¿Cuáles de las siguientes reacciones corresponden con procesos de oxidación-reducción?. Identifica en cada caso el oxidante y el reductor, la especie formada por oxidación y la obtenida por reducción. Escribe las semirreacciones de oxidación y reducción.
a) 2 Ca3(PO4)2 + 10 C + 6 SiO2 → P4 + 10 CO + 6 CaSiO3
b) CaCO3 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
c) 2 NaClO3 + Br2 → NaBrO3 + Cl2
Para determinar si cada reacción es un proceso de oxidación-reducción y identificar los oxidantes, reductores, especies formadas por oxidación y especies formadas por reducción, primero evaluaremos el número de oxidación de cada elemento en las sustancias involucradas en cada reacción.
a) 2 Ca3(PO4)2 + 10 C + 6 SiO2 → P4 + 10 CO + 6 CaSiO3:
– El fósforo experimenta una reducción ya que su número de oxidación disminuye de \( +5 \) a \( 0 \) (de \( PO_4^{3-} \) a \( P_4 \)). Por lo tanto, el fósforo actúa como oxidante.
– El carbono se oxida ya que su número de oxidación aumenta de \( 0 \) a \( +2 \) (de \( C \) a \( CO \)). Por lo tanto, el carbono actúa como reductor.
Las semirreacciones de oxidación y reducción son:
– Oxidación: \( C \rightarrow CO \)
– Reducción: \( PO_4^{3-} \rightarrow P_4 \)
b) CaCO3 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O:
– El carbono en el \( \text{CaCO}_3 \) tiene un número de oxidación de \( +4 \) y en \( \text{CO}_2 \) tiene un número de oxidación de \( +4 \). No hay cambio en el número de oxidación del carbono, por lo tanto, no está experimentando oxidación ni reducción.
– El oxígeno en el \( \text{HNO}_3 \) tiene un número de oxidación de \( -2 \) y en \( \text{NO}_3^- \) tiene un número de oxidación de \( -2 \). No hay cambio en el número de oxidación del oxígeno, por lo tanto, no está experimentando oxidación ni reducción.
– El calcio en el \( \text{CaCO}_3 \) tiene un número de oxidación de \( +2 \) y en \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) tiene un número de oxidación de \( +2 \). No hay cambio en el número de oxidación del calcio, por lo tanto, no está experimentando oxidación ni reducción.
– El hidrógeno en el \( \text{HNO}_3 \) tiene un número de oxidación de \( +1 \) y en \( \text{H}_2\text{O} \) tiene un número de oxidación de \( +1 \). No hay cambio en el número de oxidación del hidrógeno, por lo tanto, no está experimentando oxidación ni reducción.
– El nitrógeno en el \( \text{HNO}_3 \) tiene un número de oxidación de \( +5 \) y en \( \text{NO}_3^- \) tiene un número de oxidación de \( +5 \). No hay cambio en el número de oxidación del nitrógeno, por lo tanto, no está experimentando oxidación ni reducción, sino más bien una reacción ácido-base o una reacción de formación de productos sin cambios en los estados de oxidación.
c) 2 NaClO3 + Br2 → NaBrO3 + Cl2:
– El cloro se reduce ya que su número de oxidación disminuye de \( +5 \) a \( 0 \) (de \( ClO_3^- \) a \( Cl_2 \)). Por lo tanto, el cloro actúa como oxidante.
– El bromo se oxida ya que su número de oxidación aumenta de \( 0 \) a \( +5 \) (de \( Br_2 \) a \( BrO_3^- \)). Por lo tanto, el bromo actúa como reductor.
Las semirreacciones de oxidación y reducción son:
– Oxidación: \( Br_2 \rightarrow BrO_3^- \)
– Reducción: \( ClO_3^- \rightarrow Cl_2 \)