De cargado a neutral
Las bibliotecas prestan libros. Cuando el usuario ha leído el libro, lo devuelve a la biblioteca. Esto es similar a lo que sucede con los metales y sus electrones. Los metales son como la biblioteca, regalan electrones (libros) y recuperan los electrones (libros) en una reacción de reducción. Supongamos que estamos leyendo un libro sobre reducción de óxido metálico para conocer los detalles de este proceso.
Superíndices y carga eléctrica
Antes de entrar en oxidación y reducción, tenemos que discutir los superíndices, que son números escritos sobre el símbolo de un elemento. Por ejemplo, el superíndice +2 en Zn +2 es la carga del ion. No hay superíndice en el símbolo de un elemento cuando no está vinculado con otro elemento porque es neutral. Un compuesto tendrá varios elementos que se han unido. Cada átomo del compuesto tiene una carga aunque no se muestran superíndices. A continuación, discutiremos la serie de reactividad.
Serie de actividades
Mucha gente piensa que si se juntan los compuestos químicos, se produce una reacción. Esto no es verdad. Imagínese poner una pieza de oro en un grafito triturado de un lápiz. No pasa nada. Un gráfico llamado serie de reactividad muestra las reactividades relativas de los elementos. Este cuadro nos ayuda a informarnos qué reacciones ocurrirán y cuáles no.
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¿Qué son los Materiales Metálicos?
Si desea reducir un óxido metálico, debe usar un elemento para reaccionar con él que sea más alto en la serie de reactividad. Por ejemplo, usaremos carbono para reducir el óxido de zinc. El carbono es más reactivo (más alto en la serie de reactividad) en comparación con el zinc. No se puede reducir el óxido de magnesio con carbono porque el magnesio es más reactivo que el carbono. Ahora entremos en oxidación y reducción.
Oxidación y reducción
Los metales inicialmente ceden electrones, lo que se denomina oxidación . Esto les da una carga positiva igual al número de electrones que entregaron. Por ejemplo, si un átomo de zinc pierde dos electrones, se convierte en Zn +2 . Si los dos electrones perdidos del zinc son recogidos por el oxígeno, se convierte en O -2 . Cuando algo gana electrones se llama reducción . Un truco para recordar cuál es cuál es usar la frase comúnmente utilizada » OIL RIG », que significa « la oxidación está perdiendo (electrones) y la reducción está ganando (electrones) ». Dado que estos iones tienen carga opuesta, se pegan como extremos opuestos de dos imanes que forman óxido de zinc, ZnO. Este es un ejemplo de un compuesto iónico porque se formó a partir de dos iones con carga opuesta.
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Reducción de óxidos metálicos
Óxido de zinc reducido con carbono
Al igual que cuando la biblioteca recupera sus libros, el zinc puede recuperar dos electrones (reducirse) en una reacción química especial con el carbono. El ion zinc se separa del ion óxido y gana dos electrones para convertirse en un átomo de zinc neutro. Veamos la reacción por la cual se reduce el zinc.
ZnO (s) + C (s) + calor → Zn (g) + CO (g)
- (s) representa sólido
- (g) representa gas
¡Observe que el zinc producido es un gas! El zinc metálico hierve a más de 900 ° C, lo que indica las temperaturas extremas necesarias para que se produzca esta reacción. El gas zinc se enfría, lo que lo convierte en líquido. Al enfriarse más, se solidifica.
Sólidos iónicos, covalentes, metálicos y moleculares: Estructura, propiedades y aplicaciones
El zinc metálico producido no tiene carga porque inicialmente tenía una carga de +2 y ganó dos electrones (carga -2). El átomo de carbono era inicialmente neutro (sin superíndice) y perdió los electrones que tomó el zinc. Esto dio como resultado que el oxígeno tuviera una carga -2. El carbono cargado positivamente unido con el oxígeno cargado negativamente.
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Óxido amarillo de tungsteno reducido con gas hidrógeno
El tungsteno puro es el filamento metálico utilizado en las bombillas. El tungsteno se encuentra en el óxido de tungsteno, WO 3 . Se puede separar de los átomos de oxígeno en una reacción de reducción con gas hidrógeno de acuerdo con la ecuación
WO 3 (s) + 3H 2 (g) + calor → W (s) + 3H 2 O (g)
La reacción con el gas hidrógeno reduce el tungsteno y termina como un metal puro sin carga. La temperatura requerida para esta reacción es de alrededor de 600 ° C. Note que el tungsteno elemental producido es sólido, no un gas. Esto se debe a que el tungsteno debe calentarse a más de 3000 ° C para fundirse y a más de 5000 ° C para vaporizar. ¡Esto es alrededor de la temperatura de la superficie del sol!
Óxido de hierro (III) reducido con gas monóxido de carbono
El (III) en el óxido de hierro (III) indica que un átomo de hierro ha perdido tres electrones para convertirse en el ion Fe +3 . Dos de estos iones se unen con tres iones de oxígeno formando el compuesto iónico Fe 2 O 3 . El hierro se reducirá al hacer reaccionar el óxido de hierro (III) con gas monóxido de carbono.
Tabla de potencial de reducción estándar, cálculo y ejemplos
Fe 2 O 3 (s) + 3CO (g) → 2Fe (l) + 3CO 2 (g)
Podemos ver el patrón que se forma en estas reacciones de reducción de óxido metálico. El metal tiene inicialmente una carga ya que está unido al oxígeno. La reacción, en este caso con monóxido de carbono, reduce el metal y termina como un átomo neutro. La reacción que reduce el óxido de hierro (III) tiene lugar a más de 1500 ° C, que funde el hierro.
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Resumen de la lección
La oxidación es cuando un átomo pierde electrones y la reducción es cuando un átomo gana electrones. Todos los compuestos iónicos tienen iones con carga opuesta cuyas cargas se cancelan.
Los óxidos metálicos son iones metálicos unidos al oxígeno. Ciertas reacciones reducirán el metal de su estado cargado en el compuesto a neutral como elemento. La serie de reactividad es un gráfico que indica qué elementos permitirán que se produzca la reducción si la temperatura es lo suficientemente alta. El elemento que reacciona con el óxido metálico tiene que ser más alto en la serie de reactividad o la reacción no ocurrirá.
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