Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2026

El yodo molecular $\text{I}_2$ es un sólido de color púrpura oscuro que sublima con facilidad y que tiene multitud de usos, incluyendo el popular uso como desinfectante de heridas, u otros como la identificación de almidón en muestras o la catálisis. Uno de sus métodos de producción es la reacción de yoduro potásico $(\text{KI})$ con gas dicloro $(\text{Cl}_2)$.

a) Ajuste la reacción molecular mediante el método del ion-electrón y determine el potencial redox de la reacción. (0,75 puntos)

b) Partiendo de una muestra de 0,8 gramos de yoduro potásico al 75 % de pureza, calcule el volumen de gas dicloro, en mL, necesario para que reaccione completamente a 35 ºC y 1,5 atm de presión, así como la masa de yodo molecular producido. (0,75 puntos)

c) Tal y como se indica en el enunciado, la molécula diatómica de cloro $(\text{Cl}_2)$ es un gas, mientras que la molécula diatómica de yodo $(\text{I}_2)$ es un sólido. Justifique este hecho. (0,5 puntos)

Datos: $R = 0{,}082\ \text{L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$. Masas atómicas: $\text{K} = 39{,}1$; $\text{Cl} = 35{,}5$; $\text{I} = 126{,}9$ g/mol. Potenciales estándar de reducción: $E^{o}(\text{Cl}_2/\text{Cl}^-) = 1{,}36\ \text{V}$; $E^{o}(\text{I}_2/\text{I}^-) = 0{,}54\ \text{V}$.

$\textbf{a) Ajuste la reacción molecular mediante el método del ion-electrón y determine el potencial redox de la reacción. (0,75 puntos)}$

Se empieza mirando los números de oxidación. El yodo pasa de $-1$ en el yoduro a $0$ en el $\mathrm{I_2}$: se oxida. El cloro pasa de $0$ en el $\mathrm{Cl_2}$ a $-1$ en el cloruro: se reduce. El potasio actúa como ion espectador.

Oxidación:

$2\,\mathrm{I^-} \rightarrow \mathrm{I_2} + 2\,e^-$

Reducción:

$\mathrm{Cl_2} + 2\,e^- \rightarrow 2\,\mathrm{Cl^-}$

Las dos intercambian 2 electrones, así que se suman directamente. Reacción iónica global:

$2\,\mathrm{I^-(ac)} + \mathrm{Cl_2(g)} \rightarrow \mathrm{I_2(s)} + 2\,\mathrm{Cl^-(ac)}$

Devolviendo el catión potasio se obtiene la forma molecular:

$2\,\mathrm{KI(ac)} + \mathrm{Cl_2(g)} \rightarrow \mathrm{I_2(s)} + 2\,\mathrm{KCl(ac)}$

El potencial de la reacción es la diferencia entre el del par que se reduce y el del par que se oxida:

$E^0 = E^0(\mathrm{Cl_2/Cl^-}) - E^0(\mathrm{I_2/I^-}) = 1{,}36 - 0{,}54 = +0{,}82 \text{ V}$

Al ser positivo, la reacción es espontánea: el cloro es mejor oxidante que el yodo, como corresponde a un halógeno situado más arriba en el grupo.

$\textbf{b) Partiendo de una muestra de 0,8 gramos de yoduro potásico al 75 por ciento de pureza, calcule el volumen de gas dicloro, en mL, necesario para que reaccione completamente a 35 °C y 1,5 atm de presión, así como la masa de yodo molecular producido. (0,75 puntos)}$

Lo primero es descontar las impurezas, porque solo reacciona el yoduro:

$m(\mathrm{KI}) = 0{,}8 \cdot 0{,}75 = 0{,}6 \text{ g}$

$M(\mathrm{KI}) = 39{,}1 + 126{,}9 = 166{,}0 \text{ g/mol}$

$n(\mathrm{KI}) = \frac{0{,}6}{166{,}0} = 3{,}61\cdot 10^{-3} \text{ mol}$

Según la ecuación ajustada, cada 2 mol de KI consumen 1 de cloro y producen 1 de yodo:

$n(\mathrm{Cl_2}) = n(\mathrm{I_2}) = \frac{3{,}61\cdot 10^{-3}}{2} = 1{,}81\cdot 10^{-3} \text{ mol}$

El volumen del cloro, con la ecuación de los gases ideales y la temperatura en kelvin ($T = 35 + 273 = 308$ K):

$V = \frac{n\,R\,T}{P} = \frac{1{,}81\cdot 10^{-3} \cdot 0{,}082 \cdot 308}{1{,}5} = \frac{4{,}56\cdot 10^{-2}}{1{,}5}$

$V(\mathrm{Cl_2}) = 3{,}04\cdot 10^{-2} \text{ L} = 30{,}4 \text{ mL}$

Y la masa de yodo, con $M(\mathrm{I_2}) = 2 \cdot 126{,}9 = 253{,}8$ g/mol:

$m(\mathrm{I_2}) = 1{,}81\cdot 10^{-3} \cdot 253{,}8 = 0{,}459 \text{ g}$

$\textbf{c) Tal y como se indica en el enunciado, la molécula diatómica de cloro (Cl₂) es un gas, mientras que la molécula diatómica de yodo (I₂) es un sólido. Justifique este hecho. (0,5 puntos)}$

Las dos son moléculas covalentes diatómicas y homonucleares, así que las dos son $\textbf{apolares}$ y en ninguna hay momento dipolar permanente. Por tanto, las únicas fuerzas intermoleculares posibles son las mismas en ambos casos: las $\textbf{fuerzas de dispersión de London}$.

Lo que cambia es su intensidad. Estas fuerzas nacen de los dipolos instantáneos que aparecen al fluctuar la nube electrónica, y son tanto más fuertes cuanto más $\textbf{polarizable}$ es esa nube, es decir, cuantos más electrones tiene la molécula y más alejados están del núcleo.

El $\mathrm{Cl_2}$ tiene 34 electrones; el $\mathrm{I_2}$, 106, repartidos además en cinco niveles en lugar de tres. La nube del yodo es mucho mayor y se deforma con mucha más facilidad, de modo que sus fuerzas de dispersión son bastante más intensas.

Por eso, a temperatura ambiente, el yodo mantiene las moléculas unidas en una red molecular —es un sólido de color púrpura— mientras que en el cloro la agitación térmica basta para separarlas y es un gas. La misma tendencia se sigue a lo largo de todo el grupo: el flúor y el cloro son gases, el bromo es líquido y el yodo es sólido.

Conviene subrayar que el enlace covalente I–I no interviene en esto: al sublimar el yodo no se rompe ese enlace, solo se separan unas moléculas de otras.