Boletín Científico .-. Vannia Marilitzí Arroyo Rojas

NOVIEMBRE 2021 | NÚMERO 1 | VOL.1

Fenómenos & Transformaciones

ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE TLALNEPANTLA

150 MXN

| QUÍMICA

Reacciones Químicas

Índice 04

-REDOX-

evolución histórica de las reacciones 06 deLaóxido-reducción.

(REDOX)

08 Conceptos de oxidante y reductor. reacciones quí­micas de oxidación y 09 Las reducción en situaciones cotidianas.

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Balanceo REDOX.

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Celdas electroquímicas.

Reacciones de transferencia de electrones. Basadas en etapa de oxidación y de reducción. Cada una de estas etapas se denomina semirreacción, y muestran explícitamente los electrones transferidos en el proceso de oxidación y en el de reducción.

R E A C C I O N E S

- R E D O X -

UNA DE LAS REACCIONES REDOX MÁS IMPORTANTES SON LAS REACCIONES DE COMBUSTIÓN. EN ELLAS, UNA SUSTANCIA GANA ELECTRONES, EL OXÍGENO (OXIDANTE), MIENTRAS QUE OTRA, EL COMBUSTIBLE (REDUCTOR) LO PIERDE.

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Evolución Histórica REDOX

Hoy en día sabes que las reacciones REDOX dieron pauta a grandes descubrimientos de la teoría electroquímica. Como lo son la pila volta, electricidad y el cambio químico, el galvanismo y electrolisis, entre otros descubrimientos. Sin embargo, las bases de lo que se conoce como reacciones REDOX fueron desarrolladas en el siglo XVIII, por el químico francés Antoine Lavoisier, quién a través de sus observaciones llegó a la conclusión de que tanto la combustión del azufre como la del fósforo y la calcinación de metales, eran procesos similares, en los que se producía la combinación de estas sustancias con oxígeno.

A

partir

de

estas

conclusiones

se

propone una primera definición de los conceptos oxidación y reducción.

La oxidación será la reacción que se produce cuando una sustancia reacciona con oxígeno y la reducción

será

la

reacción

que

se

produce

cuando una sustancia pierde oxígeno.

Sin embargo, con el tiempo se verificó que existían

muchas

reacciones

en

las

que

no

intervenía el oxígeno, y que eran reacciones de

Antoine-Laurent de Lavoisier (París, 1743 - 1794)

oxidación y reducción , por lo que se estableció una nueva definición para estos procesos.

En el siglo XIX, el alemán científico Liebig en el marco de sus estudios en orgánico, hizo referencia

química

a la oxidación

relacionándola

al

proceso

deshidrogenación de los alcoholes paraca generar aldehídos.

A

comienzos

el

siglo

XX

la

definición

evolucionó luego, sobre el modelo de la teoría de valencia y enlaces químicos de Lewis. Desde entonces, se consideró que una reacción de oxidación es aquella donde una

especie

contrapartida,

cede la

electrones y

reducción

es

por

aquella

reacción donde una especie gana electrones.

El

científico

estadounidense

Latimer

introdujo el término de número de oxidación como una noción completamente formal, describir una reacción REDOX como una reacción vinculada al cambio de los números de oxidación.

“ Mientras que las reacciones ácido-base se caracterizan por

Naciones Unidas

proceso

de transferencia de protones, las reacciones óxido-reducción ,

o

reacciones redox , se

considerar como reacciones de transferencia de electrones ”. (Chang, 2002).

DE JONG, O. & TREAGUST, D. (2002). “THE TEACHING AND LEARNIG OF ELECTROCHEMICAL”. EN GILBERT, ET AL. (EDS.), CHEMICAL EDUCATION. TOWARDS RESEARCH BASED PRACTICE. PP. 317-337. NETHERLANDS: KLUWER ACADEMIA PUBLISHERS.

OXIDANTES REDUCTORES DE JONG, O., ACAMPO, J., VERDONK, A., PROBLEMS IN TEACHING THE TOPIC OF REDOX REACTIONS: ACTIONS AND CONCEPTIONS OF CHEMISTRY TEACHERS, J. RES. SCI. TEACH. 32, 1097-1110 (1995).

Oxidante: sustancia que oxida a otra, por lo tanto se reduce y contiene un elemento cuyo número de oxidación disminuye.

Reductor: sustancia que reduce a otra, por lo tanto se oxida y contiene un elemento cuyo número de oxidación aumenta.

OROZCO, R.; MARTÍNEZ, E.; GALVÁN, R.; RAMÍREZ, J. Y FERNÁNDEZ, I. (2007). REACCIONES OXIDOREDUCCIÓN.

REDOX en la vida cotidiana Las reacciones de oxidación–reducción, son fundamentales para nuestra vida cotidiana.

Sabemos que para realizar cualquier movimiento necesitamos energía y esta la obtenemos de de un proceso REDOX, el metabolismo de los alimentos, la respiración celular también se obtiene de este proceso. Por otra parte estas reacciones las vemos en corrosión de los metales, oxidación de alimentos, los procesamientos de alimentos, en el vino, la combustión, en la industria, la electricidad y en la extracción de los metales, entre otros...

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La respiración natural Es lo opuesto al proceso de fotosíntesis, proporcionando el oxígeno esencial a los animales que respiran. Este proceso utiliza el oxígeno del aire y los carbohidratos de tu propio cuerpo en un proceso de oxidación reducción que suministra a tu cuerpo con oxígeno y libera el dióxido de carbono esencial del que dependen las plantas para su supervivencia.

El metabolismo La reacción de la termita muestra que las reacciones

REDOX

espontáneas

liberan

energía, lo que puede ser de utilidad en el cuerpo humano.

Las

semirreacciones

simplemente

una

descriptas

manera

son

diferente

de

describir el metabolismo celular. Cuando una persona come, la comida se descompone en azúcares, como la glucosa. Dentro de la célula, estos azúcares se oxidan y hay una el

balance

fundamental

en para

estas obtener

reacciones una

es

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transferencia de electrones al O2. Mantener función

celular normal. Si el equilibrio se desplaza hacia alguno de los lados, puede producirse

una consecuencia no deseada, por ejemplo una enfermedad.

Las reacciones redox han sido vinculadas a la formación de cáncer, por ejemplo porque

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dañan el ADN, y se cree que las ROS activan la expresión de los genes cuyas proteínas provocan cáncer (oncogenes) o desactivan los genes supresores de tumores, cuyas proteínas hacen lo contrario. Las ROS también pueden oxidar proteínas y alterar directamente su estructura, y por ende su función. Si esas proteínas son importantes para la división o el movimiento de las células, puede aparecer un cáncer.

Una vez que se ha desarrollado un tumor, se pueden aprovechar los mecanismos redox para el tratamiento. Muchas drogas contra el cáncer atacan a los tumores al aumentar la producción de las ROS dentro de las células malignas, lo que con el tiempo las mata. Sin embargo, las células cancerígenas generalmente aumentan la producción de sus sistemas de defensa antioxidantes, por lo que contrarrestan ese efecto.

Cuando los tratamientos con medicamentos no hacen efecto, puede que los mecanismos redox sean los causantes de la resistencia de las células cancerígenas a la terapia.Para comprender cómo interactúan los diferentes factores en las células sanas y enfermas, podemos visualizar los procesos redox en las células gracias a la proteína de una medusa

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fluorescente llamada proteína verde fluorescente (GFP, por su sigla en inglés).

La formación de ozono, es un ejemplo de reacción redox donde por efecto de la luz ultravioleta se rompe la molécula de oxígeno para dar lugar a dos radicales libres. Este ozono troposférico es peligroso para los seres vivos al formar parte del denominado smog fotoquímico principalmente en áreas urbanas.

El agua influye en los procesos redox de los suelos al modificar la distribución del aire en el suelo, por ello la difusión del oxígeno y la concentración de dióxido de carbono se altera.

La principal materia reductora del suelo, bajo un buen drenaje, resulta ser la materia orgánica, ya que se incorpora de forma reducida al suelo, elementos tales como O, C, N, S, Fe, Mn y Cu; alterando los minerales del suelo y repercutiendo en su actividad biológica para el crecimiento de las plantas, modificando el pH y el color.

Reacciones son generalmente reversibles y transforman contaminantes en diferentes químicos por medio de la transferencia de electrones.

Los contaminantes son reducidos si ganan electrones, y el dador de electrones se convierte en oxidado. Cuando el contaminantes es oxidado, este da electrones y el aceptador se reduce.

Las reacciones Redox son frecuentemente mediadas por microorganismos. En aguas subterráneas, los contaminantes sufren reacciones Redox en condiciones abióticas que contribuyen a la atenuación natural.

Reacciones redox que generan la energía necesaria para que los aparatos funcionen.

Una pila eléctrica común está conformada por tres partes, un ánodo, que es un electrodo positivo; un cátodo, que es un electrodo negativo, y un electrolito líquido, sólido o en pasta.

Utilizar pilas tiene sus desventajas pues contienen sustancias corrosivas y tóxicas como el mercurio.

El alcoholímetro es un dispositivo que permite determinar el nivel de alcohol que circula en la sangre a través de la cantidad de este en el aire del aliento.

Y su funcionamiento también depende de una reacción redox.

Presencia en el agua En la desinfección del agua es muy importante tanto en la concentración de cloro libre y el tiempo de contacto con el agua así como el pH y la temperatura. Un buen control de la desinfección exigirá una monitorización no del cloro sino del potencial redox del medio.

La medida en continuo del potencial Redox del agua tratada permite el ajuste de la cantidad de agente biocida oxidante añadida al agua (dosificación), requerida para reaccionar con sustancias orgánicas e inorgánicas, y disminuir las concentraciones de las poblaciones bacterianas contenidas en el agua hasta los niveles deseados.

BALANCEO

REDOX

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, por lo tanto el agente oxidante y el agente reductor son sustancias también diferentes.

2 Reacción Redox Intramolecular: En este caso, el elemento que se oxida y el elemento que se reduce se encuentran en el mismo compuesto, por lo tanto

LINK PARA PRÁCTICAR: HTTPS://ES.LIVEWORKSHEETS. COM/RU1989227SP

el agente oxidante y el agente reductor es la misma sutancia.

3 Reacción Redox de dismutación o desproporción: Llamada también de autoreducción - oxidación, es aquella donde un mismo elemento se oxida y se reduce. Por lo tanto una misma sustancia química es oxidante y reductor.

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Verificar que la ecuación este bien escrita y completa.

C o l o c a r l o s n ú m e r o s d e o x i d a c i ó n e n c a d a u n o d e l os e l e m e n t o s y o b s e r v a r q u e n ú m e r o s d e o x i d a c i ó n c a m b i a r o n ( u n e l e m e n t o se o x i d a y uno se reduce).

Escribir la diferencia de números de oxidación de un mismo elemento y m u l t i p l i c a r l a d i f e r e n c i a d e n ú m e r o s d e o x i d a c i ó n p o r l o s su b í n d i ce s correspondientes de cada elemento.

Escribir la diferencia de números de oxidación de un mismo elemento y m u l t i p l i c a r l a d i f e r e n c i a d e n ú m e r o s d e o x i d a c i ó n p o r l o s su b í n d i ce s correspondientes de cada elemento.

Completar el balanceo por tanteo y verificar la cantidad de átomos en cada miembro de la ecuación.

Completar el balanceo por tanteo y verificar la cantidad de átomos en cada miembro de la ecuación.

Las celdas ELECTROQUÍMICAS

Una celda electroquímica de corriente continua es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica a partir de reacciones químicas o bien de producir reacciones químicas a través de la introducción de energía eléctrica. Consta de dos conductores eléctricos llamados electrodos, cada uno sumergido en una disolución adecuada de electrólito.

F a r r e r a , L . I n t r o d u c c i ó n a l a e l e c t r o q u í m i c a . D e p a r t a m e nt o d e Fis ic o q u í m ic a U N A M .

Recuperado de: depa.fquim.unam.mx.

Ánodo, electrodo donde ocurre la oxidación.

El puente salino está compuesto de una solución saturada de sales, con sus extremos tapados por un gel permeable para los iones, pero impermeable para el agua.

Cátodo, electrodo donde ocurre la reducción.

La disolución que rodea los electrodos también juega un rol importante, pues está enriquecida de electrolitos fuertes.

Las partes de una celda galvánica se muestran en la figura 1 y son las siguientes: 1.- Semicelda anódica 2.- Electrodo anódico 3.- Solución anódica 4.- Semicelda catódica 5.- Electrodo catódico 6.- Solución catódica 7.- Puente salino 8.- Conductor metálico 9.- Voltímetro

CELDAS GALVÁNICAS La celda galvánica o celda voltaica es un tipo de celda electroquímica que consta de dos metales diferentes inmersos en dos semiceldas, en las que un compuesto en solución activa una reacción espontánea.

Entonces, uno de los metales en una de las semiceldas se oxida mientras el metal de la otra semicelda se reduce, produciendo un intercambio de electrones a través de un circuito externo. Esto permite aprovechar la corriente eléctrica.

La idea fundamental de una celda galvánica es que el metal que sufre la reacción de oxidación quede separado físicamente del metal que se reduce, de modo tal que el intercambio de electrones ocurre a través de un conductor externo que permite aprovechar el flujo de corriente eléctrica, por ejemplo para encender una bombilla o led.

Las celdas galvánicas de uso cotidiano distan mucho en forma de la que se usa como modelo didáctico, pero su principio de funcionamiento es el mismo.

Las celdas galvánicas se usan en estética y en la regeneración muscular.

Hay tratamientos faciales que consisten en aplicar corriente mediante dos electrodos en forma de rodillo o esfera que limpian y tonifican la piel.

1. Celda o cuba electrolítica: depósito, donde ocurre o se lleva a cabo la electrolisis.

2. Electrolito: Es la sustancia capaz de descomponerse por efecto de la corriente eléctrica 3. Electrodo: Son barras o placas generalmente metálicas que al estar en contacto con el electrolito, logran que éste entre en reacción, puesto que son los terminales de los bornes de una batería o acumulador de corriente continua (fuente) Pueden ser: - Activos: Cuando además de conducir la corriente eléctrica, reaccionan participando en el proceso y por lo tanto sufren cambios químicos durante el proceso - Inertes: Cuando su única función es conducir la corriente eléctrica, reaccionan participando en el proceso y por lo tanto sufren cambios químicos durante el proceso.

4. Cátodo: Es electrodo que lleva electrones a la solución electrolítica o electrolito y es donde ocurre la reducción; su carga es negativa.

5. Ánodo: Es el electrodo que saca electrones de la solución electrolítica, y es donde ocurre la oxidación , su carga es positiva.

6. Fuente de energía: En los procesos electrolíticos se usan generadores de corriente continua (baterías o pilas conectadas en serie), con la finalidad que no produzcan sobrecargas.

CELDAS ELECTOLÍTICAS

Una celda electrolítica es un dispositivo electroquímico en el que se consume energía eléctrica para impulsar una reacción de óxido reducción o reacción redox no espontánea.

Es lo opuesto a una celda galvánica o voltaica, la cual genera energía eléctrica a partir de una reacción redox espontánea. as celdas electrolíticas permiten convertir energía eléctrica en energía potencial química.

Se podría decir que las celdas electrolíticas son esenciales para nuestra forma de vida moderna. Esto se debe, en primer lugar, a las numerosas industrias esenciales que dependen enteramente de procesos electrolíticos, y, en segundo lugar, al hecho de que forman la base de nuestra capacidad de almacenar energía eléctrica en forma de energía potencial química. Algunos de las aplicaciones más importantes de las celdas electrolíticas son: Producción y purificación de metales Producción de halógenos Almacenamiento de energía

BOLETÍN CIENTÍFICO NÚMERO 1 | VOL. 1

Reacciones Químicas |

NOMBRE

Fenómenos & transformaciones

Vannia Marilitzí Arroyo Rojas

AUTOR

QUÍMICA - REDOX-

TEMA PRINCIPAL

Reacciones Químicas

CURSO

TITULAR

Roberto Estrada

ESCUELA NORMAL DE TLALNEPANTLA LIC. ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LA QUÍMICA EN EDUCACIÓN SECUNDARIA

REVISTA DIGITAL: