Par Redox

Un par redox se compone de un reductor (Rd) y su oxidante conjugado (Ox). Ejemplos incluyen Rd1/Ox.c.1 y Rd.c.2/Ox2, formando pares conjugados de oxidación-reducción. Estos pares se representan en dos semirreacciones que, sumadas, dan la reacción redox total.

Número de Oxidación

El número de oxidación, también llamado estado o índice de oxidación, indica la cantidad de electrones ganados o perdidos por un átomo.

Reglas para Calcularlo

1. El número de oxidación de elementos en estado natural es cero.
2. El número de oxidación del hidrógeno (H) es +1, excepto en hidruros metálicos (-1).
3. El número de oxidación del oxígeno (O) es -2, excepto en peróxidos (-1).
4. El número de oxidación de los alcalinos es +1 y de los alcalinotérreos es +2.
5. El número de oxidación de los halógenos en haluros es -1, pudiendo ser positivo con O o un halógeno más electronegativo.
6. La suma algebraica de los números de oxidación en una molécula es cero.

Un elemento se oxida cuando aumenta su número de oxidación (y se reduce cuando disminuye).

Estequiometría Redox

El equivalente redox de una sustancia es la cantidad que gana o pierde un mol de electrones. Se calcula dividiendo la masa molar entre la valencia redox (número de electrones ganados o perdidos).

Equivalente Redox = Masa Molar / Valencia Redox

Para el oxidante, la valencia redox es el número de electrones ganados; para el reductor, los electrones perdidos.

Normalidad Redox = Equivalentes Redox / Volumen

Relación con Molaridad (M): N = M * Valencia Redox

En una reacción redox: Equivalentes Redox de Oxidante = Equivalentes Redox de Reductor

N_oxidante * V_oxidante = N_reductor * V_reductor

Pila Galvánica

En un proceso redox, los electrones se transfieren del reductor al oxidante. Si estos electrones pasan por un hilo conductor, se crea una pila galvánica.

El reductor es el ánodo (electrodo negativo) y el oxidante es el cátodo (electrodo positivo). La diferencia de potencial entre ellos es el voltaje de la pila, llamado fuerza electromotriz (E).

Un puente salino mantiene la neutralidad eléctrica en las disoluciones.

Electrodo de Gases

Compuesto por un tubo de vidrio con un hilo de platino que termina en una placa del mismo metal. El gas se inyecta en el tubo sumergido en una disolución. El platino solo transmite electrones.

Potencial de Electrodo

Cada electrodo tiene un potencial (E). La fem de la pila es la diferencia de potencial entre los electrodos: E_pila = E_cátodo – E_ánodo.

El electrodo normal de hidrógeno (referencia, E=0) mide el potencial de otros electrodos. Si la concentración de iones es 1M, el potencial es normal (E⁰).

Espontaneidad

La variación de energía libre (ΔG°) en una reacción redox se relaciona con la fem de la pila: ΔG° = -nFE°_pila.

Si E°_pila es positivo, ΔG° es negativo y el proceso es espontáneo.

Electrólisis

La electrólisis transforma energía eléctrica en química, opuesto a una celda galvánica. Una fuente externa produce una reacción redox no espontánea.

Ocurre en cubas electrolíticas con un electrolito y dos electrodos: ánodo (oxidación) y cátodo (reducción).

Leyes de Faraday

Primera Ley: La cantidad de sustancia oxidada o reducida es proporcional a la electricidad que atraviesa la cuba.

Segunda Ley: 96500 C (1 Faraday) liberan o depositan un equivalente de sustancia.

nº equivalentes = Q / F = I * t / 96500

m = (equivalente-gramo * I * t) / 96500