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U09.2 Reacciones redox - Contenido educativo
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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares
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y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases de la unidad 9 dedicada a la primera parte del estudio de las reacciones de reducción-oxidación.
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En la videoclase de hoy estudiaremos las reacciones de reducción y oxidación.
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En esta videoclase vamos ya a estudiar las reacciones de reducción y de oxidación.
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Como ves aquí, se denomina reacción de reducción aquella en la que una sustancia es capaz de captar electrones que les haya cedido otra, disminuyendo así su número de oxidación.
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Por ejemplo, aquí tenemos una especie neutra A, que es capaz de ganar n electrones y convertirse en el anión a n-.
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El número de oxidación de esta especie pura sería 0.
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El número de oxidación de este anión homoatómico sería menos n.
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el número de oxidación ha pasado de 0 a menos n, se ha reducido. Y, consecuentemente, a esta
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reacción se le llama reacción de reducción. A la sustancia A que gana electrones se dice que se
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reduce. Y este an- es el producto de la reducción de A. Insisto en que en una reacción de reducción
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tiene que haber una especie química con algún átomo que se haya captado electrones y su número
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de oxidación haya disminuido. El contrario de una reacción de reducción es lo que se denomina
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reacción de oxidación. En ellas, una sustancia es capaz ya no de captar sino de ceder electrones a
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otra sustancia, aumentando de esa manera su número de oxidación. Y aquí lo que tenemos como ejemplo
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es una cierta sustancia B que es capaz de desprenderse de, en este caso, M electrones,
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convirtiéndose en el cation BM positivo.
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Esta sustancia química B, esta sustancia pura, tenía el número de oxidación cero.
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Este cation, este ión homoatómico, tiene el número de oxidación más M,
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corresponde con la carga iónica, ha pasado de cero a más M, ha aumentado.
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A la sustancia que es capaz de perder electrones, se le dice que se ha oxidado.
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Y este cation BM+, en esta reacción química de ejemplo,
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Es el producto de la oxidación de B.
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E insisto en que lo que tiene es un átomo con un número de oxidación que sea mayor que el que tenía inicialmente.
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A los pares A, AN-, B, BM+, se les denomina pares redox conjugados, puesto que están relacionados entre sí por una pérdida o una ganancia de electrones.
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Y el término de par conjugado nos recuerda a lo que ocurría en las unidades anteriores hablando de ácidos y bases que formaban pares conjugados.
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Os recuerdo que en aquel momento, cuando una sustancia era capaz de ceder hidrones a otra, se convertía en su base conjugada.
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Cuando una sustancia era capaz de captar hidrones, se convertía en su ácido conjugado.
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Bien, pues aquí va a ocurrir algo parecido.
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Una sustancia que es capaz de reducirse ganando electrones se va a convertir en su par redox conjugado
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Y una sustancia que es capaz de oxidarse cediendo electrones se va a convertir en su par redox conjugado
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Como hemos mencionado hace un momento, en las reacciones de reducción hay una sustancia capaz de captar electrones provenientes de otra sustancia
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Mientras que en las reacciones de oxidación hay sustancias que son capaces de ceder electrones a otra sustancia
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Podréis comprobar que ambas reacciones, de reducción y de oxidación, deben transcurrir a la par,
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de tal manera que los electrones que se ceden en la reacción de oxidación sean los electrones que se captan en la reacción de reducción.
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Puesto que ocurren simultáneamente, habitualmente hablaremos de semirreacciones,
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semirreacción de reducción, semirreacción de oxidación, como podéis ver,
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y cuando sume las dos semirreacciones para formar un único proceso,
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lo que tendré escrito es lo que denominaremos una reacción redox.
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Es la forma abreviada de hablar de reacción de reducción-oxidación.
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En las unidades anteriores, cuando hablamos de reacciones ácido-base, ocurría algo similar.
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Hablamos de reacciones de transferencia de hidrones.
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Hay una sustancia, la que llamamos ácido, capaz de ceder hidrones a otra sustancia,
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Mientras que hay otras sustancias que llamamos bases, capaces de captar hidrones provenientes de otra sustancia.
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¿De dónde vienen esos hidrones?
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Bueno, pues tenemos esas dos reacciones que transcurren simultáneamente.
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Y tenemos al ácido que le cede los hidrones a la base que es quien capta los hidrones del ácido.
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Nosotros aquí nos vamos a encontrar con algo similar, pero no con hidrones, sino con electrones.
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Y entonces las reacciones redox son reacciones de transferencia de electrones.
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Nosotros lo que vamos a tener es, por un lado, una semirreacción de oxidación, la que tenemos aquí,
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donde una cierta sustancia es capaz de ceder electrones.
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Esos electrones van a ir a otra sustancia que los va a captar en la otra parte de la reacción redox, que será la semirreacción de reducción.
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Ambas semirreacciones están ligadas por el hecho de que la cantidad de electrones que se ceden en la semirreacción de oxidación
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debe ser la misma que la cantidad de electrones que se captan en la asimilación de reducción.
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Así que tenemos que tener cuidado cuando hagamos el ajuste de una reacción redox
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de que el número de electrones que se ceden, que pasan de la asimilación de oxidación
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a la asimilación de reducción, sea la misma.
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Yo aquí lo que he hecho ha sido, para poner el ejemplo de la groma más general posible,
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poner en la asimilación de reducción a la sustancia A captando N electrones
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y en la asimilación de oxidación a la sustancia B cediendo M electrones.
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Salvo que N y M sean iguales, que la cantidad de electrones que cede B coincida con la cantidad de electrones que tiene A,
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yo no puedo sumar tal cual ambas reacciones, puesto que los electrones no estarían bien equilibrados en uno y en otro.
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Los que se producen en esta asimilación deben ser iguales a los que se obtienen en esta otra.
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Lo que se suele hacer habitualmente es multiplicar todos los coeficientes estequiométricos de ambas reacciones,
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cada una de ellas por el coeficiente que corresponde a los electrones en la otra.
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Yo aquí tengo n electrones, vale, pues este n multiplica por completo a todos los coeficientes estequiométricos de la otra.
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Aquí yo tenía m electrones, bueno, pues este m va a multiplicar a todos los coeficientes estequiométricos de la primera.
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Así, el coeficiente estequiométrico en los electrones va a ser m por n en el primer caso, m por n en el segundo,
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y entonces los m por n electrones que se ceden en la semirreacción de oxidación se corresponden idénticamente con los m por n electrones que se captan en la semirreacción de reducción.
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De tal manera que no habría que ponerlos en la reacción redox global.
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Y lo que tengo es que el coeficiente estequiométrico de A sería M, M moles de A reaccionarían con N moles de B para producir M moles del anión AN- y N moles del cation BM+.
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Entonces, yo puedo comprobar que la sustancia A que tenía el número de oxidación 0 se convierte en este anión con número de oxidación negativo. El número de oxidación de A decrece cuando pasa de A especie neutra al anión AN-, así que A digo que se reduce, ha captado electrones, su número de oxidación se ha reducido.
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Por otro lado, yo puedo comprobar que B, que tenía un número de oxidación 0, se convierte en Bn+, en el cation B con carga m positiva, el número de oxidación ha aumentado de 0 a más m, el que correspondiera.
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Así que lo que voy a decir es que la sustancia B se ha oxidado, su número de oxidación ha aumentado de 0 al que correspondiera.
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A la sustancia A que se reduce le voy a llamar agente oxidante, puesto que es capaz de hacer que B se oxide al captar los electrones que B libera.
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Igualmente a B, que es la sustancia que se oxida, le voy a llamar agente reductor, puesto que es capaz de hacer que A se reduzca, cediendo de los electrones que él es capaz de perder.
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Así que vamos a utilizar una terminología doble para cualquiera de las sustancias en una reacción redox.
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A la sustancia que se reduce le voy a llamar oxidante porque oxida a la otra.
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Igualmente a la sustancia que se oxida le voy a llamar reductor porque reduce a la otra.
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Al igual que pasaba con las reacciones ácido-base, todas las reacciones redox son invertibles.
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Y yo lo que podría hacer es tomar estas ecuaciones, las tres, ambas semireacciones y la redox global, invertirlas por completo.
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Y ahora lo que me encuentro es una nueva reacción redox que es la inversa de la que tenía anteriormente. Ahora aquí lo que estoy viendo es que esta sustancia, este anión AN- con un número de oxidación negativo, va a ser capaz de ceder electrones y se va a convertir en la especie neutra A con número de oxidación 0.
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El número de oxidación ha aumentado cuando el átomo de A pasa del anión N- con un número de oxidación negativo a A, especie neutra.
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Así que lo que estoy viendo es que A en N- se reduce en esta reacción en concreto y, consecuentemente, va a ser el agente oxidante.
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Obliga a que el compañero, en este caso Bm+, se oxide. ¿Cómo que se oxida?
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Bueno, pues aquí lo que estoy viendo es que B en reactivos está en forma del cation Bn+, con un número de oxidación positivo, y se va a transformar en la especie neutra B, con número de oxidación 0.
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El número de oxidación pasa de más Ma0 en este átomo de B, y, consecuentemente, lo que estoy viendo es que B ha ganado electrones, su número de oxidación ha disminuido, esta especie se ha oxidado.
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Y, paralelamente, lo voy a denominar agente reductor, puesto que al oxidarse ha hecho que AN- se reduzca.
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Igual que dije en su momento que AN- que se reduce es el agente oxidante.
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Vamos a finalizar esta videoclase estudiando una reacción redox concreta.
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Aquí vamos a suponer que tenemos dentro de este vaso de precipitado una cierta disolución de sulfato de cobre.
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El sulfato de cobre es una sal soluble y se va a encontrar disociada.
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Y lo que tendremos es realmente los aniones sulfato y los cationes de cobre dos más.
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Bien, pues dentro de este vaso precipitado con la disolución lo que vamos a hacer es introducir a su vez una lámina de zinc metálico.
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Aquí lo tenemos con el color plateado característico.
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La reacción redox se va a establecer entre el zinc metálico y los cationes de cobre que hay en la disolución.
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El zinc metálico con número de oxidación 0 es capaz de ceder dos electrones y transformarse en cationes de zinc 2+.
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El número de oxidación pasa de 0 a 2, aumenta.
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La semirreacción en la cual el zinc cede dos electrones es una reacción de oxidación y el zinc se oxida a su contrapartida que sería el cation de zinc 2+.
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Por otro lado, los cationes de cobre 2+, son capaces de captar dos electrones y transformarse en el cobre metálico.
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De tal manera que paso del cobre en forma de cation con número de oxidación más 2 a cobre metálico con número de oxidación 0.
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Veo que el número de oxidación ha disminuido, así que los cationes de cobre se reducen a su contrapartida, que sería el cobre metálico.
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Bien, los electrones que capta el cobre provienen del zinc, de la cesión del zinc. Así que lo que tengo es que los átomos de zinc ceden dos electrones, se cometen en zinc 2+, esos dos electrones son absorbidos, son captados por el cobre 2+, que se convierte en cobre metálico.
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Y aquí lo que estaría observando es esta reacción redox. El zinc se oxida a zinc 2+, el cobre 2+, se reduce a cobre metálico. Puesto que el zinc se oxida, diré que el zinc es una sustancia reductora. Y puesto que el cobre 2+, se reduce, diré que el cobre 2+, es una sustancia oxidante.
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El zinc y el zinc-2+, forman un par redox, mientras que el cobre-2+, y el cobre sólido, a su vez, también forman un par redox.
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Lo que voy a observar es, una vez que empieza a producirse la relación química, algo como lo que tenemos aquí.
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Es una relación muy rápida, como podéis ver en el PDF, y lo que se van a formar son pequeños agregados de cobre, que van a tener un aspecto negrizo.
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Se va a producir aquí una especie de arenilla que en algunos casos se va a llegar a desprender, que es ese precipitado que tengo aquí en el fondo. El precipitado aquí lo que tengo es cobre metálico.
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Al mismo tiempo, lo que estaría observando es que el cobre, que es el responsable de que esta disolución tenga un tono azulado, puesto que va desapareciendo de la disolución, produce una disolución cada vez más clarita, puesto que el color azul desaparece al disminuir la concentración de cationes cobre 2+.
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Simultáneamente podría comprobar cómo la lámina de zinc se va disolviendo.
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El zinc metálico se va transformando en zinc 2+, en la disolución acuosa.
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Así que puedo comprobar organoeléctricamente, echando un vistazo, cómo se está produciendo la reacción química por esos efectos.
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Disminuye el color azul, luego disminuye la concentración de cobre 2+, estoy viendo el cobre metálico.
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Y por otro lado, viendo cómo adelgaza la lámina de zinc, estoy viendo cómo el zinc se está convirtiendo en el zinc 2+.
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En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios.
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Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web.
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No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual.
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Un saludo y hasta pronto.
00:14:45
- Idioma/s:
- Autor/es:
- Raúl Corraliza Nieto
- Subido por:
- Raúl C.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
- Visualizaciones:
- 79
- Fecha:
- 22 de agosto de 2021 - 13:13
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
- Duración:
- 15′ 14″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1024x576 píxeles
- Tamaño:
- 24.92 MBytes
