UNIDAD 09

Química General e Inorgánica I – 1er Cuatrimestre 2014 – Unidad 9




UNIDAD N° 9: REACCIONES REDOX Y CELDAS
ELECTROQUÍMICAS
9.1. INTRODUCCIÓN
9.1.1. CONTENIDOS TEÓRICOS
Reacciones redox. Estados de oxidación. Potenciales de electrodo.
Potencial estándar de reducción. Tendencias periódicas. Celdas galvánicas.
Celdas de concentración.
Ecuación de Nernst. Espontaneidad y constantes deequilibrio. Electrólisis y
celdas electrolíticas. Leyes de Faraday.
9.1.2 RESUMEN DE LOS CONTENIDOS
9.1.2.1 ¿Qué es una reacción redox?
Habitualmente identificamos a las reacciones químicas como procesos
que involucran la ruptura y/o formación de enlaces. Sin embargo, la más
elemental y ubicua de las reacciones químicas consiste simplemente en la
transferencia de uno o más electrones desde una especiequímica donora (D)
hacia una especie aceptora (A), sin que esto implique necesariamente
reordenamientos de enlaces. Se define reducción al proceso de ganancia de
electrones, y oxidación al proceso de pérdida de los mismos. En base a estas
definiciones, también es posible definir especie oxidante y reductora, como se
resume en la Figura 1.

Figura 1. Esquema de una reacción redox.

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Dado que el proceso de transferencia electrónica implica la reducción
del aceptor y la oxidación del donor, a estas reacciones se las denomina
redox.
Ejercicio: describir cómo cambia el radio de un ion cuando acepta un electrón.
¿Cambia el número de moléculas de solvente que rodean a un ion cuando
cede un electrón?
Las reaccionesredox son centrales en procesos y fenómenos tan
diversos como la síntesis de compuestos químicos, la producción, transducción
y almacenamiento de energía, la electrónica molecular, la fotosíntesis natural y
artificial, la respiración celular, la metalurgia, la orfebrería, la minería, la
formación y movilización de minerales, los procesos de corrosión y el análisis
químico, entre otros muchosejemplos.
El estudio sistemático de este tipo de reacciones se remonta hasta los
tiempos de Michael Faraday (1791-1867) medio siglo antes de que J. J.
Thomson (Nobel de física 1906) descubriera la existencia misma del electrón.
Los premios Nobel de química de 1983 y 1992 fueron otorgados a H. Taube y
R. Marcus, respectivamente, por sus contribuciones al entendimiento de las
reacciones de transferenciaelectrónica. Otros 11 científicos recibieron ese
mismo galardón en 1961, 1978, 1988, 1996 y 2000 por contribuciones a la
química y la biología en las que las reacciones redox juegan un rol protagónico.
9.1.2.2 ¿Muy oxidado o poco oxidado?
Intuitivamente podríamos intentar contestar esta pregunta analizando la
cantidad de electrones intercambiados en un proceso redox. A mayor cantidad
de electronescedidos más oxidada resultará la especie donora y,
consecuentemente, más reducida resultará la especie aceptora.
Este concepto puede formalizarse mediante el llamado número de
oxidación: un parámetro definido arbitrariamente que nos permite dar una
respuesta cuantitativa a nuestra pregunta sin necesidad de analizar la reacción
redox que da origen a la especie de interés.
El número de oxidación de unelemento en un compuesto determinado
depende de los átomos con los que se halla combinado y se establece
mediante una operación imaginaria que consiste en exagerar el
desplazamiento electrónico en los enlaces covalentes polares del compuesto al
extremo de considerarlos completamente iónicos. IUPAC lo define como que
“el número de oxidación en una especie coordinada, es la carga que tendría si
seremovieran todos los ligandos así como los pares de electrones compartidos
con el átomo central”.
Una serie de reglas permite la asignación del número de oxidación:
− El número de oxidación de cualquier átomo en su estado elemental (es
decir, combinado sólo consigo mismo o sin combinar) es cero.
− El número de oxidación del flúor es -1 en todos sus compuestos.

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