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6. Óxido-reducción
Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química
Víctor Fabián Ruiz Ruiz.
Química Inorgánica I
.
20130926_094652.jpg
Zn + 2HCl ! ZnCl2 + H2
Reacción de oxidación y reducción:
Zn + 2H+ ! Zn2+ + H2 Zn + 2H+ ! Zn2+ + H2
2H+ + 2e ! H2
Zn2+ + 2e ! Zn
Reducción
Oxidación x “-1”
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Zn ! Zn2+ + 2e
2H+ + 2e ! H2
Zn2+ + 2e ! Zn
ΔG°Re
ΔG°Ox -ΔG°Ox
ΔG°r = ΔG°Re-ΔG°Ox ΔG ≈ -qE ΔG = -neeNAE ΔG = -neFE
ΔG°Re = -neReFE°Re
ΔG°Ox = -neOxFE°Ox
ΔG°r = -neFE°cel = -neReFE°Re – (-neOxFE°Ox)
E°cel = E°Re – (E°Ox)
E°cel = E°H+/H2 – (E°Zn2+/Zn)
ΔG°r < 0; E°cel > 0; E°H+/H2 > E°Zn2+/Zn
= 0.76 V
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Si E°H+/H2 = 0 V
E°cel = – (E°Zn2+/Zn)
Especie o “versión” oxidada, oxidante
Especie o “versión” reducida, reductor
E° (V)
H+
0.0 H2
Zn2+
-0.76 Zn
Cu2+
0.34
Cu
Na+
…
-2.71
Na
Cl2
1.36
Cl-
O2
1.23
H2O
Oxidantes Fuertes
Reductores Fuertes Zn + 2H+ ! Zn2+ + H2
20130926_094652.jpg
ClO4-
1.19
ClO3-
ClO3-
1.21
HClO2
Cl2
1.36
Cl-
HClO
1.61
Cl2
HClO2
1.65
HClO
E° (V)
H+ + HClO + Cl- ! H2O + Cl2 + Cl2
20130926_094652.jpg
ClO4- ClO3
- HClO2 HClO Cl2 Cl- 1.65 1.61
E°nc
1.36 1.19 1.21
Diagramas de Latimer:
+7 +5 +3 +1 0 -1 E°nc 2
20130926_094652.jpg
3H+ + ClO3- + 2e ! HClO2 + H2O ΔG°1 = (2e)F E°1
2H+ + HClO2 + 2e ! HClO + H2O
H+ + HClO + 1e ! ½ Cl2 + H2O
6H+ + ClO3- + 5e ! ½ Cl2 + 3H2O
ΔG°2 = (2e)F E°2
ΔG°3 = (1e)F E°3
ΔG°nc = (5e)F E°nc
ΔG°nc = ΔG°1 + ΔG°2 + ΔG°3
(5e)FE°nc = (2e)F E°1 + (2e)F E°2 + (1e)F E°3
E°nc = ( (2e) E°1 + (2e) E°2 + (1e) E°3 ) / (5e)
E°nc = 1.47 V
Diagramas de Latimer:
20130926_094652.jpg
ClO4- ClO3
- HClO2 HClO Cl2 Cl- 1.65 1.61
E°nc = 1.47
1.36 1.19 1.21
Diagramas de Latimer:
+7 +5 +3 +1 0 -1 E°nc 2 = 1.64
20130926_094652.jpg
Diagramas de Frost:
N NE°
-1
0 0
1
3
5
7
ClO4- ClO3
- HClO2 HClO Cl2 Cl- 1.65 1.61 1.36 1.19 1.21
20130926_094652.jpg
-1.5
0.5
2.5
4.5
6.5
8.5
-1 0 1 2 3 4 5 6 7
NE
°
N
Cloro
Diagramas de Frost:
N NE°
-1
0 0
1
3
5
7
20130926_094652.jpg
ClO4-
1.19
ClO3-
ClO3-
1.21
HClO2
Cl2
1.36
Cl-
HClO
1.61
Cl2
HClO2
1.65
HClO
E° (V)
H+ + HClO + Cl- ! H2O + Cl2 + Cl2
ClO3-
1.47
Cl2
HClO2
1.64
Cl2
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H3O+
0
H2O
HClO
7.5
ClO-
HClO2
1.96
ClO2-
pKa
Influencia del pH:
HClO3
-1
ClO3-
HClO4
-10
ClO4-
HCl
-4
Cl-
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Influencia del pH:
2H+ + 2HClO + 2e " Cl2 + 2H2O
ClO4-
1.19
ClO3-
ClO3-
1.21
HClO2
Cl2
1.36
Cl-
HClO
1.61
Cl2
HClO2
1.65
HClO
E° (V)
ClO3-
1.47
Cl2
Q = [Cl2 ][H2O]2 / [HClO]2[H+]2
ΔG = -RT ln K - (- RT ln Q)
E = E° – (RT/nF) ln 10 log Q -nFE = -nFE° + (RT) ln Q
ΔG = -RT ln Q
ΔG° = -RT ln K = -nFE°
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Influencia del pH:
E = E° – (RT/nF) ln 10 log Q
2H+ + 2HClO + 2e " Cl2 + 2H2O
E = E° – (RT/2F) ln 10 log ([Cl2 ][H2O]2 / [HClO]2[H+]2)
E = E° – (0.059/2)( log ([Cl2 ][H2O]2 / [HClO]2) – 2 log[H+])
E = E° – (0.059/2)( log ([Cl2 ][H2O]2 / [HClO]2) – 2(0.059/2)pH
E (pH) = E°’ – 2(0.059/2)(pH)
E (14) = 1.61- 0.826 = 0.784 V
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Influencia del pH:
Cl2
1.36
Cl-
HClO
1.61
Cl2
Cl2
1.36
Cl-
ClO-
0.39
Cl2 E° (V)
pH = 0
pH = 14
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ClO4- ClO3
- ClO2- ClO- Cl2 Cl-
0.66 0.39
0.62
1.36 0.36 0.33
Diagramas de Latimer
0.80
ClO4- ClO3
- HClO2 HClO Cl2 Cl- 1.65 1.61
1.47
1.36 1.19 1.21
+7 +5 +3 +1 0 -1
1.64 pH = 0
pH = 14
20130926_094652.jpg
-1.5
0.5
2.5
4.5
6.5
8.5
-1 0 1 2 3 4 5 6 7
NE
°
N
Cloro
Diagramas de Frost:
N NE°
-1
0 0
1
3
5
7
-1.5
0.5
2.5
4.5
6.5
8.5
-1 0 1 2 3 4 5 6 7
NE
°
N
Cloro
pH = 0
pH = 14
