👉Enunciado: Deducir una función que permita calcular el número de electrones necesario para cumplir con la ley de la conservación de la carga para la semirreacción de oxidación y reducción.
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👉Demostración de las ecuaciones clave o
conceptos clave:
👉Solución: Tenga en cuenta que normalmente las cargas de las sustancias
involucradas son ceros, porque las ecuaciones químicas netas están definidas
para moléculas, por lo que si aplicamos la siguiente ecuación.
… en una ecuación
química completa, nos daremos cuenta rápidamente que estamos ante un problema
de suma cero, con muchos ceros presentes, así que ¿para que rayos puede ser
útil la conservación de la carga en una reacción química?
La respuesta radica en que aunque una reacción química
completa sea una suma cero, si tomamos semirreacciones para los pocos elementos
que cambian de estado de oxidación, tendremos sumas diferentes de cero. Lo que
nos interesa en este tipo de situaciones es:
🔎 calcular el número de
electrones.
🔎 igualar el número de
electrones entre las dos semirreacciones.
Por lo anterior, las escuaciones siguientes solo aplican a
los átomos de los elementos que CAMBIAN DE ESTADO DE OXIDACIÓN. En ocasiones no
todos los átomos de un elemento cambian de estado de oxidación, por lo que este
tipo de situaciones requiere de analizar a conciencia. Nuestro objetivo aquí es
obtener una función para calcular el número de electrones. Para hacerlo
modelaremos un sistema en que solo dos elementos cambian de estado de
oxidación. Lo primero que hacemos es reemplazar la carga relativa del
compuesto, por el producto de la carga relativa del elemento clave por el
subíndice de dicho elemento.
Si igualamos la ecuación anterior a cero, nos daremos
cuenta que es posible simplificar la expresión simplemente empleando las reglas
estándar de la IUPAC para los números estequiométricos, es decir:
👉 negativos para los
reactivos y
👉 positivos para los
productos.
para una semi reacción sin embargo al interior de la
sumatoria aparecerá el aporte de los electrones que fluyen, por lo que podemos
extraer el término triple correspondiente a los electrones de la sumatoria.
Por definición como el electrón no es un compuesto
sino una partícula simple, el valor de su subíndice es un uno positivo, y su
número de carga es un uno negativo, y dado que sus valores son constantes los
podemos reemplazar en la ecuación analítica.
Y posteriormente simplemente es despejar el número
estequiométrico del electrón, Teniendo en cuenta que la ecuación funcionará
únicamente para los elementos que cambian de Estado de oxidación en una semi-reacción.
Es importante tener en cuenta que el número
estequiométrico de los electrones tendrá signo, y ese signo obedecerá a las
reglas estándar de la IUPAC.
👉 negativo para
electrones que actúan como reactivos, por lo que el elemento se estará
reduciendo.
👉 positivos para
electrones que actúan como productos, por lo que el elemento se estará oxidando.
👉Temas: química, química general, balanceo de ecuaciones químicas, ley de la
conservación de la carga, balanceo de ecuaciones químicas, ley de la
conservación de la carga, Joseleg
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