Aplicaciones DE LAS Reacciones Redox- Gonzalez Molina PDF

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Características de las reacciones Redox...

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1 UNIVERSIDAD CATÓLICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

QUÍMICA TÉCNICA SECCIÓN “B” PRESENTADO POR: GONZALEZ MOLINA, KATYA BEATRIZ PARA: ING.MASTER CLAUDIA VERONICA ORTEZ MORAN

PRESENTADO EL 16 DE MAYO DE 2020 SANTA ANA, EL SALVADOR

2 INDÍCE 1. Introducción…………………………………………………………….. 3 2. Objetivos…………………………………………………………………4 3. Desarrollo del tema………………………………………………………5 4. Anexos……………………………………………………………………14 5. Conclusión……………………………………………………………….. 16 6. Bibliografía………………………………………………………………..17 7. Glosario……………………………………………………………………18

3 1. INTRODUCCIÓN El estado de oxidación de un átomo en una combinación química determinada, es la carga aparente, positiva o negativa asignada a dicho átomo. Las reacciones de óxido reducción son aquellas en las que se produce una transferencia de Electrones de una especie a otra. Los procesos de oxidación y reducción deben ocurrir en Forma simultánea y comprender un número igual de electrones. Uno de los reactivos debe incluir un átomo cuyo número de oxidación se incremente, y Entonces se dice que ese reactivo se oxida (o pierde electrones) y se llama agente reductor; el otro reactivo debe contener un átomo cuyo número de oxidación disminuye durante la reacción, y de este reactivo se dice que se reduce (al ganar electrones) y se llama agente oxidante. En este tipo de reacciones no es sencillo predecir los productos, para lo cual se requiere una considerable experiencia. Además, las reacciones redox en soluciones acuosas se complican aún más por el hecho de que en ellas participan el disolvente (H 2O) y otras especies como H+ (solución ácida) u OH- (solución básica). Por lo general, se emplea uno de dos procedimientos diferentes para equilibrar una reacción de óxido reducción.

4 2. OBJETIVOS

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Conocer sobre las distintas aplicaciones de las reacciones redox y sus características.

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Estudiar algunas reacciones de oxidación-reducción que observamos en nuestra vida cotidiana.

5 3. APLICACIONES DE LAS REACCIONES REDOX

Se conoce como reacciones redox, reacciones óxido-reducción o reacciones reducción-oxidación, a toda reacción química en la que ocurre un intercambio de electrones entre los átomos o moléculas involucrados. Ese intercambio se refleja en el cambio de estado de oxidación de los reactivos. El reactivo que cede electrones experimenta oxidación y el que los recibe, reducción. El estado de oxidación es la tendencia de un átomo de un elemento a ceder o tomar electrones cuando forma parte de una reacción química. También se denomina números de oxidación o valencias. En toda reacción redox hay dos tipos de reactivos que se influyen de manera recíproca: 

Un agente oxidante, que capta los electrones y baja su estado de oxidación inicial, sufriendo, por lo tanto, una reducción. O lo que es lo mismo, aumenta su carga electromagnética negativa al ganar electrones.

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Un agente reductor, que cede los electrones y aumenta su estado de oxidación inicial, sufriendo, por lo tanto, una oxidación. O lo que es lo mismo, aumenta su carga electromagnética positiva al perder electrones.

Tan solo en algunos casos ciertos reactivos (anfolitos) pueden oxidarse y a la vez reducirse, en lo que se conoce como anfolización. Del resto, las reacciones redox son de las reacciones químicas más comunes del universo y forman parte de las reacciones fundamentales para la continuidad de la vida.

6 3.1. CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES REDOX Las reacciones redox se encuentran a nuestro alrededor a diario. La oxidación de los metales, la combustión del gas en la cocina o incluso la oxidación de la glucosa para obtener ATP en nuestro organismo son ejemplos de ello. En la mayoría de los casos, involucran una importante cantidad de energía liberada, así como un cambio permanente en la naturaleza química de los materiales involucrados. El resultado final de una reacción redox suelen ser compuestos diferentes a los iniciales, tanto en su combinatoria como su nivel de carga electromagnética. Este proceso a menudo se comprende a partir de “semireacciones” o reacciones parciales, que son una forma de segmentar el proceso redox global en dos: el proceso de reducción y el de oxidación. Por ejemplo: 

Semireacción de reducción: Cu2+ + 2e– -> Cu (reducción del cobre al recibir dos electrones).

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Semireacción de oxidación: Fe -> Fe2+ + 2e– (oxidación del hierro al perder dos electrones)

Lo cual compone la reacción global Fe + Cu2+ -> Fe2+ + Cu.

7 3.2. TIPOS DE REACCIONES REDOX Existen distintos tipos de reacciones redox, dotados de características distintas. Los tipos más comunes son:

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Combustión. Todas las formas de combustión, desde la gasolina en el motor de un automóvil o el gas en nuestras cocinas, son reacciones redox que involucran un compuesto (combustible) y oxígeno, y que liberan gran cantidad de energía, ya sea como calor, luz o movimiento (como en el caso de las explosiones). Lógicamente, el oxígeno actúa como agente oxidante, quitándole electrones al compuesto.

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Oxidación. La oxidación es descrita comúnmente como la degradación de ciertos materiales, especialmente metálicos, por acción del oxígeno sobre ellos. Es un fenómeno mundialmente conocido y cotidiano, especialmente en las poblaciones costeras, donde las sales del ambiente aceleran (catalizan) la reacción. Es por eso que un automóvil, luego de llevarnos a la playa, debe ser limpiado de todo rastro de agua salada.

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Desproporción. También conocidas como reacciones de dismutación, presentan un único reactivo que se reduce y oxida al mismo tiempo, a medida que sus moléculas actúan entre sí. Un caso típico de esto es la descomposición del agua oxigenada (H2O2).

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Desplazamiento simple. También llamadas reacciones de sustitución simple, ocurre cuando dos elementos intercambian sus lugares respectivos dentro de un mismo compuesto. Es decir, un elemento sustituye a otro en su exacto lugar de la fórmula, balanceando sus respectivas cargas electromagnéticas con otros átomos según convenga. Es lo que ocurre cuando un metal desplaza al hidrógeno en un ácido y se forman sales, como ocurre cuando las baterías de un aparato se descomponen.

8 3.3. EJEMPLO DE REACCIONES REDOX Los ejemplos de reacciones redox son muy abundantes. Trataremos de dar un ejemplo de cada uno de los tipos anteriormente descritos: La combustión del octano, un hidrocarburo componente de la gasolina, tiene lugar en el motor de nuestros automóviles. Esto ocurre a medida que el oxígeno y el octano reaccionan, oxidándose y reduciéndose respectivamente, liberando energía aprovechada para generar trabajo en el motor, y subproduciendo dióxido de carbono y vapor de agua en el proceso. Todo de acuerdo a la siguiente fórmula: 2C8H18 + 25O2 -> 16CO2 + 18H2O + E (energía) La descomposición del peróxido de hidrógeno, también llamada agua oxigenada, ocurre cuando en presencia de agua y oxígeno, sus propios átomos constitutivos, el agua oxigenada pierde su estado de oxidación -1 y termina convirtiéndose simplemente en agua y oxígeno elemental, recuperando un estado electromagnético neutro. Esto ocurre de acuerdo a la fórmula: 2H2O2 -> 2H2O + O2 Desplazamiento de la plata por cobre, el ejemplo clásico comprobable con una solución acuosa de nitrato de plata y un trocito de cobre. Al sumergir este último en la solución, notaremos de inmediato un cambio de color (yendo hacia el azul) y la formación en torno al cobre de pequeños cristales metálicos (precipitado). Esto será indicativo de que ha ido sustituyendo la plata en la solución, de acuerdo a la siguiente fórmula: Cu + 2AgNO3 -> Cu(NO3)2 + 2Ag

9 3.4 APLICACIONES REDOX EN LA INDUSTRIA Las aplicaciones industriales de las reacciones redox son infinitas. Por ejemplo, las reacciones de combustión son idóneas para producir trabajo, o sea, movimiento o electricidad: es lo que hacen las plantas eléctricas que queman carbón para obtener el calor y evaporar agua, por ejemplo. También ocurre dentro del motor de los vehículos a combustible fósil. Por otro lado, reacciones redox de sustitución y desplazamiento son útiles para obtener ciertos elementos en un estado de pureza que no es frecuente ver en la naturaleza. Por ejemplo, la plata es sumamente reactiva. Aunque es poco frecuente encontrarla pura en el subsuelo mineral, sí puede obtenerse un alto grado de pureza a través de una reacción redox. Lo mismo ocurre a la hora de obtener sales y otros compuestos. Las reacciones redox constituyen el principio de funcionamiento de las pilas eléctricas y se emplean para refinar electroquímicamente determinados metales. Se calcula que en el mundo cada persona consume, en promedio, cinco pilas al año. Una aplicación industrial de estos procesos redox que permite obtener cloro, hidrógeno e hidróxido de sodio es la electrolisis de una solución de cloruro de sodio. Los procesos redox también son muy importantes, tanto por su uso productivo (por ejemplo la reducción de minerales para la obtención del aluminio o del hierro) como por su prevención (por ejemplo en la corrosión). Una aplicación industrial importante de la electrólisis es el horno electrico, que se utiliza para fabricar aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metálicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se deposita el metal electrolíticamente. Los métodos electrolíticos se utilizan también para refinar el plomo, el estaño, el cobre, el oro y la plata. La

10 ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolíticos es que el metal depositado es de gran pureza. Otra aplicación de redox, es en las industrias de cosmeticos, productos de higiene y perfumes, las cuales están constituidas por sustancias naturales o sintéticas, de uso externos en las diversas partes del cuerpo humano, piel, sistema capilar, uñas, labios, órganos genitales externos, dientes, etc. Las empresas tienen la responsabilidad de evaluar la estabilidad de sus productos, antes de ponerlos a disposición de consumo. Uno de los factores del cual se debe tener cuidado es el de las reacciones de óxido- reducción. Ocurren procesos de oxidación o de reducción llevando a alteraciones de la actividad de las sustancias activas, de las características organolépticas y físicas de la formulación.

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También las usan las industrias alimenticias, para evitar la oxidación y reducción de los compuestos presentes en los mismos, utilizan sustancias llamadas antioxidantes (un tipo de conservador). La función de éstas es evitar la alteración de las cualidades originales de los alimentos. Mediante las sustancias antioxidantes, diversos alimentos susceptibles a la oxidación, alargan su vida útil.

12 3.5 APLICACIONES DE LAS REACCIONES REDOX EN LA CONSTRUCCIÓN Todo material proveniente de materias primas, tiene un nivel de energía superior al de sus componentes de origen, por lo tanto, se estabilidad química es menos estable teniendo tendencia a abandonar ese estado de compuesto, analizaremos el fenómeno de la corrosión en hormigones, maderas y plásticos. Por corrosión se entiende en general a la destrucción (pérdida de su cohesión inicial) de un material por agentes químicos o físico-químicos, cuya acción se ejerce localmente o en forma general sobre toda la superficie de la pieza. En este sentido puede hablarse de corrosión no sólo de los metales, sino también de otros materiales, por ejemplo: hormigones, plásticos, cerámicas, etc. Como elementos componentes de una obra de construcción (desde edificación hasta galpones industriales) cubren una gama variada de materiales que están de un modo u otro afecto a deterioros, la validez de analizar su comportamiento está plenamente justificada. Es por esa razón que esbozaremos someramente el fenómeno de la corrosión en hormigones, maderas y plásticos por ser los de mayor relevancia. Para concluir de modo más profundo con el comportamiento del fierro, dado su carácter de principal afectado. Al definir corrosión mencionamos dos tipos de agente, debemos agregar un tercer agente, los "biológicos" cuya acción se entrelaza con los dos anteriores, originando un complejo cuadro que actúa preferentemente en la madera. Por ley de la naturaleza, todo producto proveniente de materias primas, tiene un nivel de energía superior al de sus componentes de origen, por lo tanto, se estabilidad química es menos estable teniendo tendencia a abandonar ese estado de compuesto.

13 La corrosión del acero en estructuras de hormigón es un proceso electroquímico que consiste en dos reacciones: en el ánodo, el metal libera electrones (Fe.Fe2 + 2e-) y se produce la reacción con los iones hidroxilo formados en el cátodo (Fe2 + 2OH-. Fe (OH)2). Los electrones liberados en el ánodo tienen que ser absorbidos en el cátodo debido al electro neutralidad. La reacción correspondiente es una reducción de oxígeno (1/2 O2 + H2O + 2e-. 2OH-). Corrosión de los materiales en la Construcción. Morteros de reparación con inhibidores de corrosión

14 4. ANEXOS Experimento de una vela y fósforos: Se produce una reacción química, y se desprende mucha energía en forma de luz y calor.

15 Oxidación del hierro al contacto con el agua. Los elementos tienen estado de oxidación cero y así el hierro puede oxidarse perdiendo electrones, que son transferidos al oxígeno, que gana dos electrones y se reduce, pasando del estado de oxidación.

16 5. CONCLUSIÓN 

Entendemos que una reacción redox es una reacción de transferencia de electrones, donde la especie que pierde electrones se oxida y la especie que los gana se reduce.

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Existen distintos tipos de reacciones redox, las cuales podemos observar en nuestra vida cotidiana.

17 6. BIBLIOGRAFÍA Autor: María Estela Raffino. De: Argentina. Concepto de reacciones redox. 13 de mayo 2020. Disponible en: https://concepto.de/reacciones-redox/

Portal ondac construcción 2016. La corrosión en materiales de construcción. 13 de mayo 2020. Disponible en: https://portal.ondac.com/601/w3-article-65419.html

El mundo de la química 2015. Aplicaciones industriales de los procesos redox. 13 de mayo 2020. Disponible en: http://quimicamariacciencias.blogspot.com/2015/04/aplicaciones-industriales-delos.html

18 7. GLOSARIO Oxidación. Fenómeno químico en virtud del cual se transforma un cuerpo o un compuesto por la acción de un oxidante, que hace que en dicho cuerpo o compuesto aumente la cantidad de oxígeno y disminuya el número de electrones de alguno de los átomos. Reducción. Es una reacción química que consiste en la obtención de electrones por uno de los átomos involucrados en la reacción. Electrones. Partícula esencial más liviana que compone un átomo y que presenta la menor carga posible en lo referente a la electricidad negativa. Átomos. Es la cantidad menor de un elemento químico que tiene existencia propia y que está considerada como indivisible. Moléculas. Es un grupo de átomos, iguales o diferentes, que se mantienen juntos y no se puede separar sin afectar o destruir las propiedades de las sustancias. Reactivo. Es toda sustancia que interactúa con otra en una reacción química que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos....