23.1: Reacciones Redox Directas

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El oro y la plata son metales ampliamente utilizados para hacer joyas. Una de las razones por las que estos metales se emplean para este propósito es que son muy poco reactivos. No reaccionan en contacto con la mayoría de los otros metales, por lo que es más probable que se mantengan intactos en condiciones desafiantes. ¡Nadie quiere que su pieza favorita de joyería se desmorone!

Reacciones Redox Directas

Cuando se coloca una tira de zinc metálico en una solución azul de sulfato de cobre (II) (figura a continuación), inmediatamente comienza una reacción cuando la tira de zinc comienza a oscurecerse. Si se deja en la solución por un periodo de tiempo más largo, el zinc se desintegrará gradualmente debido a la oxidación a iones de zinc. Al mismo tiempo, los iones cobre (II) de la solución se reducen a cobre metálico (ver segunda figura a continuación), lo que provoca que la solución de sulfato de cobre azul (II) se vuelva incolora.

Figura\(\PageIndex{1}\): Solución de sulfato de cobre.

Figura\(\PageIndex{2}\): Reacción de zinc metálico en solución de sulfato de cobre.

El proceso que ocurre en esta reacción redox se muestra a continuación como dos semi-reacciones separadas, que luego se pueden combinar en la reacción redox completa.

\[\begin{array}{ll} \text{Oxidation:} & \ce{Zn} \left( s \right) \rightarrow \ce{Zn^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-} \\ \text{Reduction:} & \ce{Cu^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-} \rightarrow \ce{Cu} \left( s \right) \\ \hline \text{Full Reaction:} & \ce{Zn} \left( s \right) + \ce{Cu^{2+}} \left( aq \right) \rightarrow \ce{Zn^{2+}} \left( aq \right) + \ce{Cu} \left( s \right) \end{array}\nonumber \]

¿Por qué esta reacción ocurre espontáneamente? La serie de actividades es una lista de elementos en orden descendente de reactividad. Un elemento que es mayor en la serie de actividad es capaz de desplazar un elemento que es menor en la serie en una reacción de reemplazo único. Esta serie también enumera elementos en orden de facilidad de oxidación. Los elementos en la parte superior son los más fáciles de oxidar, mientras que los de abajo son los más difíciles de oxidar. La siguiente tabla muestra las series de actividades junto con la semireacción de oxidación de cada elemento.

Serie de Actividades de Metales
Tabla\(\PageIndex{1}\): Serie de Actividades de Metales
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Element	Semi-reacción de oxidación
\ (\ PageIndex {1}\): Activity Series of Metals” style="vertical-align:middle; ">Más activo o más fácilmente oxidado.	Litio	\(\ce{Li} \left( s \right) \rightarrow \ce{Li^+} \left( aq \right) + \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Potasio	\(\ce{K} \left( s \right) \rightarrow \ce{K^+} \left( aq \right) + \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Bario	\(\ce{Ba} \left( s \right) \rightarrow \ce{Ba^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Calcio	\(\ce{Ca} \left( s \right) \rightarrow \ce{Ca^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Sodio	\(\ce{Na} \left( s \right) \rightarrow \ce{Na^+} \left( aq \right) + \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Magnesio	\(\ce{Mg} \left( s \right) \rightarrow \ce{Mg^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Aluminio	\(\ce{Al} \left( s \right) \rightarrow \ce{Al^{3+}} \left( aq \right) + 3 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Zinc	\(\ce{Zn} \left( s \right) \rightarrow \ce{Zn^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Hierro	\(\ce{Fe} \left( s \right) \rightarrow \ce{Fe^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Níquel	\(\ce{Ni} \left( s \right) \rightarrow \ce{Ni^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Estaño	\(\ce{Sn} \left( s \right) \rightarrow \ce{Sn^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Plomo	\(\ce{Pb} \left( s \right) \rightarrow \ce{Pb^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Hidrógeno	\(\ce{H_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{H^+} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Cobre	\(\ce{Cu} \left( s \right) \rightarrow \ce{Cu^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Mercurio	\(\ce{Hg} \left( l \right) \rightarrow \ce{Hg^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Plata	\(\ce{Ag} \left( s \right) \rightarrow \ce{Ag^+} \left( aq \right) + \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Serie de Actividad de Metales” style="vertical-align:middle; ">	Platino	\(\ce{Pt} \left( s \right) \rightarrow \ce{Pt^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{e^-}\)
\ (\ PageIndex {1}\): Activity Series of Metals” style="vertical-align:middle; ">Menos activos o más difíciles de oxidar.	Oro	\(\ce{Au} \left( s \right) \rightarrow \ce{Au^{3+}} \left( aq \right) + 3 \ce{e^-}\)

Observe que el zinc está listado arriba del cobre en la serie de actividad. lo que significa que el zinc se oxida más fácilmente que el cobre. Es por ello que los iones cobre (II) pueden actuar como un agente oxidante cuando se ponen en contacto con zinc metálico. Los iones de cualquier metal que esté por debajo del zinc, como el plomo o la plata, oxidarían el zinc en una reacción similar. Este tipo de reacciones se denominan reacciones redox directas porque los electrones fluyen directamente de los átomos de un metal a los cationes del otro metal. Sin embargo, no se producirá ninguna reacción si se coloca una tira de cobre metálico en una solución de iones de zinc, debido a que los iones de zinc no son capaces de oxidar el cobre. En otras palabras, tal reacción no es espontánea.

Resumen

Se da la serie de actividades de los metales.
Se describen los parámetros para las reacciones espontáneas entre metales.