Ajuste de ecuaciones redox

Llevar a cabo el ajuste de una reacción química supone encontrar los coeficientes que se colocan ante las fórmulas determinadas de cada miembro de la ecuación, ya sean reactivos o productos, con el fin de que los dos lados de la reacción química tenga igual número de átomos de cada uno de los elementos de la ecuación, e igual carga neta. En las reacciones químicas debe existir una conservación, ya sea de la masa o de la carga eléctrica, y es en ello en lo que basamos el ajuste de una ecuación química.

Algunas reacciones químicas pueden conseguir ajustarse por el método del tanteo. Pero sin embargo, en algunas otras reacciones redox, el hecho del ajuste se torna más complicado, por lo que no se puede usar el tanteo, siendo conveniente tener un método de tipo sistemático que nos haga llegar a conseguir un resultado relativamente rápido y con sentido. Este método puede ser el conocido como, método ion-electrón, también recibe el nombre de método de las semirreaccioes. Dicho método es el mayormente utilizado cuando se trata de disoluciones. Pare llevar a cabo el método, se dividen las ecuaciones redox en dos reacciones, dos semirreacciones, una de reducción y otra de oxidación; ambas semirreacciones son ajustadas por separado, seguidamente se suman, de modo que los electrones intercambiados entre ellas sean los mismos, consiguiendo finalmente una reacción global perfectamente ajustada.

Los ajustes se realizan en diferentes etapas, que analizaremos poniendo como ejemplo la reacción entre el cloruro de hierro (III) y el cloruro de estaño (II):

FeCl3 + SnCl2 → FeCl2 + SnCl4

–Primer paso: Conocer los átomos que sufren modificaciones en cuanto a su número de oxidación se refiere. Así, siguiendo esta regla para el cálculo de la oxidación identificamos que en los reactivos, FeCl3, donde el hierro tiene un número de oxidación de +3, y el cloro de -1; el otro miembro, el SnCl2, el Sn cuenta con un número de oxidación de +2 y el Cl de -1. En cuanto a los reactivos, El FeCl2, tiene unos números de oxidación de +2 y -1 relativamente, y el SnCl4 por su parte, de +4 y -1.

Como vemos, en esta reacción los átomos del cloro no sufren cambio en los números de oxidación, pero los átomos de hierro y estaño si que cambian. El hierro pasa de tener un número de oxidación de +3 a +2, en cambio el estaño pasa de +2 a +4.

–Segundo paso: Se pasa a plantear la ecuación iónica, la cual debe tener solamente los iones y/o las especies que pueden tener cambios en el número de oxidación. Así pasamos a identificar los diferentes procesos de reducción y oxidación.

En nuestro ejemplo, el paso de hierro 3+ a hierro 2+, es el proceso de reducción, y el cambio del estaño es el proceso de oxidación.

En la ecuación iónica solamente tienen que figurar los iones de hierro 3+, estaño 2+, hierro 2+ y estaño 4+. Así sabemos que el estaño 2+ se oxida a estaño +4, y por otro lado el hierro 3+ se reduce a hierro 2+.

–Tercer paso: Pasamos a dividir las semirreacciones de oxidación y reducción, ajustándolas individualmente con respecto a los átomos y los electrones o carga eléctrica.

La reacción global puede también ser dividida en dos semirreacciones diferentes que nos presentan lo que ocurre en los procesos oxidativo y reductivo respectivamente:

Oxidación: Sn2+ → Sn4+

Reducción: Fe3+ → Fe2+

Las semirreacciones se encuentran ya ajustadas en cuanto al número de átomos se refiere, pero no lo está en cuanto a las cargas.

El ajuste se realiza poniendo en cada semirreacción y en el lado que sea necesario, los electrones que hagan falta para estabilizar las cargas. En la reacción de oxidación se colocan dos electrones en el segundo miembro de la semirreacción, mientras que la reacción de reducción necesita un electrón en el primer miembro; así, de dicho modo, podremos compensar las cargas a ambos lados de la semirreacción, en consecuencia obtendremos:

Oxidación: Sn2+→ Sn4+ + 2e-

Reducción: Fe3+ + 1 e- → Fe2+

–Cuarto paso: Se pasa a escribir la ecuación iónica global por sumación de las dos semirreacciones previamente ajustadas, de tal modo que se puedan eliminar los electrones intercambiados en las mismas.

El número de electrones que se cambian en las semirreacciones debe ser igual pero encontrarse en miembros opuestos, de este modo podrán cancelarse. Existen casos en los que es necesario multiplicar una semirreacción por un número determinado para que estos electrones sean iguales. Cuando pasemos a realizar la suma de las dos semirreacciones, no deben encontrarse presentes los electrones. Quitando el número de electrones a ambos lados y sumando obtendremos:

Sn2++ 2 Fe3+ → Sn4+ + 2Fe2+

–Quinto paso: Se escribe la reacción redox de manera completa, y procedemos a comprobar que se encuentra debidamente ajustada a ambos lados.

Partiendo de la ecuación iónica ajustada, suele ser fácil completar de escribir la reacción global, añadiendo a los compuestos los elementos que no han participado en las semirreacciones. Cuando en las reacciones hay presentes oxígenos, la tarea se complica, pues si la reacción se encuentra en disolución, se suele añadir agua para terminar el ajuste, así como también las especies H+ y OH-, dependiendo del tipo de pH que tenga el medio. Es por ello que se hace necesario seguir métodos distintos si las ecuaciones se encuentran en medio básico o en medio ácido.