Interacción entre el permanganato y los compuestos de cromo(III)
La viabilidad termodinámica de que ocurran reacciones redox entre compuestos de cromo y manganeso viene determinada por sus potenciales estándar. Puesto que el potencial del ion permanganato (+1,51 V) es superior al del ion dicromato (+1,33 V), el permanganato de potasio es capaz de actuar como agente oxidante frente a las sales de cromo(III).
Al mezclar disoluciones acidificadas de permanganato de potasio y sulfato de cromo(III), la reacción transcurre de forma espontánea. El color violeta del permanganato desaparece y la disolución adquiere el tono anaranjado característico del dicromato resultante.
En un medio fuertemente ácido, los productos de la reacción son dicromato de potasio, ácido dicrómico y sulfato de manganeso(II). La reacción inversa —la oxidación de los iones manganeso(II) por acción del dicromato— no se produce en condiciones estándar, ya que el dicromato es un oxidante más débil y requiere condiciones drásticas (por ejemplo, ebullición o la presencia de catalizadores específicos).
Conversiones de los hidroxocomplejos de cromo(III)
En un medio alcalino, el cromo(III) es capaz de formar hidroxocomplejos solubles, como por ejemplo la disolución verde de tetrahidroxodiaquacromo(III) de potasio. Las propiedades químicas de este complejo dependen del reactivo que se añada:
- Efecto del peróxido de hidrógeno. Al añadir H₂O₂ al hidroxocomplejo en un medio alcalino, se produce la oxidación del cromo(III) a cromo(VI). Visualmente, esto se manifiesta mediante el viraje del color de la disolución desde el verde hasta el amarillo, lo que evidencia la formación de iones cromato.
- Efecto de los ácidos. La adición de un exceso de ácido sulfúrico provoca la destrucción total del ion complejo. Como consecuencia, el medio se vuelve ácido y la disolución cambia su color a violeta (o verde grisáceo), lo que indica la formación de iones cromo(III) hidratados libres en forma de sulfato de cromo.
Propiedades redox del cobre(II)
Los iones de cobre(II) también muestran interesantes propiedades redox y de formación de complejos. Cuando una disolución de sulfato de cobre(II) reacciona con yoduro de potasio, el cobre actúa como agente oxidante.
El ion cobre(II) oxida al ion yoduro hasta yodo molecular libre, mientras que él mismo se reduce a cobre(I). El yoduro de cobre(II) que se forma en este proceso es sumamente inestable y se descompone de forma instantánea en yoduro de cobre(I) e yodo libre. Se observa la precipitación de un precipitado blanco de yoduro de cobre(I), el cual suele quedar enmascarado por la coloración parda de la disolución debido a la presencia del yodo molecular liberado.
Asimismo, el cobre presente en disoluciones de sus sales puede ser desplazado por metales más activos. Por ejemplo, una moneda de hierro introducida en una disolución de sulfato de cobre se recubre con una capa rojiza de cobre metálico, ya que el hierro se sitúa a la izquierda en la serie electromecánica de los metales. La plata, al ser un metal menos activo, no reacciona con el sulfato de cobre.
Teoría de la coordinación aplicada a complejos
Un ejemplo clásico de isomería de hidratación lo constituye el cloruro de cromo(III) hexahidratado. Su estructura se demuestra fácilmente mediante la reacción de precipitación de los iones cloruro externos a la esfera de coordinación empleando nitrato de plata:
- Isómero verde. Al añadir nitrato de plata a un mol de esta sustancia, precipita únicamente 0,1 mol de cloruro de plata (tras reaccionar cantidades equimolares en relación 1:1). Esto demuestra que en la esfera externa se encuentra tan solo un ion cloruro. La fórmula del complejo corresponde al cloruro de diclorotetraaquacromo(III) dihidrato.
- Isómero violeta. La interacción con nitrato de plata genera un precipitado en una proporción molar de 1:3; por consiguiente, los tres iones cloruro se hallan en la esfera externa. El complejo corresponde al cloruro de hexaaquacromo(III).
Las propiedades de coordinación son también características del cobre(II), el cual forma complejos con un número de coordinación de 4. Como ejemplos cabe citar los compuestos con metilamina (monodentada) y etilendiamina (bidentada), la cual genera ciclos quelatos internos de gran estabilidad.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué productos se obtienen durante la reducción del permanganato de potasio en diferentes medios (ácido, neutro, alcalino)?
Los productos derivados de la reducción del permanganato de potasio varían según el pH del medio; sin embargo, en las fuentes bibliográficas únicamente se describen reacciones para los medios ácido y neutro.
- Medio ácido: se originan sales de manganeso(II), en particular el catión $Mn^{2+}$ (por ejemplo, en forma de sulfato de manganeso $MnSO_4$).
- Medio neutro: precipita dióxido de manganeso en forma de óxido de manganeso(IV) ($MnO_2$).
- Medio alcalino: se menciona el uso de hidróxido de potasio ($KOH$) para establecer el medio, pero los productos concretos de la reducción del permanganato no se especifican en el texto.
Para memorizar las tonalidades de los compuestos de cromo, emplee la siguiente regla nemotécnica: «El cromato es como el sol (amarillo, medio alcalino), y el dicromato es como una naranja (anaranjado, medio ácido».
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué el dicromato de potasio no oxida al sulfato de manganeso en condiciones ordinarias?
Debido a la diferencia entre sus potenciales de oxidación. El potencial de reducción del permanganato (+1,51 V) es superior al del dicromato (+1,33 V), por lo que el dicromato no actúa como un oxidante suficientemente potente como para transformar el Mn²⁺ en MnO₄⁻ en ausencia de catalizadores.
¿De qué color es el precipitado que se forma al reaccionar el sulfato de cobre(II) con el yoduro de potasio?
Se forma un precipitado de yoduro de cobre(I), el cual es de color blanco por naturaleza; no obstante, en el seno de la disolución queda camuflado por el tono pardo del yodo molecular liberado.
¿En qué se diferencian entre sí los isómeros del cloruro de cromo(III) hexahidratado?
Se diferencian en la distribución de las moléculas de agua y de los iones cloruro entre la esfera de coordinación interna y externa del complejo, lo que repercute en su coloración (verde o violeta) y en su reactividad química frente al nitrato de plata.
Qué más repasar sobre el tema
- Problemas de cálculo sobre la variación de masa en una lámina (o alambre) metálica al desplazar metales de las disoluciones de sus sales.
- Fusión oxidativa en medio alcalino del óxido de cromo(III) con obtención de cromatos.
- Reducción aluminotérmica de los cromatos.
- Reacciones de oxidación de compuestos de hierro(II) mediante dióxido de nitrógeno y ácido nítrico.
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