Fundamentos de Reacciones Redox y Termodinámica Química

1. Reacciones de Óxido-Reducción

La reacción de óxido-reducción molecular es: KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ → MnSO₄ + S + K₂SO₄ + H₂O.

En esta reacción, las semirreacciones de oxidación y reducción son:

• Semirreacción de oxidación: S²⁻ – 2e⁻ → S
• Semirreacción de reducción: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O

Cálculos Estequiométricos

Aplicando a la masa de sustancia que se quiere obtener los correspondientes factores de conversión y la relación molar, se obtiene la masa necesaria del reactivo buscado:

4g S × (1 mol S / 32g S) × (2 mol KMnO₄ / 5 mol S) × (158,04g KMnO₄ / 1 mol KMnO₄) = 7,90g KMnO₄

2. Termodinámica: Energía Libre de Gibbs (ΔG)

La ecuación fundamental es: ΔG = ΔH – T · ΔS.

• Si ΔG < 0: El proceso es espontáneo.
• Si ΔG > 0: El proceso no es espontáneo.
• Si ΔG = 0: El proceso se encuentra en equilibrio.

Análisis de Espontaneidad según las variables

1. ΔH > 0 y ΔS < 0: El valor de ΔG es siempre positivo (ΔG > 0), pues al ser el producto T · ΔS negativo, se suma al valor positivo de ΔH. El proceso nunca puede ser espontáneo.
2. ΔH < 0 y ΔS < 0: La espontaneidad depende de la temperatura (T):
   • Si T es elevada: El producto T · ΔS supera en valor absoluto a ΔH, resultando en ΔG > 0 (no espontáneo).
   • Si T es baja: El producto T · ΔS es inferior en valor absoluto a ΔH, resultando en ΔG < 0 (espontáneo).
3. ΔH < 0 y ΔS > 0: El producto T · ΔS es siempre positivo; al restar este valor a un ΔH negativo, el resultado es siempre negativo (ΔG < 0). El proceso es espontáneo a cualquier temperatura.
4. ΔH > 0 y ΔS > 0: La espontaneidad depende de la temperatura (T):
   • Si T es elevada: El producto T · ΔS es mayor que ΔH, resultando en ΔG < 0 (espontáneo).
   • Si T es baja: El producto T · ΔS es inferior a ΔH, resultando en ΔG > 0 (no espontáneo).