Práctic a 15. Equilibrios de óxido-reducción óxido-reducción RESULTADOS
Color inicial de la disolución de NH4VO3 10% m/v en medio ácido: Amarillo Anota en Tablas 2 y 3 tus 3 tus observaciones acerca de lo que sucede Tabla 2. Al 2. Al agregar cinc metálico Color inici al de la disolución
Especie de vanadio en disolución acuosa
Estado de oxidación del vanadio
Después de agregar cinc metálico Color
Especie de vanadio presente en la disolución
Estado de oxidación del vanadio
Amarillo
VO3-
5+
Azul
VO2+
4+
Azul
VO2+
4+
Verde (pizarrón)
V3+
3+
Verde
V3+
3+
Morado
V2+
2+
Morado
V2+
2+
Gris
V0
0
Tabla 3. Al 3. Al agregar disolución de KMnO4 Color inic ial de la disolución
Especie de vanadio en disolución acuosa
Estado de oxidación del vanadio
Amarillo
VO3-
Azul
Después de agregar K MnO4 Color
Especie de vanadio presente en la disolución
Estado de oxidación del vanadio
5+
Naranja
VO3-
5+
VO2+
4+
Amarillo
VO3-
5+
Verde
V3+
3+
Azul
VO2+
4+
Morado
V2+
2+
Verde
V3+
3+
CUESTIONARIO
Para responder puedes ayudarte de la información de la Tabla 1. 1-. Escribe la ecuación química balanceada que representa la reacción rédox que da lugar a la formación d e la especie color azul. Ecuación química balanceada: 2VO3- (ac) + Zn (s) + 8H 3O+ (ac)
Zn2+ (ac) + 2VO2+ (ac) + 12H2O (l)
↔
2-. Escribe la ecuación química balanceada que representa la reacción rédox que da lugar a la formación d e la especie color verde. Ecuación química balanceada:
Zn (s) + 2VO2+ (ac) + 4H3O+ (ac)
Zn2+ (ac) + 2V3+ (ac) + 6H2O (l)
↔
3-. Escribe la ecuación química balanceada que representa la reacción rédox que da lugar a la formación d e la especie color morado. Ecuación química balanceada: Zn (s) + 2V3+ (ac)
Zn2+ (ac) + 2V2+ (ac)
↔
4-. Coloca sobre una escala de potencial a todos los pares rédox presentes en los experimentos realizados: Ecuación de potencial: Mg2+ -2.37
V2+
Zn2+
-1.13
-0.77
V0
Reductores Mg
←
V3+ -0.26
Zn
H+ 0
V2+
VO2+ 0.34
1
V3+
H2
VO3-
VO2+
MnO41.51
Oxidantes
→
Eº
Mn2+
5-¿Por qué para la obtención de la última especie de vanadio se utilizó magnesio? Porque no es una reacción realmente espontánea con el zinc, ya que el par rédox V2+/ V0 tiene un potencial de reducción menor a éste, y al utilizar m agnesio, el cual es un reductor más fuerte, se produce una reacción espontánea esta vez. 6-. Escribe la ecuación química balanceada que representa la reacción que ocurre entre el permanganato y de cada una de las especies de vanadio con las que reaccionó en el ultimo experimento Ecuación química 1: V
V(II)
2MnO4- (ac) + 5V0 (ac) + 16H+ (ac)
Ecuación químic a 2: V(II)
V(III)
MnO4- (ac) + 5V2+ (ac) + 8H+ (ac)
Ecuación químic a 3: V(III)
2Mn2+ (ac) + 5V2+ (ac) +8H2O (l)
↔
Mn2+ (ac) + 5V3+ (ac) +4H2O (l)
↔
V(IV)
MnO4- (ac) + 5V3+ (ac) + H20 (l) Mn2+ (ac) + 5VO2+ (ac) +2H+ (ac)
Ecuación químic a 4: V(IV)
V(V)
MnO4- (ac) + 5VO2+ (ac) + 6H20 (l) Mn2+ (ac) + 5VO3- (ac) +12H+ (ac)
7-. ¿Cuál de todos los reactivos empleados es la especie más oxidante? El permanganato de potasio (KMnO4), el cual gana 5 electrones al cambiar su número de oxidación de VII a II en las reacciones realizadas.
8-. ¿Cuál de todos los reactivos empleados es la especie más reductora? El magnesio, el cual cedió dos electrones en las reacciones realizadas.
9-. ¿Cuál de las especies de vanadio es la más oxidante y cuál es la más reductora, de las incluidas en la Tabla 1? La más oxidante es el Vanadio(V) (presente en ión vanadato VO 3) y la más reductora, el Vanadio(II) (sin contar la especie vanadio elemental).
PREGUNTA FINAL
¿Qué cambios de estado de oxidación y de color se observan en la mezcla de vanadato de amonio con cinc metálico en medio ácido? En la disolución inicial hay un color am arillo pálido que indica la presencia del ión vanadato (VO3-). Tras añadir el zinc, y observar la formación de burbujas en la disolución, se observa una coloración que pasa por verde pálido hasta azul, lo cual evidencia la presencia del ión vanadilo (VO 2+ ) al haber perdido electrones el ión inicial en el proceso de reducción. Al continuar agitando el tubo de ensaye, se llega a un color verde pizarrón característico del ión V3+ . Estas tres reacciones se sucitaron en poco tiempo de agitamiento, sin embargo, para lograr un color morado típico del ión V2+, fue necesario agitar durante un gran lapso de tiempo para hacer que reaccione la mayor cantidad de zinc, tomando en cuenta que cada vez las reacciones son menos cuantitativas al encontrarse cada vez más cerca en la escala de potencial de reducción. Al añadir magnesio a la disolución de color morado, el cual es un reductor más potente, se llegó a un color grisáceo, lo cual sólo se muestra al poseer vanadio elemental. En la segunda etapa del experimento, referente a la adición de permanganato, estamos haciendo el proceso inverso, al utilizar una sustancia que actúa como fuerte oxidante, para tomar los electrones que habían sido donados por el zinc y revertir los cambios de estado de oxidación. Cabe mencionar que las reacciones químicas comprendidas en esta parte fueron más rápidas en lo que concierne a las disoluciones verde y morado. Finalmente, en el caso de la disolución que ya era amarillo pálido, se puede observar la aparición de un color naranja debido a que el exceso de permanganato origina la precipitación de óxido de vanadio(v) (V2O5). REFERENCIAS
Chang, R. (2010) Química. Estados Unidos: McGraw Hill, p.712-714.
