierte en un ion cloruro.
El cloro se reduce y su carga disminuye de cero en el átomo neutro a 1 en el anión. Dado que el potasio cede un electrón, es el reductor o agente reductor. El cloro acepta el electrón, por lo que es el oxidante o agente oxidante.
El proceso de redox conduce a la formación de cloruro de potasio. En general, en las reacciones redox entre metales alcalinos o alcalinotérreos y no metales, el metal se oxida y el no metal se reduce para formar un compuesto iónico por medio de una transferencia total de electrones. Esto también suele suceder en las reacciones entre otros metales o metaloides y no metales, pero no siempre.
Otro ejemplo de un proceso redox es la formación de cloruro de hidrógeno. En este caso, ambos reactivos, el hidrógeno y el cloro, son no metales, por lo que no se produce una transferencia total de electrones. En lugar de eso, el hidrógeno comparte un electrón con el cloro en una transferencia parcial de electrones.
Por tanto, en la formación de cloruro de hidrógeno, el hidrógeno se oxida y adquiere una carga positiva parcial, mientras que el cloro se reduce y adquiere una carga negativa parcial. Dado que se producen tanto el proceso de oxidación como el de reducción, esta es una reacción redox. En general, las reacciones redox entre no metales involucran la transferencia parcial de electrones entre los elementos para formar un compuesto covalente.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is the difference between oxidation and reduction in redox reactions?
Oxidation is an increase in oxidation number corresponding to electron loss, while reduction is a decrease in oxidation number corresponding to electron gain. These complementary processes occur simultaneously in redox reactions. The acronym OIL RIG helps remember this: oxidation is losing, reduction is gaining electrons.
Q2: What are reducing and oxidizing agents in a redox reaction?
A reducing agent is the species that is oxidized and loses electrons, while an oxidizing agent is the species that is reduced and gains electrons. In the reaction between potassium and chlorine, potassium acts as the reducing agent by donating an electron, and chlorine acts as the oxidizing agent by accepting it.
Q3: How do redox reactions between metals and nonmetals differ from those between two nonmetals?
Redox reactions between alkali or alkaline earth metals and nonmetals involve complete electron transfer, forming ionic compounds. In contrast, redox reactions between two nonmetals involve partial electron transfer, forming covalent compounds. For example, hydrogen and chlorine share electrons partially to form hydrogen chloride gas.
Q4: Why is oxidation number important in identifying redox reactions?
Oxidation number clarifies which species are oxidized and reduced, even in reactions not involving explicit electron transfer. This property permits an unambiguous definition of redox reactions across different types of chemical processes, including those forming covalent compounds where electron transfer is partial rather than complete.
Q5: What happens to the charge of a reducing agent during a redox reaction?
The charge of a reducing agent becomes more positive during a redox reaction because it loses electrons. For instance, when potassium loses an electron, its charge increases from zero in the neutral atom to one-plus in the potassium cation, making it the reducing agent in the reaction with chlorine.
Q6: How can you identify which reactant is oxidized and which is reduced?
Track the change in oxidation number for each reactant. The reactant whose oxidation number increases is oxidized and loses electrons; the reactant whose oxidation number decreases is reduced and gains electrons. Using half-reactions helps visualize the fate of each reactant separately in the overall redox process.
Q7: Why are redox reactions important in biological and environmental processes?
Redox reactions are vital to life processes including photosynthesis and cellular respiration, and to environmental processes like corrosion. Molecular oxygen in Earth's atmosphere plays an essential role in the metabolism of aerobic organisms and participates in many redox reactions that shape the world.