Concepto, Balanceo y Electroquímica

Las reacciones de oxidación-reducción (redox) son aquellas en las que ocurre una transferencia de electrones entre las especies químicas. Esto provoca un cambio en el número de oxidación de los átomos.

Oxidación: Es la pérdida de electrones. La especie que se oxida aumenta su número de oxidación y se denomina agente reductor.
Reducción: Es la ganancia de electrones. La especie que se reduce disminuye su número de oxidación y se denomina agente oxidante.

Para que una ecuación represente correctamente una reacción, debe cumplir con la Ley de Conservación de la Masa, lo que se logra mediante el balanceo de la ecuación.

Ajuste de Reacciones por el Método del Ion-Electrón

Este método es el más sistemático y permite balancear reacciones complejas, especialmente en disolución acuosa.

Se escribe la ecuación en forma iónica y se divide en dos semirreacciones (oxidación y reducción).
Se balancea la masa de cada semirreacción:
- Primero, los átomos distintos de H y O.
- Luego, los átomos de O añadiendo moléculas de H₂O.
- Finalmente, los átomos de H añadiendo protones (H⁺) si el medio es ácido, o iones hidroxilo (OH⁻) y agua si es básico.
Se balancea la carga eléctrica en cada semirreacción añadiendo electrones (e⁻).
Se iguala el número de electrones transferidos en ambas semirreacciones multiplicándolas por los coeficientes necesarios.
Se suman las semirreacciones y se simplifica para obtener la ecuación iónica neta ajustada.

Electroquímica: Pilas y Electrólisis

La electroquímica es la rama de la química que estudia la relación entre la energía eléctrica y las reacciones químicas.

Pilas Galvánicas (o Voltaicas): Son dispositivos que aprovechan una reacción redox espontánea ($\Delta G < 0$) para generar una corriente eléctrica. El potencial de una pila se calcula como $E_{\text{pila}} = E_{\text{cátodo}} - E_{\text{ánodo}}$. Si $E_{\text{pila}} > 0$, la reacción es espontánea.
Electrólisis: Es el proceso inverso. Se utiliza energía eléctrica para forzar una reacción redox no espontánea ($\Delta G > 0$). Las Leyes de Faraday cuantifican la relación entre la cantidad de carga eléctrica que circula y la cantidad de sustancia que se descompone o deposita en los electrodos.

Esquema de una Pila de Daniell mostrando las dos semiceldas (Zinc y Cobre), el puente salino, el voltímetro y el flujo de electrones del ánodo de Zinc al cátodo de Cobre.

Potenciales de Electrodo y Ecuación de Nernst

El potencial de electrodo mide la tendencia de un par redox a reducirse. Por convenio, se tabulan los potenciales estándar de reducción ($E^o$), que nos permiten predecir la espontaneidad de una reacción. Una reacción será espontánea si la especie con mayor $E^o$ se reduce y la de menor $E^o$ se oxida.

La ecuación de Nernst permite calcular el potencial de electrodo en condiciones no estándar (diferentes concentraciones):

$$ E = E^o - \frac{RT}{nF} \ln Q $$

Reacciones de Oxidación-Reducción

Recursos Adicionales