(Originais Teachy 2023) - Pregunta Muy difícil de Química

Para determinar el número de oxidación (NOx) del zinc y del cobre, es necesario entender que el NOx es una indicación del estado de oxidación de un elemento, es decir, el grado de pérdida o ganancia de electrones que experimenta un átomo. En la semirreacción de reducción del ion zinc (Zn2+ + 2e- -> Zn), el ion Zn2+ se reduce a Zn neutro, lo que significa que gana dos electrones. Dado que el ion Zn2+ ya tiene una carga positiva de 2+ y gana dos electrones (cada uno con carga -1), el NOx del zinc en la semirreacción de reducción es +2. En la semirreacción de reducción del ion cobre (Cu2+ + 2e- -> Cu), el ion Cu2+ se reduce a Cu neutro, también ganando dos electrones. Por lo tanto, el NOx del cobre en la semirreacción de reducción es +2. Esto se puede justificar aplicando la Ley de Faraday, que establece la relación entre la cantidad de sustancia transformada en una reacción electroquímica y la cantidad de electricidad que pasa por la célula. Dado que la estequiometría de las semirreacciones es 2:2 para zinc y cobre, respectivamente, y la carga de los iones zinc y cobre antes de la reducción es la misma (2+), el NOx de estos elementos no se altera durante la reacción. Además, la termodinámica de la electroquímica está regida por los potenciales estándar de electrodo (E⁰), que indican la tendencia de un electrodo a ganar o perder electrones. E⁰ es una medida de la fuerza motriz de la reacción electroquímica. Cuanto mayor sea el valor de E⁰ (positivo), mayor será la tendencia del electrodo a reducirse (ganar electrones); cuanto menor sea el valor de E⁰ (negativo), mayor será la tendencia del electrodo a oxidarse (perder electrones). En el caso del zinc, como E⁰ = -0,76 V, el ion Zn2+ es un agente reductor 'más fuerte' que el ion Cu2+ (E⁰ = +0,34 V). Esto significa que el zinc se oxida más fácilmente que el cobre. Por lo tanto, la semirreacción de reducción del zinc ocurre espontáneamente y la del cobre solo ocurre si se fuerza mediante una fuente de electricidad externa, como en una pila. En resumen, el NOx del zinc y del cobre en las respectivas semirreacciones es +2, y esta determinación se justifica por la estequiometría de las reacciones y los potenciales estándar de electrodo, que rigen la termodinámica de las reacciones de óxido-reducción.