BALANCE DE ECUACIONES, MÉTODO IÓN - ELECTRÓN (medio ácido)

redox

Es el método de balance de ecuaciones más difícil de aplicar pero en ocasiones es el único posible.

En principio se debe identificar qué  especie se oxida y cuál se reduce para plantear las dos semi – reacciones.  En segundo lugar se indica cuantos electrones se están perdiendo y cuántos se están ganando.  

Dependiendo de cuál sea el medio se balancea la carga con H⁺ u OH^-. Luego se realiza el balance de masa con agua.

Finalmente se balancean los electrones de manera que los que se pierdan sean igual a los que se ganan

Se halla la ecuación final sumando las dos semi – reacciones.

Ejemplo

Dada la reacción del permanganato de potasio con agua oxigenada en medio ácido.

MnO₄^-  + H₂O₂  →  Mn⁺² + O₂

El permanganato pasa a Mn⁺² y el agua oxigenada a O₂

Variación de los números de oxidación

5 e^-  +  MnO₄^-  →  Mn⁺²

El manganeso en el permanganato tiene número de oxidación +7 (x + (-2).4 = -1) y en el producto  +2, es decir que ha disminuido en 5 su número de oxidación lo que implica la ganancia de 5 electrones. Esta es la reacción de reducción.

El oxígeno del agua oxigenada ha pasado de -1 (número de oxidación del oxígeno en los peróxidos a 0 correspondiente al oxígeno elemental). Es decir que ha perdido un electrón por átomo de oxígeno. Esta es la reacción de oxidación.

H₂O₂  →  2 e^-   + O₂

Para balancear las cargas se utiliza H⁺ porque el medio es ácido.

En la reacción de reducción se observa que la carga del lado de los reactivos es -6 y del lado de los productos es +2. Como se debe balancear con carga positiva se colocan los H⁺  del lado de los reactivos. En este caso 8 para que la carga total sea +2-

8 H⁺ +  5 e^-  +  MnO₄^-  →  Mn⁺²

En la reacción de oxidación se tiene 0 del  lado de los reactivos y -2 en los productos por lo que se balancea de ese lado con 2 H⁺-

H₂O₂  →  2 H⁺  + 2 e^-   + O₂

Una vez realizado el balance de carga se realiza el de masa con agua.

8 H⁺ +  5 e^-  +  MnO₄^-  →  Mn⁺² + 4 H₂O

H₂O₂  →  2 H⁺  + 2 e^-   + O₂

Para igualar la cantidad de electrones es necesario multiplicar la primera semi-reacción por 2 y la segunda por 5-

2.(8 H⁺ +  5 e^-  +  MnO₄^-  →  Mn⁺² + 4 H₂O)

5(H₂O₂                  →  2 H⁺  + 2 e^-   + O₂)  

Si se realiza la suma de las dos semi-reacciones:                                               _.

16 H⁺ + 10 e^- + 2 MnO₄^-  + 5 H₂O₂→ 2 Mn⁺² + 8 H₂O + 10 H⁺  + 10 e^-   +5 O₂

Simplificando se tiene:

6 H⁺ + 2 MnO₄^- + 5 H₂O₂  →  2 Mn⁺² + 8 H₂O + 5 O₂

Si se deseara plantear la ecuación molecular, por ejemplo con ácido sulfúrico, el procedimiento sería el mismo, el anión sulfato y el potasio no intervienen en la reacción y finalmente se tendría:

3 H₂SO₄  + 2 KMnO₄ + 5 H₂O₂ → 2 MnSO₄ + 5 O₂ + 8 H₂O + K₂SO₄

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