Libro de Saberes y Pensamiento Cientifico 3

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Propiedades de las reacciones óxido-reducción

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Disoluciones acuosas: agua como medio de disolución. Ácido-base: transferencia de H⁺ dando sales y agua. Redox: pérdida de electrones = oxidación, ganancia = reducción, siempre simultáneas. En 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃, Fe se oxida (0 → +3) y O se reduce (0 → −2).

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Solución — Página 287

Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Telesecundaria Grado 3° Ciclo Escolar 2025 - 2026

Ejercicio 1

Contenido de la página

Ejercicio 1

El agua y las disoluciones acuosas

El planeta Tierra está cubierto por dos terceras partes de agua y ésta es la sustancia más abundante del cuerpo humano y de los demás seres vivos. Aunque es muy común, sus propiedades físicas y químicas son excepcionales e indispensables para la vida, en particular su capacidad de disolver una amplia gama de sustancias. Siempre que observamos agua (potable, embotellada, intracelular o de manantial) contiene sustancias disueltas. A las sustancias en las que el agua es el medio de disolución se les llama disoluciones acuosas.

Ejercicio 2

Reacciones ácido-base (Arrhenius)

Según Arrhenius, las reacciones ácido-base son aquellas en las que se transfieren iones $\mathrm{H^{+}}$ en soluciones acuosas. Cuando se mezcla un ácido y una base en ciertas proporciones, ambas pierden sus propiedades y el producto de la reacción es la formación de sales y agua. Ejemplo esquemático:

$\mathrm{HCl} + \mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O}$

Ejercicio 3

Reacciones óxido-reducción (redox)

En las reacciones redox ocurre un intercambio de electrones, que son los portadores de carga negativa.

Oxidación: cuando un átomo, ion o molécula pierde electrones. El término proviene de las primeras reacciones estudiadas, realizadas con oxígeno. Los metales reaccionan con el $\mathrm{O_2}$ del aire para formar óxidos metálicos; el metal pierde electrones que el oxígeno gana y se forma un compuesto iónico formado por el catión metálico y el anión óxido ( $\mathrm{O^{2-}}$ ).
Reducción: cuando un átomo, ion o molécula gana electrones. Como si un reactivo pierde electrones otro debe ganarlos, la oxidación de una sustancia siempre va acompañada de la reducción de otra: no son eventos aislados.

Ejemplo: cuando el hierro ( $\mathrm{Fe}$ ) se expone al oxígeno ( $\mathrm{O_2}$ ) del aire, la superficie metálica brillante se pierde y adquiere coloración café o rojiza al formarse el óxido de hierro:

$\mathrm{4Fe} + \mathrm{3O_2} \longrightarrow \mathrm{2Fe_2O_3}$

Análisis del ejemplo:

$\mathrm{Fe}$ : sustancia que se oxida (pierde electrones).
$\mathrm{O_2}$ : sustancia reducida (gana electrones).
Producto: óxido de hierro(III) o herrumbre.

Ejercicio 4

Número de oxidación

En las reacciones redox es necesario seguir la pista de la pérdida y ganancia de electrones. Para ello se utiliza el número de oxidación, que es la carga formal del átomo en el proceso de redox. Para determinarlo se sigue una serie de reglas (continúa en la página siguiente).

Comprobación de conservación de cargas en la reacción del hierro: en $\mathrm{Fe_2O_3}$ , el $\mathrm{Fe}$ tiene número de oxidación $+3$ y el $\mathrm{O}$ tiene $-2$ ; verificación: $2(+3) + 3(-2) = 0$ , compuesto neutro. En los reactivos, $\mathrm{Fe}$ tiene número de oxidación $0$ y $\mathrm{O}$ tiene $0$ ; cada átomo de Fe pasa de $0$ a $+3$ (se oxida, pierde 3 electrones) y cada átomo de O pasa de $0$ a $-2$ (se reduce, gana 2 electrones). Electrones perdidos: $4 \times 3 = 12$ ; electrones ganados: $6 \times 2 = 12$ ; se conservan.

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Propiedades de las reacciones óxido-reducción

El planeta Tierra está cubierto por dos terceras partes de agua y ésta es la sustancia más abundante del cuerpo humano y de los otros seres vivos. Es tan común que se pasan desapercibidas sus propiedades físicas y químicas, tan excepcionales e indispensables para la existencia de la vida. Tal es el caso de su capacidad para disolver una amplia gama de sustancias: desde el agua potable, la embotellada, la que forma parte de las células o la que baja cristalina de una montaña, siempre presentan diversas sustancias disueltas. Las sustancias en las que el agua es el medio de disolución se llaman disoluciones acuosas.

Las reacciones ácido-base, según Arrhenius, son aquellas en las que se transfieren iones $\mathrm{H^{+}}$ en soluciones acuosas. Cuando se mezcla un ácido y una base en ciertas proporciones, estas sustancias pierden sus propiedades y el resultado es la formación de sales y agua.

En las reacciones redox ocurre un intercambio de electrones, los cuales son los portadores de carga negativa. Cuando un átomo, ion o molécula pierde electrones, se oxida; la pérdida de electrones se denomina oxidación (el término proviene de las primeras reacciones estudiadas, con oxígeno). Los metales reaccionan con el oxígeno del aire para formar óxidos metálicos: el metal pierde electrones que el oxígeno gana, y se forma un compuesto iónico del catión metálico y el anión óxido. Por ejemplo, cuando el hierro ( $\mathrm{Fe}$ ) se expone al $\mathrm{O_2}$ del aire, la superficie brillante se pierde y adquiere coloración café o rojiza al formarse el óxido de hierro:

$\mathrm{4Fe + 3O_2 \longrightarrow 2Fe_2O_3}$

Cuando un átomo, ion o molécula gana electrones, se reduce; la ganancia de electrones se llama reducción. Si un reactivo pierde electrones, otro debe ganarlos: la oxidación de una sustancia siempre va acompañada de la reducción de otra, no son eventos aislados.

Número de oxidación: en las reacciones redox se necesita seguir la pista de la pérdida y ganancia de electrones; para ello se utiliza el número de oxidación, que es la carga del átomo en el proceso de redox. Para conocer este número se sigue una serie de reglas.

Ejemplos resueltos

Explica con la ecuación $\mathrm{4Fe + 3O_2 \longrightarrow 2Fe_2O_3}$ qué sustancia se oxida y cuál se reduce.

El Fe parte con número de oxidación 0 y en $\mathrm{Fe_2O_3}$ pasa a +3: pierde electrones, por lo tanto se oxida.
El $\mathrm{O_2}$ parte con número de oxidación 0 y en $\mathrm{Fe_2O_3}$ pasa a -2: gana electrones, por lo tanto se reduce.
Electrones perdidos: $4 \times 3 = 12$ ; electrones ganados: $6 \times 2 = 12$ . Se conservan. Respuesta: Fe se oxida (sustancia que pierde electrones) y $\mathrm{O_2}$ se reduce (sustancia que gana electrones); el producto es el óxido de hierro(III).

Tabla

Concepto	Definición	Ejemplo
Disolución acuosa	Sustancia disuelta en agua (medio de disolución)	Agua de manantial con sales disueltas
Reacción ácido-base (Arrhenius)	Transferencia de iones H⁺ en solución acuosa; da sales y agua	HCl + NaOH → NaCl + H₂O
Oxidación	Pérdida de electrones	Fe → Fe³⁺ + 3e⁻
Reducción	Ganancia de electrones	O₂ + 4e⁻ → 2O²⁻
Número de oxidación	Carga formal del átomo en el proceso de redox	Fe en Fe₂O₃: +3; O: −2

Diagrama

graph LR
    A[Reacción redox] --> B[Oxidación: pérdida de electrones]
    A --> C[Reducción: ganancia de electrones]
    B --> D[El metal Fe pierde e⁻ → Fe³⁺]
    C --> E[El O₂ gana e⁻ → O²⁻]
    D --> F[Óxido de hierro Fe₂O₃]

Fórmulas y ecuaciones

$\mathrm{4Fe + 3O_2 \longrightarrow 2Fe_2O_3}$

$\mathrm{HCl + NaOH \longrightarrow NaCl + H_2O}$

N.º de oxidación: carga del átomo en el proceso de redox

$\mathrm{4Fe + 3O_2 \longrightarrow 2Fe_2O_3}$

$\mathrm{HCl + NaOH \longrightarrow NaCl + H_2O}$

Glosario (7)

Disolución acuosa: Mezcla homogénea en la que el agua es el medio de disolución de una o varias sustancias.
Oxidación: Pérdida de electrones por parte de un átomo, ion o molécula en una reacción redox.
Reducción: Ganancia de electrones por parte de un átomo, ion o molécula en una reacción redox.
Reacción redox: Reacción en la que ocurre un intercambio de electrones entre los reactivos; involucra oxidación y reducción simultáneamente.
Número de oxidación: Carga formal que se asigna a un átomo en un compuesto para seguir el intercambio de electrones en procesos redox.
Óxido metálico: Compuesto iónico formado por un catión metálico y el anión óxido (O²⁻), producto de la reacción de un metal con el oxígeno.
Reacción ácido-base (Arrhenius): Reacción en la que se transfieren iones H⁺ en solución acuosa; ácido y base reaccionan formando sales y agua.

Preguntas para practicar

¿Por qué la oxidación de una sustancia nunca ocurre de forma aislada?

Porque si un reactivo pierde electrones, otro debe ganarlos: los electrones no desaparecen, solo se transfieren de un átomo, ion o molécula a otro. Por eso la oxidación de una sustancia siempre va acompañada de la reducción de otra; son procesos simultáneos e inseparables dentro de una reacción redox.

¿Qué sucede con las propiedades de un ácido y una base cuando se mezclan en las proporciones adecuadas?

Ambas sustancias pierden sus propiedades características (el ácido deja de ser corrosivo como tal y la base deja de ser corrosiva como tal) y el producto de la reacción son sales y agua; los iones H⁺ del ácido y los OH⁻ de la base se combinan para formar agua.

¿Por qué el hierro expuesto al aire adquiere color café o rojizo?

Porque el hierro reacciona con el oxígeno del aire formando óxido de hierro(III) (Fe₂O₃), un sólido de color café o rojizo llamado herrumbre. En este proceso los átomos de Fe pierden electrones (se oxidan) y el oxígeno los gana (se reduce), por lo que la superficie metálica brillante desaparece.

Temas y conceptos clave

Disoluciones acuosasReacciones ácido-base de ArrheniusReacciones óxido-reducción (redox)Oxidación y reducciónNúmero de oxidacióndisolución acuosaoxidaciónreducciónredoxnúmero de oxidaciónión H⁺óxido metálicocatión y anión

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Preguntas que la gente también hace

¿Qué es una disolución acuosa y por qué es importante?

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¿Cuál es la diferencia entre oxidación y reducción?

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¿Qué es el número de oxidación y para qué sirve?

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📌 Antes de leer esto

• Estructura atómica y partículas subatómicas (electrones, protones, neutrones)
• Formación de compuestos iónicos
• Estados de agregación y disolución de sustancias

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Reglas para asignar el número de oxidación y balanceo de ecuaciones redox

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Propiedades de las reacciones óxido-reducción

El planeta Tierra está cubierto por dos terceras partes de agua y es la sustancia más abundante del cuerpo humano y de los otros seres vivos. jEs tan común que se pasan desapercibidas sus propiedades fisicas y químicas tan excepcionales e indispensables para la existencia de la vida en este mundo! Tal es el caso de su capacidad para disolver una amplia gama de sustancias. Desde el agua potable, la que se compra embotellada, la que forma parte de las células o la que baja cristalina de una montana, siempre presentan diversas sustancias disueltas. Las sustancias en las que el agua es el medio de disolución se llaman disoluciones acuosas.

Las reacciones ácido-base, según Arrhenius, son aquellas en las que se transfieren iones $\mathrm{H^{+}}$ en soluciones acuosas. Cuando se mezcla un ácido y una base en ciertas proporciones,estas sustancias pierden sus propiedades y el resultado de la reacción es la formación de sales y agua.

En las reacciones redox ocurre un intercambio de electrones, los cuales son los portadores de carga negativa. Por tanto, cuando un átomo, ion o molecula pierde electrones, se dice que se oxida. La pérdida de electrones por parte de una sustancia se denomina oxidación.Se emplea este término porque las primeras reacciones de este tipo que se estudiaron fueron con oxígeno. Los metales reaccionan con el oxígeno del aire para formar óxidos metálicos. En estas reacciones, el metal pierde electrones que el oxígeno gana, y se forma un compuesto iónico del ion (catión) metálico y el ion (anión) óxido. Por ejemplo, cuando el hierro (Fe) se expone al oxígeno $\left(\mathrm{O}_{2}\right)$ presente en el aire, la superficie metálica brillante se pierde y adquiere una coloración café o rojiza al formarse el óxido de hierro.

Cuando un átomo, ion o molécula gana electrones, se dice que se reduce. La ganancia de electrones por parte de una sustancia se llama reducción. Si un reactivo pierde electrones,otro debe ganarlos, lo que significa que la oxidación de una sustancia siempre va acompanada por la reducción de otra, por lo que no son eventos aislados.

$4Fe+3O_{2}$

$2F_{3}e_{2}O_{3}$

En las reacciones redox, se necesita seguir la pista de la pérdida y ganancia de electrones, para ello se utiliza el número de oxidación, que es la carga del átomo en el proceso de redox. Para conocer este número, se sigue una serie de reglas.

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Número de oxidación

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