Oxidando metales: ¿cuáles demoran y cuáles son más rápidos?

Los metales

Los metales son elementos de la tabla periódica presentes en todo el Universo en mayor o menor medida. Se caracterizan por conducir la electricidad y el calor, por formar estructuras cristalinas y por poseer brillo. La mayoría de los elementos de la tabla periódica (cerca del 80%) son metales y presentan propiedades muy interesantes. El mundo entero se ha construido gracias a los metales, por sus propiedades tan elevadas y la combinación de varias de ellas de forma simultánea.

En una reacción de óxido-reducción, típicamente los metales se oxidan y los no metales se reducen, aunque dependiendo de qué metal y qué reacción se trate también otros metales pueden oxidar a otros o reducirlos, todo depende de lo que se conoce como potencial estándar de reducción pero no entraremos mucho en detalle ya que es un tema muy extenso y disponemos de poco espacio.

metales

Metales

Reacción de óxido-reducción

En este tipo de reacciones, lo que está sucediendo es la migración de uno o más electrones de un elemento o compuesto a otro. Cuando un elemento pierde electrones se oxida (Ej. hierro). Por otro lado, el elemento que recibe el electrón se reduce. Nótese que aunque se le llame oxidación, el oxígeno no tiene nada que ver, sin embargo se le da el nombre porque el tipo de reacciones son muy similares a aquellas en las que participa el oxígeno. Los metales suelen ser reducidos en presencia de no metales, en especial cuando se encuentran como ácidos, pero no siempre resulta sencillo oxidarlos.

Experimento:

Recomendaciones:

Este experimento puede realizarse fácilmente en el laboratorio, pero requiere de ciertas medidas de precaución.

Para empezar,  se trabajará con ácido clorhídrico y nítrico (altamente corrosivos) , por ende se debe usar: lentes de protección, una campana de extracción y bata de algodón .



Materiales:

  • Un poco de magnesio
  • Un poco de cobre
  • Un clavo de hierro
  • Un poco de plata
  • Ácido Clorhídrico
  • Ácido Nítrico
  • 4 Tubos de ensayo
  • Una fuente de calor

Procedimiento

  • Hierroimages (5)

En esta parte simplemente colocaremos el clavo en un tubo de ensayo con la mitad del clavo cubierta por agua y la otra descubierta. Para acelerar el proceso añadiremos sal al agua y dejaremos el clavo reposar ahí por algún tiempo.

  • Magnesio

Se coloca un poco de agua en un tubo de ensayo (una cuarta parte debería ser suficiente). Después se adiciona el magnesio con cuidado. Deberían de observarse unas burbujas que salen del agua y si no es así, entonces se calienta un poco el agua colocando el tubo de ensayo durante 2 o 3 segundos en la fuente de calor y retirándolo para agitar. Nótese la diferencia entre el agua hirviendo y el magnesio reaccionando. Para saber si hubo reacción, podemos colocar un par de gotas de indicador universal a agua. El agua, aunque puede disolver ciertas cantidades de dióxido de carbono para convertirlo en ácido carboxílico y disminuir el pH del agua hacia valores ácidos, normalmente es neutra o casi neutra. Así, si hubo reacción con el magnesio el indicador universal cambiará a un color azulado, lo que indica la presencia de iones OH y por lo tanto se tiene una base. Dado que solamente añadimos magnesio y agua, entonces los iones OH y el pH básico debe ser consecuencia de la reacción que tuvo lugar.

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Obsérvese con cuidado cómo se dio la reacción, ya que en las demás reacciones no nos podremos valer del indicador universal sino simplemente de lo que observamos.

  • Cobre

Después, tomaremos el cobre y otro tubo de ensayo (o el mismo después de haberlo lavado muy bien), ponemos 1 cuarta parte de agua y un poco de cobre dentro. Observaremos que esta vez ni siquiera tras calentar el agua producimos una reacción. Desechamos el agua y agregaremos ácido clorhídrico concentrado. Se debe tener especial cuidado con los vapores que desprende ya que pueden dañar seriamente los pulmones y las vías aéreas.

cobre del sulfato de cobre (1)

El ácido clorhídrico debería ser suficiente para oxidar al cobre, pero si no lo es, se deberá calentar un poco el tubo y agitarlo con mucho cuidado. Si acaso no hubiese reacción (aunque ya debería de haberla habido) entonces desecharemos todo el ácido clorhídrico, enjuagaremos muy bien el cobre y repetimos con ácido nítrico. La reacción debe ser inmediata.

  • Plata

Si colocáramos agua y plata en el tubo de ensayo, no sucedería nada. Si calentáramos el agua seguiría sin ocurrir nada. Lo primero sería proceder al ácido clorhídrico, pero la plata es un metal lo suficientemente estable como para resistirlo. Podríamos incluso calentar el ácido clorhídrico y nada sucedería. Es hasta que utilizamos ácido nítrico que podríamos comenzar a ver una reacción, sin embargo, muchas veces es necesario incluso calentar el ácido nítrico para que se pueda llevar a cabo la reacción.

Explicación

La facilidad con la que se oxida un metal depende de cuántos electrones tiene en la última capa o capa de valencia. Si tiene solamente 1 o 2, será mucho más sencillo que si tiene más o bien si existen otros electrones estorbándole al medio oxidante para arrancar esos electrones. Así mismo, los electrones giran en órbitas que solamente pueden ser ocupados por dos electrones, uno girando en el sentido de las manecillas del reloj y el otro girando en contra. Cuando solamente hay un electrón, se dice que está desapareado y será más fácil que reaccione que un electrón apareado, es decir, cuando los dos electrones giran en el orbital.

 Así, el hierro puede fácilmente ser oxidado por el agua, al igual que el magnesio ya que no son elementos muy estables. El cobre es un metal mucho más estable y cuesta más trabajo oxidarlo. Por último, la plata es un metal bastante más estable que todos los demás y por ello es mucho más complicado oxidarlo. Todo lo anterior tiene que ver con la configuración electrónica de los elementos, es decir, con la cantidad de electrones y cómo se organizan estos en el átomo.

Como dato adicional, también puede hacerse esta práctica con materiales como el oro y el platino, los cuales son metales nobles y no reaccionan ni siquiera con ácido nítrico hirviendo. Sin embargo, no recomendamos su uso por dos motivos: 1) son materiales muy costosos, y 2) se corre el riesgo de que si no se lava bien el material, se mezclen ácido clorhídrico y nítrico, mismos que, combinados, forman lo que se conoce como agua regia y pueden disolver tanto al oro como al platino, lo que resultaría en un desastre bastante costoso.

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  1. SUP MAMA, comentó hace 7 años:

    ¿Quien escribió esto y en que año fué escrito?

    • Krystal, comentó hace 5 años:

      A simple and inlnltigeet point, well made. Thanks!

  2. guadalupe, comentó hace 4 años:

    wtf como escriben tanto

  3. SANDY KATRINA CABRERA DOMINGUEZ, comentó hace 3 años:

    ¿porque los metales alcalinos se oxidan con mayor facilidad que los metales de transicion