Agentes Oxidantes y Reductores: Definición, ejemplos e identificación

Agente oxidante

Un agente oxidante es un compuesto que oxida otros compuestos. Los agentes oxidantes también pueden denominarse oxidantes u oxidantes. El proceso de oxidación ocurre cuando el agente oxidante acepta electrones de otro compuesto, llamado agente reductor. Debido a que el agente oxidante acepta un electrón del otro compuesto en la interacción, el agente oxidante se vuelve más negativo. El término para este cambio es reducción, ya que se reduce el estado de oxidación del agente oxidante.

Esta reacción puede ocurrir cuando el agente oxidante libera oxígeno al otro compuesto, recibe hidrógeno del otro compuesto o recibe un electrón del otro compuesto independientemente de cualquier intercambio de oxígeno o hidrógeno.

Ejemplos de agentes oxidantes incluyen:

• Oxígeno O2
• Ozono O3
• Halógenos como flúor y cloro, F2 y Cl2
• Ácido sulfúrico, H2SO4

¿Qué es un agente reductor?

Ahora que hemos analizado los agentes oxidantes, ¿qué es un agente reductor? Un agente reductor es lo opuesto (o el compuesto que hace que la reacción vaya en la dirección opuesta) del agente oxidante y reduce otros compuestos. Lo hace cediendo electrones al agente oxidante, y el propio agente reductor se oxida en el proceso. Tenga en cuenta que el agente oxidante es el agente que oxida algo más y se reduce a su vez, mientras que el agente reductor es el agente que reduce algo más y se oxida a su vez.

La oxidación de un agente reductor puede ocurrir cuando el agente reductor acepta oxígeno del otro compuesto, libera hidrógeno al otro compuesto o libera un electrón al otro compuesto independientemente de cualquier intercambio de oxígeno o hidrógeno. Esta reacción produce un aumento en el estado de oxidación del agente reductor.

Los agentes reductores también pueden denominarse reductores o reductores. Ejemplos de agentes reductores incluyen:

• Sodio Na
• Magnesio, Mg
• Aluminio​
• Hidrógeno, H2
• Ion cuproso, Cu+

Agente oxidante versus agente reductor

Los agentes oxidantes y reductores siempre ocurren en las mismas reacciones, porque si un compuesto libera un electrón entonces debe haber otro compuesto para recibirlo. Las principales diferencias entre agentes oxidantes y agentes reductores incluyen las siguientes:

• Los agentes oxidantes aceptan electrones (ganan electrones), mientras que los agentes reductores ceden electrones (pierden electrones).
• Los agentes oxidantes hacen que el número de oxidación del otro compuesto aumente (por ejemplo, pasar de +2 a +3, o de -2 a -1), mientras que los agentes reductores hacen que el número de oxidación del otro compuesto disminuya (por ejemplo, pasar de un +2 a un +1, o de un -2 a un -3).
• Los agentes oxidantes pueden perder oxígeno, recibir hidrógeno o recibir un electrón no relacionado, mientras que los agentes reductores pueden recibir oxígeno, perder hidrógeno o perder un electrón no relacionado.

Algunos compuestos pueden actuar como agente reductor o como agente oxidante, como el gas hidrógeno, H2.

Si bien es más probable que algunos compuestos sean agentes oxidantes porque tienen espacios disponibles para electrones y seguirán siendo estables, y es más probable que otros sean agentes reductores porque tienen electrones disponibles para ceder y seguirán siendo estables, este proceso no es compuesto. dependiente. En cambio, la pregunta de si un compuesto será un agente oxidante o un agente reductor depende de la reacción en cuestión y solo puede responderse basándose en el contexto único de la reacción.

Identificación de agentes oxidantes y reductores

Para identificar agentes oxidantes y reductores, debemos observar ejemplos específicos de reacciones químicas. Un agente oxidante:

• Comience con un estado de oxidación más alto y termine con un estado de oxidación más bajo.
• Gana más electrones.
• Pierde compuestos electronegativos, como el oxígeno.

Por otro lado, un agente reductor:

• Comience con un estado de oxidación más bajo y termine con un estado de oxidación más alto.
• Pierde electrones.
• Gana compuestos electronegativos, como el oxígeno.

Cómo encontrar agente oxidante

Para encontrar el agente oxidante en una reacción química, debemos observar el estado de oxidación del compuesto al principio y al final de la reacción. El compuesto que termina con un estado de oxidación menor al que tenía al principio es el agente oxidante.

Observa la siguiente reacción química:

Fe²⁺ + Se⁴⁺ –> Fe³⁺ + Se³⁺

Tenga en cuenta que en esta reacción, el compuesto

• Fe²⁺ cambia a Fe³⁺. Entonces, este compuesto (hierro) pasa de un estado de oxidación de 2+ a un estado de oxidación de 3+, un aumento en el estado de oxidación del compuesto. El compuesto
• Se⁴⁺ cambia a Se³⁺. Entonces, este compuesto (selenio) pasa de un estado de oxidación de 4+ a un estado de oxidación de 3+, una disminución en el estado de oxidación del compuesto.

Debido a que el estado de oxidación del compuesto de hierro aumenta mientras que el estado de oxidación del compuesto de selenio disminuye, podemos determinar que el compuesto de selenio debe actuar como agente oxidante en esta reacción.

En lugar de registrar la reacción completa, como en el ejemplo anterior, a veces se utilizan medias reacciones para centrarse en el proceso de oxidación o reducción, en lugar de incluir ambos procesos en una sola ecuación química. Una reacción de oxidación es una media reacción en la que solo se escribe la mitad de la ecuación química y solo abordará el compuesto que se está oxidando. El agente oxidante no se incluirá en una reacción de oxidación. En cambio, se asume el agente oxidante y, a menudo, puede ser uno de muchos agentes oxidantes diferentes. Por ejemplo, observe la siguiente reacción:

2I^– –> I2

Esta es una media reacción de oxidación. Se puede utilizar cualquier agente oxidante y el compuesto que se muestra es el compuesto que se está oxidando. Recuerde que en una reacción de oxidación, el compuesto que se muestra pierde electrones y, por lo tanto, aumenta su estado de oxidación. Una reacción de oxidación también puede mostrar electrones. En este caso, los electrones siempre se mostrarán en el lado derecho de la ecuación:

2I^– –> I2 + 2e^–

Los electrones se pueden añadir a cualquier agente oxidante.

Cómo encontrar agente reductor

Para encontrar el agente reductor en una reacción química, debemos observar el estado de oxidación del compuesto al principio y al final de la reacción. El compuesto que termina con un mayor estado de oxidación es el agente reductor.

Observa la siguiente reacción química:

Cu + S²⁺ —> Cu²⁺ + S

Primero, observe el estado de oxidación de cada compuesto:

• El cobre comienza con un estado de oxidación de 0 y termina con un estado de oxidación de 2+.
• El azufre comienza con un estado de oxidación de +2 y termina con un estado de oxidación de 0.

Debido a que el cobre termina con un estado de oxidación más alto que el que tenía cuando comenzó, es el agente reductor.

Así como se puede escribir una reacción de oxidación, un tipo de ecuación de media reacción, para mostrar solo el proceso de oxidación, a veces se utiliza una reacción de reducción para demostrar el proceso de reducción. Una reacción de reducción es una media reacción que en realidad no muestra el agente reductor. En cambio, solo muestra el compuesto que se reduce y en qué se reduce. Observe la siguiente media reacción de reducción:

F2 —> 2F^–

También se puede escribir una reacción de reducción para que incluya electrones. Para reacciones de reducción, los electrones siempre estarán en el lado izquierdo de la ecuación:

F2 + 2e^– —> 2F^–

Los electrones pueden provenir de cualquier agente reductor.

Identificación de reacciones redox

Una reacción redox es una reacción en la que la reducción y la oxidación ocurren simultáneamente. Ni la reducción ni la oxidación pueden ocurrir por separado de la otra, por lo que cualquier reacción en la que ocurra uno de estos procesos es una reacción redox. Esto significa que una reacción redox contendrá tanto un agente oxidante como un agente reductor. Las medias reacciones, incluidas las reacciones de reducción y la reacción de oxidación, solo muestran la mitad del proceso que ocurre durante una reacción redox.

Una reacción redox se puede identificar observando las cargas de oxidación de cada compuesto y determinando si se producen cambios en sus estados de oxidación. Los tipos generales de reacciones redox incluyen:

• Reacciones de combinación, donde dos compuestos se combinan para formar un compuesto: A + B —> AB
• Reacciones de descomposición, lo contrario de las reacciones de combinación, donde un compuesto se descompone en dos compuestos: AB —> A + B
• Reacciones de combustión, donde un combustible orgánico y oxígeno reaccionan para formar agua y dióxido de carbono: X + O2 —> CO2 + H2O
• Reacciones de desplazamiento, donde elementos de dos compuestos intercambian lugares para formar dos nuevos elementos: A + BC —> B + AC

Las reacciones de combustión no son tan sencillas como el otro tipo de reacciones redox. La ‘X’ en la reacción de combustión anterior puede ser cualquier compuesto orgánico, lo que significa que debe tener carbono e hidrógeno, a veces combinados con otro elemento como nitrógeno. El carbono en el dióxido de carbono y el hidrógeno en el agua en la reacción de combustión anterior provienen del compuesto orgánico. Si hay otros elementos en el compuesto orgánico, entonces esos elementos también deben equilibrarse en la ecuación de reacción final. Al equilibrar estas reacciones, equilibre el oxígeno agregando agua al lado del producto de la ecuación y equilibre el hidrógeno agregando iones hidronio, que se pueden equilibrar en H2 agregando los electrones necesarios para equilibrar las cargas.

Ejemplo de reacciones redox

Ejemplos potenciales de cada tipo de reacción redox incluyen los siguientes:

• Combinación: 2H2 + O_2 —> 2H2O
• Descomposición: NaCl —> Na + Cl
• Combustión: CH4 + O2 —> CO2 + H2O
• Desplazamiento: Zn + CuCl2 —> ZnCl2 + Cu

Observe la reacción de desplazamiento para determinar por qué se considera una reacción redox. Recuerda que, para que sea una reacción redox, es necesario que cambien las cargas de oxidación de al menos dos de los elementos o compuestos. Mira cuáles son las cargas inicial y final de cada elemento:

• El zinc comienza en 0 y termina en +2.
• El cobre comienza en +2 y termina en 0.
• El cloro comienza como -2 y termina como -2

Debido a que las cargas de oxidación tanto del zinc como del cobre cambian, esta es una reacción redox. Debido a que el agente oxidante disminuirá en estado de oxidación, el cobre es el agente oxidante. Debido a que el agente reductor aumentará en estado de oxidación, el zinc es el agente reductor.

Vea a continuación un ejemplo de una reacción que no es una reacción redox:

HCl + NaOH —> H2O + NaCl

Observe las cargas de oxidación de estos compuestos:

• El hidrógeno pasa de un +1 a un +2
• El cloro pasa de -1 a -1
• El sodio pasa de +1 a +1
• El hidróxido pasa de un -1 a un compuesto que no existe (se descompone en distintos compuestos): el hidrógeno del hidróxido tiene carga +1, que se combina con el otro hidrógeno para formar la carga +2, y el El oxígeno permanece como carga -2 tanto en los reactivos como en los productos.

Debido a que solo hay un compuesto que cambia de estado de oxidación sin descomponerse en diferentes compuestos, como el hidróxido, esta no es una reacción redox.

Resumen de la lección

Un agente oxidante es un compuesto que:

• Gana electrones fácilmente
• Disminuciones del estado de oxidación.
• Se reduce en una reacción.

Un agente reductor es un compuesto que:

• Pierde electrones fácilmente.
• Aumentos en el estado de oxidación.
• Se oxida en una reacción.

Una reacción de oxidación utiliza un agente oxidante para eliminar un electrón, y la media reacción de oxidación mostraría la carga del electrón en el lado del producto (derecho) de la ecuación. Una reacción de reducción utiliza un agente reductor para dar electrones, y la media reacción de reducción mostraría la carga de electrones en el lado reactivo (izquierdo) de la ecuación.

Las reacciones redox requieren que se produzcan simultáneamente reducción y oxidación. Los tipos de reacciones redox incluyen:

• Reacciones combinadas
• Reacciones de descomposición
• Reacciones de combustión (que utilizan oxígeno para descomponer un compuesto orgánico y utilizan agua para equilibrar el oxígeno en los reactivos)
• Reacciones de desplazamiento

Las reacciones redox se pueden reconocer observando las cargas de oxidación de los materiales iniciales y finales para ver si al menos dos elementos o compuestos cambian de carga, uno aumenta y el otro disminuye.