Educación Química, vol. 08, núm. 3 - Coordinación de Actualización ...

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PROFESORES AL D ~A o 1- 1- O 00 O @>E-N=N - 2- 1+ 1- 2- o O O \- O o c-N=NI / 2- 1- 1t \ O O00 C-N=N / - o o 2- \ O O \ C-N-NI / - o 2- O Figura 9. Los números de oxidación en las formas resonantes del azometano aparecen en la parte inferior de cada estructura. Las líneas sustituyen en este diagrama a parejas electrónicas solitarias o de enlace. Los pares de H (1 +) se han omitido. Por encima de cada especie atómica se incluye su carga formal. 1) Eansfirencia de oxlgao. Obtención de hierro metálico con monóxido de carbono a partir de un mineral de hierro. Fe203 + 3 CO + 2 Fe + 3 COZ Tres átomos de oxígeno se transfieren del óxido de hierro(II1) al monóxido de carbono. Luego el Fez03 se reduce y el CO se oxida. 2) Transferencia de electrones. Formación del cloruro de sodio. 2Na+C12 + 2NaC1 Recordemos que el NaCl es un compuesto iónico, formado por una red de iones Na' y C1-. Cada átomo de sodio ha perdido un electrón (se ha oxidado) y el cloro lo ha ganado (se ha reducido). 3) Transfmcia de hidrógeno. Isomería ceto-enol. O H II I OH I Reacciones de oxidación-reducción Desde luego, históricamente el término "oxidación" toma su nombre de los procesos en los que una sustancia gana oxígeno, sea de otra sustancia o del aire. Se dice que la especie química que toma oxígeno se ha oxidado y la que lo ha perdido se ha reducido. Más tarde el concepto se amplía. Así, a lo largo de la historia (Crosland, 1978), los términos de oxidación y reducción se identificaron con procesos en los que ocurre ya sea transferencia de oxígeno, de hidrógeno o de electrones, de acuerdo con las direcciones de transferencia de la tabla 2. En todos los casos, la transferencia se lleva a cabo entre dos especies, una que gana y otra que pierde la(s) particula(s). Por lo tanto, es fundamental entender que siempre que se presenta una oxidación hay una reducción, y viceversa. Nunca se tiene un proceso sin el otro. A continuación se presenta un ejemplo de cada uno de estos procesos. Tabla 2. Diferentes acepciones de los términos de oxidación y reducción hacia principios de este siglo. Oxidación ganancia de oxígeno pérdida de electrones pérdida de hidrógeno Reducción pérdida de oxigeno gananda de electrones ganancia de hidrógeno H H Las cetonas, con el grupo >C=O, pueden convertirse en alcoholes con una doble ligadura (llamados enoles). Ello ocurre mediante la transferencia de un átomo de hidrógeno del carbono Cz al oxígeno ligado al carbono Ci. El carbono Cz ha perdido un hidrógeno, luego se ha oxidado, y el carbono CI se ha reducido. El lector puede comprobar lo anterior mediante el cálculo de los números de oxidación por el método de Kauffman de las figuras 7 y 8. Para la argumentación que sigue, es importante destacar que el segundo ejemplo dado implica una verdadera transferencia de electrones. No obstante, hay que tener cuidado con la definición moderna de oxidación y reducción, donde lo anterior no siempre es cierto. Vamos tras ella. El método de los números de oxidación La definición actual de oxidación y reducción es: Un elemento se oxida cuando en un cambio químico incrementa su Nox. La disminución en el Nox de un átomo en un cambio químico implica que se redujo. Resulta que esta definición es perfectamente compatible con las relacionadas con pérdida o ganancia de oxígeno, hidrógeno o electrones. Para cerciorarnos de ello, se presen- 136 Educucidn Química 8[3]
PROFESORES AL D/A ~o&~uestoS como 1-, es decir: o 1+1- O 1+1- Cla + 2HBr + Br2 + 2HC1 Los Nox de cada elemento cambian así: H: 1-l- + 14- NO CAMBIA Br: 1- + 0 SEOXIDA C1: 0 4 1- SEREDUCE Esto es congruente con el hecho de que sea el Br el que pierde hidrógeno (se oxida) y el C1 el que lo gana (se reduce). 3) Aquí sólo tenemos elementos neutros o iones, por lo que es evidente de inmediato cuál gana (cobre) y cuál pierde 7 Perdonarán los lectores que despues de haber balanceado en los artículos anteriores las reacclones más bizarras, mediante la asignación de números de oxidación como se nos dio la gana, ahora volvamos a estas simplezas. Recuerdese que el motivo principal de este tercer elemento de la serie es fundamentalmente didáctico. La visión moderna del concepto de valencia aparece con la mecánica cuántica. Slater y Pauling introducen en los años treinta la teoría de enlace-valencia, en la que el concepto de orbital híbrido hace su aparición. Se presenta el diagrama polar de un híbrido sp. (zinc) electrones, misma conclusión que se obtiene del aumento o disminución de los Nox. Cu: 2+ + 0 SEREDUCE Zn: 0 4 2+ SEOXIDA En resumen, nos quedamos muy contentos, pues la nueva definición de oxidación y reducción engloba a las anteriores. De lo que hay también que percatarse es que introduce dichos conceptos en reacciones que ni involucran transferencia de oxígeno, ni de hidrógeno, ni de electrones. Veamos un ejemplo. Considérese la siguiente ecuación no balanceada: CS2 + C12 + CC4 + S2C12 Julio de 1997 137
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