LA TERMOQUÍMICA EN PROCESOS ENERGÉTICOS SUSTENTABLES Y LA ELECTROQUÍMICA EN LA PRODUCCIÓN TECNOLÓGICA SOCIOCOMUNITARIA

Reacciones Óxido-Reducción (REDOX)

Las reacciones de oxidación-reducción forman una parte importante del mundo que nos rodea. Abarcan desde la combustión de combustibles fósiles hasta la acción de los blanqueadores de ropa domésticos. Asimismo, la mayoría de los elementos metálicos y no metálicos se obtienen de sus minerales por procesos de oxidación o de reducción. Hay muchos fenómenos que se dan a tu alrededor y en tu propio cuerpo relacionados con la química de los procesos de oxidación y reducción.  Así, por ejemplo, los objetos metálicos se oxidan cuando están a la intemperie; al encender una estufa (no eléctrica) se produce calor por la oxidación del combustible; en tu propio cuerpo, las células oxidan las sustancias nutritivas presentes en los alimentos para obtener la energía que te permite vivir. Hay procesos biológicos tan importantes como la fotosíntesis y la respiración celular que  en esencia serán reacciones redox. El primero involucra la reducción del dióxido de carbono atmosférico para producir glucosa, un compuesto altamente energético; el segundo, en cambio, oxida este monosacárido y libera la energía contenida en sus enlaces.

Las reacciones de oxidación -reducción se deben, principalmente, a la transferencia de electrones desde un agente reductor a un agente oxidante.

En una reacción REDOX u óxido reducción, una especie se oxida (cede electrones) y la otra especie se reduce (gana electrones). Como estas dos situaciones ocurren en la misma reacción, los electrones cedidos por la especie que se oxida, son empleados por la especie que se reduce, que debe ganar electrones.

Ejemplo de una reacción REDOX:

Cuando, se introduce una lámina de zinc, en una disolución concentrada de iones Cu²⁺, al cabo de unos segundos, ésta se recubre de una capa de cobre metálico.

La ecuación química que representa el proceso es:

La ecuación anterior nos indica, que durante el proceso, el átomo de zinc se ha transformado en el ion Zn²⁺, para lo cual ha tenido que ceder dos electrones; en cambio, el ion Cu²⁺ se ha convertido en un átomo de cobre, para lo cual ha debido aceptar dos electrones.

Sobre la base de esta información deducimos que la ecuación iónica anterior involucra dos procesos:
•    En uno, se pierden electrones, y
•    En el otro, se ganan electrones.

Las ecuaciones que describen estos procesos son:

Por lo tanto, en el proceso de oxidación un átomo o un ion cede uno o más electrones; mientras que en el proceso de reducción, el átomo o el ion capta uno o más electrones. Ambos procesos son complementarios y ocurren simultáneamente.

En toda reacción REDOX, se tiene:

• un agente oxidante
• un agente reductor
• una especie oxidada
• una especie reducida

En las ecuaciones REDOX, el agente oxidante y el agente reductor, se encuentran siempre como reactantes; mientras que la especie oxidada y la especie reducida, se encuentran siempre como producto.

Agente oxidante
En toda reacción redox, el agente oxidante es la especie química que se reduce, es decir, la que recibe los electrones. Tengan en cuenta, que en la semir-reacción de reducción, se consumen los electrones.

En la ecuación, observamos  que el ion cobre (Cu²⁺) se reduce, porque recibe los electrones que provienen del zinc y se convierte en cobre elemental, Cu(s) eléctricamente neutro.

Por lo tanto el  ion Cu²⁺ es el agente oxidante.

Agente Reductor

En toda reacción redox, el agente reductor es la especie química que se oxida, es decir, la que cede electrones. Tengan en cuenta que en la semi-reacción  de oxidación, se producirán electrones.

En la ecuación, el  Zn(s)  es el agente reductor, ya que en la semireacción se producen electrones, lo que significa que el zinc se oxida y se transforma Zn²⁺.  

Por lo tanto el Zn, es el agente reductor.

Especie Oxidada

Será la especie que recibió los electrones, en nuestro ejemplo el Zn²⁺.

Especie Reducida

Será la especie que perdió los electrones, en nuestro ejemplo el Cu.