Química · Unidad 9 — Reacciones químicas y estequiometría
Redox: balanceo por el método del ion-electrón
Cuando hay transferencia de electrones, el tanteo no alcanza. El método del ion-electrón parte la reacción en dos mitades, las balancea por separado —átomos y cargas— y recién después las suma.
La explicación
Qué tiene de distinto una reacción redox
En una reacción de oxidación-reducción hay electrones que pasan de una especie a otra, y eso se nota porque cambian los números de oxidación. Dos definiciones que conviene tener pegadas:
- Se oxida el que pierde electrones: su número de oxidación aumenta. Es el agente reductor, porque hace que el otro se reduzca.
- Se reduce el que gana electrones: su número de oxidación disminuye. Es el agente oxidante.
Los dos nombres cruzados confunden al principio y no hay truco: el que se oxida es el reductor. Una forma de acordarse es que cada uno se nombra por lo que le hace al otro, no por lo que le pasa a él.
Los números de oxidación que hay que saber calcular
2. Un ion monoatómico vale su carga: Fe²⁺ vale +2.
3. El oxígeno vale −2 casi siempre (salvo peróxidos, donde vale −1).
4. El hidrógeno vale +1 con no metales.
5. La suma de todos, en una especie, da la carga total: 0 si es neutra, la carga si es un ion.
Con la regla 5 se despeja cualquier caso. En el permanganato, MnO₄⁻: x + 4 × (−2) = −1, entonces x = +7. En el dicromato, Cr₂O₇²⁻: 2x + 7 × (−2) = −2, entonces x = +6.
Por qué el tanteo no alcanza
En una redox en solución, además de los átomos hay que conservar la carga eléctrica, y el enunciado suele dar sólo las especies que cambian, sin el agua ni los H⁺ que participan. El tanteo no tiene cómo inventar esas moléculas. El método del ion-electrón sí: las agrega donde hacen falta, siguiendo un orden fijo.
El método, paso por paso, en medio ácido
2. Escribí las dos semirreacciones por separado, con las especies tal como aparecen.
3. Balanceá los átomos que no sean H ni O.
4. Balanceá el oxígeno agregando H₂O del lado que falte.
5. Balanceá el hidrógeno agregando H⁺ del lado que falte.
6. Balanceá la carga agregando electrones del lado más positivo.
7. Multiplicá cada semirreacción por lo que haga falta para que los electrones ganados y perdidos sean iguales.
8. Sumá las dos y cancelá lo que se repite de los dos lados.
El orden de los pasos 4, 5 y 6 no es negociable: primero el oxígeno, después el hidrógeno, y la carga al final. Agregar el agua mete hidrógenos nuevos, así que el hidrógeno se ajusta después; y los H⁺ cambian la carga, así que la carga se ajusta al final de todo. Cualquier otro orden obliga a volver atrás.
El paso 6, que es el que se saltea
Balancear la carga es lo específico de este método y es lo que más se olvida. Se suman las cargas de cada lado —contando el coeficiente de cada especie— y se agregan electrones, que valen −1 cada uno, del lado que quedó más positivo:
izquierda: (−1) + (+8) + 5 × (−1) = +2 · derecha: +2 ✔
Los átomos ya estaban balanceados antes de poner los electrones y los electrones no agregan átomos, así que este paso no puede romper nada de lo anterior. Por eso va último.
Medio básico: el mismo método con un retoque al final
En medio básico no puede haber H⁺ libres. Lo más simple es balancear como si fuera medio ácido y después neutralizar: por cada H⁺ que quedó, se agrega un OH⁻ a los dos lados. Del lado donde estaban los H⁺ se juntan con ellos y forman H₂O; del otro lado quedan los OH⁻ sueltos. Al final se cancela el agua que sobre.
carga: (−1) + 3 × (−1) = −4 · 4 × (−1) = −4 ✔
El control final, que son dos
Una redox balanceada tiene que pasar los dos controles: mismos átomos de cada elemento de los dos lados, y misma carga total de los dos lados. Aprobar el primero y reprobar el segundo es el resultado típico de haberse salteado el paso 6.
Balanceá por el método del ion-electrón, en medio ácido: MnO4⁻ + Fe²⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺.
Paso 1: quién hace qué. En MnO₄⁻ el manganeso vale x + 4 × (−2) = −1, o sea +7; en Mn²⁺ vale +2: bajó, así que se reduce. El hierro pasa de +2 a +3: subió, así que se oxida.
Paso 2: las dos semirreacciones.
oxidación: Fe²⁺ → Fe³⁺
Pasos 3 a 6 en la reducción. El manganeso ya está 1 a 1. Faltan 4 oxígenos a la derecha, que entran como agua:
Esas 4 aguas metieron 8 hidrógenos a la derecha, que hay que compensar con 8 H⁺ a la izquierda:
Y ahora la carga. Izquierda: (−1) + (+8) = +7. Derecha: +2. Faltan 5 cargas negativas del lado izquierdo:
La oxidación es más corta: los átomos ya están, y la carga pasa de +2 a +3, así que sale un electrón:
Paso 7: igualar los electrones. La reducción toma 5 y la oxidación entrega 1, así que la oxidación se multiplica por 5:
Paso 8: sumar y cancelar. Los 5 electrones aparecen de los dos lados y se van:
Átomos: Mn 1 y 1 · O 4 y 4 · H 8 y 8 · Fe 5 y 5. ✔
Carga: izquierda (−1) + 5 × (+2) + (+8) = +17; derecha (+2) + 5 × (+3) = +17. ✔
Si el segundo control no cerrara, el error estaría en el paso 6 o en el 7: o falta un electrón en alguna semirreacción, o se sumaron sin igualarlos.
Dónde se cae la mayoría
- Balancear sólo los átomos y olvidarse de las cargas. Una redox necesita los dos controles: átomos iguales y carga total igual de los dos lados.
- No agregar el agua y los H+ en medio ácido. El enunciado suele dar únicamente las especies que cambian; el oxígeno que falta entra como H2O y el hidrógeno como H+.
- Cambiar el orden de los pasos: primero el oxígeno con agua, después el hidrógeno con H+, y la carga al final. El agua mete hidrógenos y los H+ cambian la carga.
- Sumar las semirreacciones sin igualar los electrones. Si una entrega 5 y la otra toma 1, hay que multiplicar antes de sumar, o los electrones no se cancelan.
- Confundir agente oxidante con el que se oxida. El que se oxida pierde electrones y es el agente reductor: cada uno se nombra por lo que le hace al otro.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Redox: balanceo por el método del ion-electrón →Dónde entra este tema en el parcial
- Segundo parcial — El permanganato y el sulfito25 puntos · resuelto paso a paso
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