Plan de Clase | Metodología Tradicional | Reacciones: Ecuación Redox

Objetivos

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es proporcionar a los alumnos una comprensión clara y detallada sobre el concepto de reacciones redox. Esto incluye la variación del número de oxidación (nox) de las sustancias involucradas y la identificación de los agentes oxidantes y reductores. Este entendimiento es esencial para que los alumnos puedan seguir y absorber los contenidos que se presentarán a lo largo de la clase, facilitando la resolución de problemas y la aplicación práctica de los conocimientos adquiridos.

Objetivos Principales

1. Comprender que la ecuación redox implica la variación del número de oxidación (nox) de las sustancias.

2. Identificar las sustancias que sufren oxidación y reducción en una reacción redox.

3. Diferenciar agentes oxidantes de agentes reductores en una ecuación redox.

Introducción

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es proporcionar a los alumnos un contexto inicial rico y detallado sobre el tema de la clase, destacando la importancia y la presencia de las reacciones redox en diversos aspectos de la vida y de la tecnología. Esto ayudará a captar el interés de los alumnos y a contextualizar el contenido que se abordará, facilitando la comprensión y la conexión con el mundo real.

Contexto

Comienza la clase explicando que las reacciones redox son fundamentales en muchos procesos naturales e industriales. Están presentes en la respiración celular, en la fotosíntesis, en la corrosión de metales, en la producción de energía en baterías e incluso en la purificación de metales. Las reacciones redox implican la transferencia de electrones entre sustancias, alterando el número de oxidación (nox) de los elementos involucrados. Este concepto es esencial para entender muchas reacciones químicas y fenómenos del día a día.

Curiosidades

¿Sabías que las reacciones redox son parte crucial del funcionamiento de las baterías que usamos en nuestros celulares y otros dispositivos electrónicos? Además, desempeñan un papel vital en la purificación del oro, donde la oxidación y reducción se utilizan para eliminar impurezas y obtener el metal puro. Estos ejemplos muestran cuán importantes son las reacciones redox en nuestra vida cotidiana y en la tecnología moderna.

Desarrollo

Duración: (60 - 70 minutos)

El propósito de esta etapa es profundizar la comprensión de los alumnos sobre las reacciones redox, proporcionándoles una base sólida en los conceptos de oxidación y reducción, número de oxidación, balanceo de ecuaciones redox e identificación de agentes oxidantes y reductores. A través de una combinación de explicaciones detalladas y ejemplos prácticos, esta sección busca garantizar que los alumnos sean capaces de aplicar estos conceptos de manera eficaz en problemas químicos y situaciones del día a día.

Temas Abordados

1. Definición de Reacciones Redox: Explica que las reacciones de oxidación-reducción (redox) implican la transferencia de electrones entre reactivos, resultando en la variación del número de oxidación (nox) de los elementos involucrados. Detalla que la oxidación es la pérdida de electrones, mientras que la reducción es la ganancia de electrones. 2. Número de Oxidación (Nox): Describe el concepto de número de oxidación como una herramienta para rastrear la transferencia de electrones. Da ejemplos de cómo determinar el nox de diferentes elementos en compuestos simples y complejos. 3. Balanceo de Ecuaciones Redox: Demuestra el proceso de balanceo de ecuaciones redox, primero por el método de oxidación y reducción y luego por el método iónico-electrónico. Proporciona ejemplos detallados, paso a paso, de cómo equilibrar ecuaciones redox. 4. Identificación de Agentes Oxidantes y Reductores: Explica que el agente oxidante es la sustancia que recibe electrones (y, por lo tanto, es reducida) y el agente reductor es la sustancia que dona electrones (y, por lo tanto, es oxidada). Da ejemplos claros para ilustrar la identificación de los agentes en diferentes reacciones redox. 5. Aplicaciones de las Reacciones Redox: Discute algunas aplicaciones prácticas de las reacciones redox, como en la industria, biología (respiración celular y fotosíntesis) y en la vida cotidiana (pilas y baterías).

Preguntas para el Aula

1. Determina el número de oxidación (nox) del cromo en el compuesto Cr2O7^2-. 2. Balancea la siguiente ecuación redox por el método iónico-electrónico: MnO4^- + Fe^2+ → Mn^2+ + Fe^3+. 3. Identifica el agente oxidante y el agente reductor en la reacción entre H2 y O2 para formar H2O.

Discusión de Preguntas

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es garantizar que los alumnos hayan comprendido correctamente los conceptos y procedimientos presentados durante la clase, ofreciendo una oportunidad para revisar y consolidar el conocimiento. A través de la discusión detallada de las respuestas y del compromiso activo de los alumnos, esta etapa busca aclarar dudas, reforzar el aprendizaje y promover la aplicación crítica de los conceptos en diferentes contextos.

Discusión

• Pregunta 1: Determina el número de oxidación (nox) del cromo en el compuesto Cr2O7^2-.

• Para determinar el nox del cromo en el ion dicromato (Cr2O7^2-), se debe recordar que el oxígeno, en general, tiene un nox de -2. Como hay siete átomos de oxígeno, el total del nox de los oxígenos es -14. La suma de los números de oxidación de los elementos en el ion debe ser igual a la carga del ion, que es -2. Por lo tanto:

• 2 * (nox del Cr) + 7 * (nox del O) = -2

• 2 * (nox del Cr) + 7 * (-2) = -2

• 2 * (nox del Cr) - 14 = -2

• 2 * (nox del Cr) = 12

• nox del Cr = 12 / 2 = +6

• Por lo tanto, el número de oxidación del cromo en el ion Cr2O7^2- es +6.

• Pregunta 2: Balancea la siguiente ecuación redox por el método iónico-electrónico: MnO4^- + Fe^2+ → Mn^2+ + Fe^3+.

• Paso 1: Escribe las semi-equiparaciones de oxidación y reducción:

• Oxidación: Fe^2+ → Fe^3+ + e^-

• Reducción: MnO4^- + 8H^+ + 5e^- → Mn^2+ + 4H2O

• Paso 2: Balancea los electrones en las semi-equiparaciones:

• Oxidación: Fe^2+ → Fe^3+ + e^- (multiplicar por 5)

• 5Fe^2+ → 5Fe^3+ + 5e^-

• Reducción: MnO4^- + 8H^+ + 5e^- → Mn^2+ + 4H2O

• Paso 3: Suma las semi-equiparaciones:

• 5Fe^2+ + MnO4^- + 8H^+ → 5Fe^3+ + Mn^2+ + 4H2O

• La ecuación balanceada es: 5Fe^2+ + MnO4^- + 8H^+ → 5Fe^3+ + Mn^2+ + 4H2O.

• Pregunta 3: Identifica el agente oxidante y el agente reductor en la reacción entre H2 y O2 para formar H2O.

• En la reacción 2H2 + O2 → 2H2O, el hidrógeno es oxidado y el oxígeno es reducido. Por lo tanto:

• Agente oxidante: O2 (acepta electrones y es reducido)

• Agente reductor: H2 (dona electrones y es oxidado)

Compromiso de los Estudiantes

1. ¿Cuáles son los pasos esenciales para determinar el número de oxidación (nox) en un compuesto? 2. ¿Por qué es importante balancear las ecuaciones redox? ¿Qué podría suceder si esto no se hace correctamente? 3. ¿Cómo puedes identificar rápidamente el agente oxidante y el agente reductor en una reacción redox? 4. ¿Puedes pensar en más ejemplos del día a día donde ocurren reacciones redox? Comparte con la clase. 5. ¿Cómo se aplican las reacciones redox en la industria? Da ejemplos específicos.

Conclusión

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es revisar y consolidar los conceptos presentados durante la clase, asegurando que los alumnos comprendan la importancia y la aplicación de las reacciones redox. Esta sección también busca conectar el contenido teórico con ejemplos prácticos, reforzando la relevancia del estudio para la vida cotidiana y para diversas áreas de la ciencia y de la tecnología.

Resumen

• Las reacciones redox implican la transferencia de electrones entre reactivos, resultando en la variación del número de oxidación (nox) de los elementos involucrados.
• La oxidación es la pérdida de electrones, mientras que la reducción es la ganancia de electrones.
• El número de oxidación (nox) es una herramienta para rastrear la transferencia de electrones.
• El agente oxidante es la sustancia que recibe electrones y es reducida; el agente reductor es la sustancia que dona electrones y es oxidada.
• El balanceo de ecuaciones redox puede hacerse por el método de oxidación y reducción o por el método iónico-electrónico.
• Las aplicaciones de las reacciones redox incluyen la respiración celular, fotosíntesis, corrosión de metales, baterías y purificación de metales.

La clase conectó la teoría con la práctica al demostrar cómo las reacciones redox son esenciales en procesos naturales e industriales, ejemplificando desde la respiración celular hasta el funcionamiento de baterías y la purificación de metales, facilitando la comprensión de los alumnos sobre la aplicación práctica de estos conceptos en el día a día.

El estudio de las reacciones redox es fundamental para entender muchos fenómenos cotidianos y procesos industriales. Por ejemplo, la corrosión de metales puede evitarse o controlarse al comprender estas reacciones, y la eficiencia de las baterías que usamos diariamente también depende de este conocimiento. Además, procesos biológicos vitales, como la respiración celular y la fotosíntesis, se basan en reacciones redox.