Oxidación y reducción
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Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y
Eduardo Reciulschi. Responsable disciplinar:
Silvia Blaustein. Área disciplinar:
Química. Temática: Cambio químico:
reacciones de óxido-reducción. Nivel:
Secundario, ciclo básico. Secuencia didáctica
elaborada por Educ.ar. |
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Propósitos generales
• Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.• Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
• Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
Bajo ciertas condiciones, la materia puede experimentar cambios o transformaciones químicas, convirtiéndose así en sustancias diferentes. Tomemos como ejemplo algunos procesos que ocurren en nuestro entorno o que se desarrollan a escala industrial: la formación de herrumbre en una reja de hierro (corrosión), la combustión del gas natural al encender una hornalla, la producción industrial de algunos metales como hierro o níquel, el funcionamiento de una pila o batería. Consideremos también la oxidación de la glucosa (C6H12O6) en presencia de oxígeno (O2) para dar dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y energía (ciclo de Krebs y cadena respiratoria), una reacción que tiene lugar en la mayoría de los seres vivos.
El común denominador de todas estas reacciones es que ocurre una transferencia de electrones entre especies químicas: una especie cede electrones (se oxida), otra especie gana dichos electrones (se reduce). En consecuencia, la especie que se oxida aumenta el estado o número de oxidación, mientras que la especie que se reduce disminuye su número de oxidación.
Un ejemplo sencillo es la reacción que tiene lugar cuando se pone en contacto una solución que contiene iones Cu2+ con una lámina de zinc: los iones Cu2+ se reducen a Cu metálico (disminuyendo su número de oxidación) y el zinc metálico se oxida formando iones Zn2+ (incrementa su número de oxidación):
Cu2+ (ac) + Zn° (s) → Cu° (s) + Zn2+ (ac)
La especie que se oxida (Zn°) es el agente reductor, mientras que la especie que se reduce (los cationes Cu2+) es el agente oxidante.
Objetivos de las actividades
Que los alumnos:
Actividad 1. Reacciones redox en el laboratorio
En esta actividad, el trabajo experimental permitirá visualizar transformaciones de la materia. Para ello es importante observar, describir y registrar el estado inicial y el estado final de los materiales con los que trabajarán.
Antes de mezclar los reactivos, tomen fotos que les permitan apreciar el estado inicial de estos. Para ello utilicen la cámara de sus netbooks. Luego de un cierto tiempo verán que no hay más cambios en sus sistemas, entonces, vuelvan a tomar imágenes que registren el estado final. Para describir los materiales y sus cambios empleen el procesador de textos de sus equipos portátiles.
Zinc-sulfato de cobre (II)
a) Observen, describan y registren el aspecto de una lámina de zinc.
b) Observen, describan y registren el aspecto de una solución acuosa de sulfato de cobre (concentración aproximada: 0,1 M).
c) Mezclen ambos reactivos en un tubo de ensayo o recipiente transparente. Asegúrense de que la lámina de zinc quede completamente cubierta con la solución.
d) Observen, describan y registren los cambios.
Hierro-sulfato de cobre (II)
a) Observen, describan y registren el aspecto de un clavo de hierro.
b) Observen, describan y registren el aspecto de una solución acuosa de sulfato de cobre (concentración aproximada: 0,1 M).
c) Mezclen ambos reactivos en un tubo de ensayo o recipiente transparente. El clavo de hierro puede quedar parcialmente cubierto con la solución.
d) Observen, describan y registren los cambios.
Zinc-ácido clorhídrico
a) Observen, describan y registren el aspecto de una lámina de zinc.
b) Observen, describan y registren el aspecto de una solución acuosa de ácido clorhídrico (concentración aproximada: 0,1 M).
c) Mezclen ambos reactivos en un tubo de ensayo o recipiente transparente. Asegúrense de que la lámina de zinc quede completamente cubierta con la solución.
d) Observen, describan y registren los cambios.
Actividad 2. Empleando el lenguaje de la química
Las fórmulas y las ecuaciones químicas forman parte del lenguaje que emplea la ciencia para representar las transformaciones de la materia.
La siguiente tabla muestra las especies que han intervenido en las reacciones de la actividad 1.
a) En función de los cambios observados, y teniendo en cuenta el número de oxidación, identifiquen los reactivos y productos de cada reacción y escriban la ecuación química.
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Reacción |
Especies químicas |
Reactivos |
Productos |
Reacción |
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1 |
Cu°, Zn°, Cu2+, Zn2+ |
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2 |
Fe°, Cu2+, Fe2+, Cu° |
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3 |
Zn°, Zn2+, H3O+, H2 |
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b) Usen el procesador de textos de sus equipos portátiles, para copiar la tabla y agregarle dos columnas para identificar las especies que actúan como agente oxidante y reductor en cada reacción.
Actividad 3. De cierre o integración
Trabajen en pequeños grupos de tres o cuatro alumnos y utilicen el programa PowerPoint o Impress de sus equipos portátiles para realizar una presentación de los resultados de las actividades 1 y 2 conjuntamente. También pueden presentarlos en la plataforma Squeak como trabajo en grupo.