Ciencia y espacio
Reacciones químicas y química orgánica · 2.º de Bachillerato
Reacciones redox y química orgánica
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Objetivo
Al terminar sabrás ajustar reacciones redox, calcular el potencial de una pila y la masa depositada en una electrólisis, y reconocer los tipos de reacciones orgánicas y de polímeros.
En pocas palabras (lectura fácil)
Para madres, padres y tutores (1 minuto)
Explicación
En una reacción redox se transfieren electrones. La especie que se oxida pierde electrones (su número de oxidación aumenta) y es el reductor; la que se reduce gana electrones (su número de oxidación disminuye) y es el oxidante. Se ajustan por el método del ion-electrón, separando semirreacciones.
En una pila galvánica una reacción espontánea produce corriente. En el ánodo ocurre la oxidación y en el cátodo, la reducción. La fuerza electromotriz estándar es E° = E°(cátodo) - E°(ánodo); si E° > 0, la reacción es espontánea, porque ΔG° = -n · F · E° es negativo.
En la electrólisis la corriente eléctrica fuerza una reacción no espontánea. Según las leyes de Faraday, la cantidad de sustancia depositada es proporcional a la carga: Q = I · t y los moles de electrones son Q / F, con F = 96.485 C/mol.
En química orgánica destacan las reacciones de sustitución (un átomo se cambia por otro), adición (a dobles o triples enlaces), eliminación (se forma un enlace múltiple), condensación (dos moléculas se unen liberando otra pequeña, como agua; por ejemplo, la esterificación) y combustión. Los isómeros tienen la misma fórmula molecular y distinta estructura.
Los polímeros son macromoléculas formadas por unidades repetidas (monómeros). Los de adición se forman al abrir dobles enlaces sin perder átomos (polietileno, PVC); los de condensación liberan una molécula pequeña en cada unión (nailon, PET). Su uso responsable y su reciclaje son clave para la sostenibilidad.
Idea clave: Oxidarse es perder electrones y reducirse es ganarlos; siempre ocurren a la vez, y el potencial E° decide si el proceso es espontáneo.
Ejemplo resuelto: Una pila está formada por Zn | Zn^2+ (1 M) || Cu^2+ (1 M) | Cu. Datos: E°(Zn^2+/Zn) = -0,76 V; E°(Cu^2+/Cu) = +0,34 V. Identifica los electrodos y calcula E°.
- Paso 1 El par con mayor potencial de reducción (Cu^2+/Cu) se reduce: es el cátodo.
- Paso 2 El zinc se oxida: Zn → Zn^2+ + 2 e-. Es el ánodo (polo negativo).
- Paso 3 Reducción en el cátodo: Cu^2+ + 2 e- → Cu.
- Paso 4 Reacción global: Zn + Cu^2+ → Zn^2+ + Cu.
- Paso 5 E° = E°(cátodo) - E°(ánodo) = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V.
Resultado: Ánodo de Zn, cátodo de Cu y E° = 1,10 V (reacción espontánea).
Resumen
- Oxidación: pérdida de electrones; reducción: ganancia. El oxidante se reduce y el reductor se oxida.
- Pila: ánodo (oxidación) y cátodo (reducción); E° = E°cátodo - E°ánodo.
- Electrólisis: Q = I · t; moles de e- = Q / F.
- Reacciones orgánicas: sustitución, adición, eliminación, condensación y combustión.
- Polímeros de adición y de condensación; importancia del reciclaje.
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