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Química 05
2025
IDOYAGA
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QUÍMICA 05 CBC
CÁTEDRA IDOYAGA
5.
La siguiente reacción es usada principalmente en la medicina veterinaria para obtener bromuro de potasio que actúa como anticonvulsivo. $$\mathrm{KBrO}_{3(a c)}+\mathrm{KI}_{(s)}+\mathrm{HBr}_{(a c)} \rightarrow \mathrm{KBr}_{(s)}+I_{2_{(g)}}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(l)}$$
a) Balancear la ecuación empleando el método del ion-electrón
a) Balancear la ecuación empleando el método del ion-electrón
Respuesta
Para balancear las ecuaciones redox vamos a usar el método del ion-electrón (o método de las semirreacciones). Ya lo vimos en el curso, pero acordate que este método implica dividir la reacción en dos semirreacciones: una de oxidación y una de reducción, para balancearlas por separado y finalmente combinarlas e informar el resultado final. Si tenés dudas de esto podes ver los videos. ¡Empecemos!
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$\mathrm{KBrO}_{3(a c)}+\mathrm{KI}_{(s)}+\mathrm{HBr}_{(a c)} \rightarrow \mathrm{KBr}_{(s)}+I_{2_{(g)}}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(l)}$
Vamos a resolver paso a paso cómo te expliqué en el video:
1. Anotar los números de oxidación sobre cada elemento en la ecuación química.
$\overset{+1}{\mathrm{K}}\overset{+5}{\mathrm{Br}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_{3(a c)} + \overset{+1}{\mathrm{K}}\overset{-1}{\mathrm{I}}_{(s)} + \overset{+1}{\mathrm{H}}\overset{-1}{\mathrm{Br}}_{(a c)} \rightarrow \overset{+1}{\mathrm{K}}\overset{-1}{\mathrm{Br}}_{(s)} + \overset{0}{\mathrm{I}}_{2_{(g)}} + \overset{+1}{\mathrm{H}}_{2}\overset{-2}{\mathrm{O}}_{(l)}$
· En $\mathrm{KBrO}_3$: K es +1 (metal alcalino), O es -2 (excepto en peróxidos). Para que el compuesto sea neutro, el Br debe ser +5 ($+1 + \text{Br} + 3(-2) = 0 \Rightarrow \text{Br} = +5$).
· En $\mathrm{KI}$: K es +1, I es -1.
· En $\mathrm{HBr}$: H es +1, Br es -1.
· En $\mathrm{KBr}$: K es +1, Br es -1.
· En $I_2$: El Yodo está en su forma elemental, por lo que su número de oxidación es 0.
·En $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$: H es +1, O es -2.
2. Identificar las especies que se oxidan y las que se reducen.
El Bromo (Br) cambia su número de oxidación de +5 (en $\mathrm{KBrO}_3$) a -1 (en $\mathrm{KBr}$). Como el número de oxidación disminuye, el Bromo se reduce.
El Yodo (I) cambia su número de oxidación de -1 (en $\mathrm{KI}$) a 0 (en $I_2$). Como el número de oxidación aumenta, el Yodo se oxida.
(Los iones $\mathrm{K}^{+}$ y $\mathrm{H}^{+}$ y $\mathrm{Br}^{-}$ del $\mathrm{HBr}$ no cambian sus números de oxidación)
3. Escribir y balancear las semirreacciones de oxidación y reducción.
💡La reacción ocurre en medio ácido debido a la presencia de $\mathrm{HBr}_{(ac)}$.
Semirreacción de Oxidación:
$\mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{I}_2$
1. Balancear átomos diferentes de O y H: Hay 1 átomo de I a la izquierda y 2 átomos de I a la derecha. Para balancear los átomos, colocamos un coeficiente de 2 delante del $\mathrm{I}^{-}$ a la izquierda:
$2\mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{I}_2$
2. Balancear átomos de H y O: No aplica en esta semirreacción.
3. Balancear carga: La carga total a la izquierda es $2 \cdot (-1) = -2$. La carga total a la derecha es 0. Para balancear la carga, añadimos electrones (e⁻) al lado más positivo (el lado derecho). Añadimos 2e⁻ a la derecha:
$2\mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{I}_2 + 2\mathrm{e}^{-}$
(Esta es la semirreacción de oxidación balanceada)
Semirreacción de Reducción:
$\mathrm{BrO}_3^{-} \rightarrow \mathrm{Br}^{-}$
1. Balancear átomos diferentes de O y H: Los átomos de Br ya están balanceados (1 Br a cada lado).
2. Balancear átomos de O: Hay 3 átomos de O a la izquierda y 0 a la derecha. Para balancear los átomos de O en medio ácido, añadimos moléculas de agua ($\mathrm{H}_2\mathrm{O}$) al lado deficiente en O. Añadimos 3 $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ a la derecha:
$\mathrm{BrO}_3^{-} \rightarrow \mathrm{Br}^{-} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
3. Balancear átomos de H: Hay $3 \cdot 2 = 6$ átomos de H a la derecha y 0 a la izquierda. Para balancear los átomos de H en medio ácido, añadimos iones $\mathrm{H}^{+}$ al lado deficiente en H. Añadimos 6 $\mathrm{H}^{+}$ a la izquierda:
$\mathrm{BrO}_3^{-} + 6\mathrm{H}^{+} \rightarrow \mathrm{Br}^{-} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
4. Balancear carga: La carga total a la izquierda es $(-1) + 6(+1) = +5$. La carga total a la derecha es $(-1) + 0 = -1$. Para balancear la carga, añadimos electrones (e⁻) al lado más positivo (el lado izquierdo). Añadimos $5 - (-1) = 6$ electrones a la izquierda:
$\mathrm{BrO}_3^{-} + 6\mathrm{H}^{+} + 6\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Br}^{-} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
(Esta es la semirreacción de reducción balanceada)
5. Igualar el número de electrones transferidos en ambas semirreacciones.
$2\mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{I}_2 + 2\mathrm{e}^{-}$ (libera 2 electrones)
$\mathrm{BrO}_3^{-} + 6\mathrm{H}^{+} + 6\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Br}^{-} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ (consume 6 electrones)
Para igualar el número de electrones multiplicamos la semirreacción de oxidación por 3:
$3 \cdot (2\mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{I}_2 + 2\mathrm{e}^{-})$
$6\mathrm{I}^{-} \rightarrow 3\mathrm{I}_2 + 6\mathrm{e}^{-}$
De esta forma la semirreacción de reducción y y la de oxidación quedan con el mismo número de electrones.
6. Sumar las semirreacciones balanceadas y simplificar.
Sumamos las dos semirreacciones que hemos balanceado y multiplicado:
$6\mathrm{I}^{-} \rightarrow 3\mathrm{I}_2 + 6\mathrm{e}^{-}$
$\mathrm{BrO}_3^{-} + 6\mathrm{H}^{+} + 6\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Br}^{-} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
__________________________________________________________________
$6\mathrm{I}^{-} + \mathrm{BrO}_3^{-} + 6\mathrm{H}^{+} + 6\mathrm{e}^{-} \rightarrow 3\mathrm{I}_2 + \mathrm{Br}^{-} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O} + 6\mathrm{e}^{-}$
Ahora, cancelamos los electrones (6e⁻) que aparecen en ambos lados de la ecuación combinada:
$6\mathrm{I}^{-} + \mathrm{BrO}_3^{-} + 6\mathrm{H}^{+} \rightarrow 3\mathrm{I}_2 + \mathrm{Br}^{-} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
7. Recombinar los iones para formar los compuestos originales.
Los $6\mathrm{I}^{-}$ provienen de $6\mathrm{KI}$.
El $\mathrm{BrO}_3^{-}$ proviene de $1\mathrm{KBrO}_3$.
Los $6\mathrm{H}^{+}$ provienen de $6\mathrm{HBr}$.
El $\mathrm{Br}^{-}$ producido se combina con un $\mathrm{K}^{+}$ para formar $\mathrm{KBr}$.
Los $3\mathrm{I}_2$ y $3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ ya están en su forma molecular.
Considerando los iones que no cambiaron su estado de oxidación:
-> Reactivos:
$1\mathrm{KBrO}_3$ aporta $1\mathrm{K}^{+}$ y $1\mathrm{BrO}_3^{-}$
$6\mathrm{KI}$ aporta $6\mathrm{K}^{+}$ y $6\mathrm{I}^{-}$
$6\mathrm{HBr}$ aporta $6\mathrm{H}^{+}$ y $6\mathrm{Br}^{-}$ (estos $\mathrm{Br}^{-}$ son espectadores)
Total de $\mathrm{K}^{+}$ en reactivos: $1 + 6 = 7\mathrm{K}^{+}$
Total de $\mathrm{Br}^{-}$ en reactivos: $6\mathrm{Br}^{-}$
-> Productos:
Se forma $1\mathrm{Br}^{-}$ (de la reducción). Este se combina con $1\mathrm{K}^{+}$ para formar $1\mathrm{KBr}$.
Los $6\mathrm{K}^{+}$ restantes (de los 7 totales) se combinan con los $6\mathrm{Br}^{-}$ espectadores (del $\mathrm{HBr}$) para formar $6\mathrm{KBr}$.
Por lo tanto, el total de $\mathrm{KBr}$ formado es $1\mathrm{KBr} + 6 \mathrm{KBr} = 7 \mathrm{KBr}$.
✅ Reacción Balanceada Final:
$\mathrm{KBrO}_{3(a c)}+6\mathrm{KI}_{(s)}+6\mathrm{HBr}_{(a c)} \rightarrow 7\mathrm{KBr}_{(s)}+3I_{2_{(g)}}+3\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(l)}$
Verificación del Balanceo:
* Átomos de Potasio (K):
* En los reactivos: $1 + 6 = 7$ átomos
* En los productos: $7 \cdot 1 = 7$ átomos
* (Balanceado)
* Átomos de Bromo (Br):
* En los reactivos: $1 + 6 = 7$ átomos
* En los productos: $7 \cdot 1 = 7$ átomos
* (Balanceado)
* Átomos de Oxígeno (O):
* En los reactivos: 3 átomos
* En los productos: $3 \cdot 1 = 3$ átomos
* (Balanceado)
* Átomos de Yodo (I):
* En los reactivos: 6 átomos
* En los productos: $3 \cdot 2 = 6$ átomos
* (Balanceado)
* Átomos de Hidrógeno (H):
* En los reactivos: 6 átomos
* En los productos: $3 \cdot 2 = 6$ átomos
* (Balanceado)
* Carga neta:
* En los reactivos: $0 + 0 + 0 = 0$
* En los productos: $0 + 0 + 0 = 0$
* (Balanceado)
La ecuación está correctamente balanceada.
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