Tercer Grado

Importancia de las reacciones de óxido y reducción


Una reacción óxido- reducción o también llamado reacción- redóx es un tipo de reacción química en donde se transfieren electrones entre dos especies. Se da una transferencia de electrones cuando hay un cambio en el número de oxidación entre los reactivos y los productos.

Las reacciones redox están en todas partes. Tu cuerpo usa reacciones redox para convertir la comida y el oxígeno en energía más agua y CO2 que después inhalamos. Las baterías y cargadores de tus aparatos electrónicos también dependen de reacciones redox.

Importancia de las reacciones de óxido y reducción

En toda reacción química en la que uno o más electrónicos se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.

  • Para que exista una reacción- oxidación, en el sistema, debe de haber un elemento que cede electrones y otro que los acepte.
  • El agente oxidante es el elemento químico que capta esos electrones, quedando en un estado de oxidación inferior al que tenían, es decir reducido.
  • El agente reductor es aquel elemento químico qué suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir siendo oxidado.
  • La oxidación es una reacción química donde un elemento cede electrones, por lo tanto aumenta su estado de oxidación.
  • El oxígeno es el mayor oxidante qué existe, debido a que la molécula es poco reactiva (por su doble enlace), y sin embargo es muy electronegativa, casi tanto como él “Fluor”.
  • El nombre de “oxidación” proviene de que, en la mayoría de estas reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisición de átomo de oxígeno (cesión de electrones) o viceversa.
  • Reducción: En química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o un ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.}

 

Cuando un ion o un átomo se reduce presenta estas características

  1. Actúa como un agente oxidante.
  2. Es reducido por un agente reductor.
  3. Disminuye su estado o número de oxidación.

Consecuencias importantes que provoca las reacciones de oxidación- reducción

Su aplicación en la industria, los procesos redox son importantes tanto por su uso productivo (por ejemplo la reacción de minerales para la obtención del aluminio o de fierro), como prevención para evitar la corrosión de metales.

La reacción inversa de la reacción redox (que produce energía) qué es la electrólisis en el cual se aporta energía para disociar elementos de sus moléculas.

Aplicaciones biológicas

En el metabolismo de todos los seres vivos, los procesos redox intervienen, ya que están involucrados en la cadena de reacciones químicas de la fotosíntesis y de la respiración aeróbica, estos procesos redóx también están involucrados los fenómenos de des hidrogenación, de las cuales una enzima(deshidrogenasas), arranca un par de átomos de hidrógeno a un sustrato, dado que el átomo de hidrógeno consta de un protón y un electrón, dicho sustrato se oxida ya que pierde electrones. Así el “catabolismo ” lo constituyen reacciones en que los sustratos se oxidan y las coenzimas se reducen.Por el contrario las reacciones del anabolismo son reacciones en que los sustratos se reducen y las coenzimas se oxidan.

En su conjunto, catabolismo y anabolismo constituyen el metabolismo.

Combustión

La combustión es una reacción química de reducción- oxidación en el cual se desprende una gran cantidad de energía en forma de calor y luz, manifestándose visualmente como fuego. En toda combustión existe un elemento que arde (combustible) otro que produce la combustión, generalmente es el oxígeno en forma de 02 gaseoso.

Los explosivos tienen oxígeno ligado químicamente, por lo que no necesitan el oxígeno del aire para realizar la combustión. Los tipos más frecuentes de combustibles son los materiales orgánicos que contienen carbono e hidrógeno (hidrocarburos). En una reacción completa todos los elementos tienen el mayor estado de oxidación.

En los metales

Una consecuencia de la oxidación en los metales es la corrosión fenómeno de impacto estructural muy negativo, dado que los materiales adquieren o modifican sus propiedades según a los agentes que estén expuestos, y cómo actúan sobre ellos. Combinando las reacciones de oxidación – reducción (redox) en una caída galvánica se consigue las pilas electroquimicas. Estás reacciones pueden aprovecharse para evitar fenómenos de corrosión no deseado, mediante la técnica del ánodo de sacrificio y para la obtención de corriente eléctrica continua.

Característica y representación de las reacciones rodex

Reacciones rodex

También llamado reacciones de reducción y oxidación. Son aquellos que ocurren mediante las transferencia de electrones, por lo tanto hay sustancias que pierden electrones (se oxidan) y otras que ganan electrones (se reducen). Ejemplo de estas reacciones:a) combustión de hidrocarburos, la acción de los agentes blanqueadores de uso doméstico, la obtención de los metales a partir de los minerales, el proceso de respiración, digestión, etcétera.

Las reacciones redox pueden ser clasificadas en tres grupos siendo estás las siguientes

1.- Reacción redox intermolecular: Son las más comunes, se caracterizan porque el elemento que se oxida y el elemento que se reduce se encuentran en sustancias químicas diferentes, c por lo tanto el agente oxidante y el agente reductor son sustancias también diferentes.
2.-Reacción Redox Intermolecular: En este caso como el elemento que se oxida y el elemento que se reduce se encuentran en el mismo compuesto, por lo tanto el agente oxidante y el agente reductor es la misma sustancia.
3.-Reacción Redox de dismutación o desproporción: Llamada también de auto reducción- oxidación, es aquella donde un mismo elemento se oxida y se reduce, por lo tanto una misma sustancia química es oxidante y reductor a la vez.

Reacciones redox

Redox es un compuesto de dos palabras Red-ucción y ox-cidación es un tipo de reacción química en donde se transfieren electrones entre dos especies.

Se dice que hay una transferencia de electrones cuando hay un cambio en el número de oxidación entre los reactivos y los productos, alterando el estado de oxidación. De este modo, un elemento liberó electrones qué otro elemento acepta. el elemento que aportó se denomina agente reductor y es el elemento que se oxida, en el marco de la reacción redox.

El elemento que recibe los electrones se denomina agente oxidante. Este agente se reduce ya que minimiza su estado de oxidación. Las reacciones redox son procesos que llevan a la modificación del estado de oxidación de los compuestos.

Características de las reacciones redox

Primero en estos procesos, hay que subrayar qué tanto lo que es la oxidación cómo, lo que es la reducción se producen de una manera simultánea.

Segundo: Las reacciones redox se pueden llevar a cabo tanto en medio ácido como en medio de tipo básico. Tercero, es el intercambio de electrones.

Aplicación de las reacciones redox: Prevención de la corroción, reciclaje de pilas, pilas de combustible, síntesis electrolítica de aluminio, recubrimientos metálicos, entre otros usos.

Número de oxidación

Los químicos usan los números de oxidación o estado de oxidación, para saber cómo se comportan los electrones dentro de un átomo o una molécula. Es importante entender cómo encontrar el número de oxidación y de esto depende de que puedas comprender las reacciones redox.

La cuantificación de un elemento químico puede efectuarse mediante su número de oxidación.

Durante el proceso de oxidación el número de oxidación del elemento aumenta, en cambio, durante la reducción, el número de oxidación de la especie que se reduce disminuye.

El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un enlace determinado.

En un elemento puro todos los átomos son neutros ya que éstos no tienen carga y se les asigna el estado de oxidación.

El número de oxidación aumenta si el átomo pierde electrones o los comparte con un átomo que tenga tendencias a captarlos. Disminuye cuando el átomo gana electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

Reglas para asignar el número de oxidación

  1. El número de oxidación de todos los elementos sin combinar es cero.
  2. El número de oxidación de las especies iónicas monoatómicas coinciden con la carga del ion.
  3. El número de oxidación del hidrógeno combinado es + 1, excepto en los hidruros metálicos, donde su número de oxidación es-1.
  4. El número de oxidación del oxígeno combinado es-2, excepto en los peróxidos, donde su número de oxidación es-1.
  5. El número de oxidación en los elementos metálicos, cuando están combinados es siempre positivo y numéricamente igual a la carga del ion.
  6. El número de oxidación de los halógenos en los hidrácidos y su respectivas sales es-1.
  7. El número de oxidación de una molécula neutra es cero, por lo cual la suma de los números de oxidación de los átomos que constituyen a una molécula neutra es cero.
  8. La carga eléctrica total de una molécula no neutra (no nula) se corresponde con la suma algebraica de los números de oxidación de todas las especies atómicas que la constituyen.

Proceso de transferencia de electrones en reacciones redox sencillas

OXIDACIÓN: Combinación de una sustancia con el oxigeno C+02_C02 Mi+1/2 02_Mi0

REDUCCION: Disminución del contenido de oxígeno de una sustancia 2Mg0+C_2Mg+CO2 M2+C_2M+CO
CuO+H2_Cu+H2O

Con ese planteamiento, se dice que el metal (Mi) se ha oxidado, mientras que el metal ( M2) se ha reducido. El término reducción proviene precisamente de que, al perder oxígeno, disminuye (se reduce) la masa de los óxidos metálicos.

Cómo reacciona el oxígeno con un compuesto que contiene hidrógeno

En lugar de combinarse con el compuesto, lo que hace es quitarle hidrógeno para formar agua. Por ejemplo Hcl+O2_Cl2+H2O. Por ello, el concepto de oxidación se extendió para incluir también la eliminación de hidrógeno (deshidrogenacion) y, a la inversa, la reducción como la adición de hidrógeno (hidrogenación). En este sentido, es una oxidación el proceso CH3-CH2OH_CH3-CHO+H2 y una reducción la reacción CO+2H_CH3OH.

Casi todos los elementos no metálicos producen reacciones análogas a las del oxígeno. Así, la combinación entre magnesio y cloro es Mg+cl_Mgcl2. Una vez conocida la estructura electrónica de los átomos y la naturaleza del enlace químico, se pudo ver que esta reacción es análoga a 2Mg+02_2Mg0. En efecto, utilizando los diagramas de Lewis de los iones formados en cada caso:Mg+cl2_Mg2+2cl;2Mg+O2 _ 2Mg2+O2. En los dos casos, el Metal pierde sus dos electrones de valencia y se transforman en su catión. Puesto que el metal experimenta el mismo cambio en ambos procesos es necesario ampliar el concepto de oxidación, relacionándolos con la ganancia o pérdida de electrones.

Recapitulando

Los electrones en las reacciones redox: Oxidación pérdida de electrones, reducción ganancia de electrones.
Transferencia de electrones: De esta nueva definición se reduce, que no puede haber procesos de oxidación o reducción aislados, porque si una especie química pierde electrones otra debe ganarlos. Por tanto, todo proceso de oxidación va unido necesariamente a otros de reducción, se habla de reacciones de oxidación- reducción, reacciones redox. En ellas hay una transferencia de electrones de la sustancia que se oxida, perdiendo electrones, a la que se reduce, ganandolos.

Muchas veces es difícil deducir si una reacción es redox, especialmente cuando intervienen compuestos con enlaces covalentes. Sin embargo los enlaces son polares, al ser un átomo más electronegativo que otro, y por tanto hay una ganancia parcial de electrones por parte del elemento más electronegativo, acosta de una pérdida parcial por parte del elemento mas electropositivo.

Para resolver el problema de qué átomos ganan o pierden electrones de manera total o parcial, se utilizan los llamados números de oxidación.

Glosario del tema reacciones de óxido y reducción

AGENTE OXIDANTE: Es un compuesto químico que oxida a otras sustancias en reacciones electroquímica o de reducción – oxidación.
ANION: Es un ion con carga eléctrica negativa, es decir, a ganado electrones.
AGENTE REDUCTOR: Es aquel que cede electrones a un agente oxidante. Existe una reacción química conocida como reacción de reducción- oxidación, en la que se da una transferencia de electrones.
CATION: Es un ion con carga eléctrica positiva, es decir, que ha perdido electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo.
DESHIDROGENASAS: Son enzimas capaces de catalizar la oxidación o reducción de un sustrato por sustracción o adición de dos átomos de hidrógeno, empleando un par de coenzimas que actúan como aceptores o como donadores de electrones y protones.
ELECTRONES: Los electrones de valencia son aquellos que se encuentran en la capa de mayor nivel de energía del átomo, siendo éstos los responsables de la interacción entre átomos de distintas especies o entre los átomos de una misma especie. En física, el electrón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa.
ESTADO DE OXIDACION es un indicador del grado de oxidación de un átomo que forma parte de un compuesto u otra especie química (por ejemplo un ion).
ELECTRONEGATIVO: Es la capacidad de un átomo para atraer a los electrones, cuándo forma un enlace químico en una molécula.
ENERGIA: Es una fuerza relacionada con la idea de una capacidad para obrar,transformar o poner en movimiento.
ELECTROLISIS: Es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo.
ELEMENTO PURO: Cada elemento de la tabla periódica es una sustancia pura. Cada compuesto puro es una sustancia. En otras palabras una sustancia es materia que contiene sólo un tipo de átomo o molécula.
ENLACE COVALENTE POLARES: Siempre se produce cuando el enlace se realiza entre dos átomos diferentes, el grado de polaridad de la molécula resultante del enlace covalente, depende de la fuerza o atracción que atrae los electrones hacia un átomo.
FLUOR: Es un elemento químico de número atómico 9 situado en el grupo de los halógenos de la tabla periódica de los elementos su símbolo es “F”.
HIDROGENO: Es el elemento químico de número atómico 1 representado por el símbolo”H”, es el más ligero de la tabla periódica de los elementos.
HALOGENOS: Elementos químicos que forman el grupo 17 o grupo V11 A de la tabla periódica de los elementos en este mismo grupo están considerados los elementos como el fluor, cloro, bromo, yodo, astato y téneso. Este último también está en los metales del bloque F.
ION: El ion es una partícula cargada eléctricamente y constituida por un átomo o molécula que no es eléctricamente neutro.
METABOLISMO: Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquimicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular y permiten las diversas actividades de la célula.
REACCION QUIMICA: Es un proceso termodinámico en el cual dos o más instancias, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces en otras sustancias llamadas productos.
QUIMICA ORGANICA: Es una rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que su gran mayoría contienen carbono formando enlaces covalentes. Carbono – carbono o carbono – hidrógeno y otros.

Esta información es sustraída de manera parcial de las siguientes fuentes

Química Inorgánica (s/f) Reacciones Redox [Fecha de consulta 3 de diciembre 2018] Disponible en www.fullquimica.com/2011/12/reacciones-redox.html

www.iesdmjac.educa.aragon.es
es.khanacedemx.org/scrence/chemistre/oxidation-reduction/redox-oxidation-reduction
es.wikipedia.org/wiki/reduccion-oxidacion

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