El óxido, la pátina, el fuego, la comida rancia, todos tienen en común la oxidación. Así que echemos un vistazo a exactamente qué es eso.
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La vida tal como la conocemos hoy no podría existir sin oxígeno. Entonces, tuvimos suerte de que haya tanto alrededor. Pero esta dependencia del oxígeno ha sido, a veces, llamada un pacto con el diablo. La misma propiedad que hace que el gas sea vital para la mayoría de la vida terrestre, su sed insaciable de electrones mata lentamente la vida misma que sustenta.
Hoy, pensé en echar un vistazo más profundo a esta dinámica de dar y quitar vidas al preguntar:
que es la oxidacion
La oxidación es el proceso en el que un átomo arranca electrones de otro, reclamándolos como propios. Es un lado de las reacciones de tipo redox. Estas reacciones de oxidación-reducción se distinguen de otros tipos de interacciones químicas porque involucran cambios en las envolturas de electrones de múltiples átomos. La reducción es el proceso mediante el cual un átomo cede electrones a otro.
El término toma su nombre del oxígeno porque fue el primer elemento oxidativo conocido. De hecho, durante bastante tiempo en el siglo XVIII, la oxidación se refería únicamente a la adición de oxígeno a un compuesto. Un buen ejemplo de esta definición tradicional de oxidación puede mostrarse (de manera molesta) en la carrocería de nuestros automóviles: óxido (óxido de hierro).
Desde entonces, hemos aprendido que la oxidación no se limita ni al hierro ni al oxígeno. La mayoría de los elementos se pueden oxidar, con la persuasión adecuada, en una variedad de entornos. Muchos se pueden hacer para oxidar a sus compañeros. Algunos se descascaran y se rompen cuando se oxidan, otros tienden a volverse más resistentes a una mayor oxidación. El proceso se presenta de muchas formas e involucra a muchos actores. Como tal, hemos ampliado la definición de oxidación para incluir todas y cada una de las reacciones en las que un elemento desprende electrones y aumenta su estado de oxidación.
Poner el buey en redox
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La oxidación y la reducción siempre, siempre , ocurren juntas.
Para enfoques puramente teóricos, las semirreacciones se pueden usar para explicar la mitad de una reacción redox, ya sea el componente de oxidación o el de reducción. Estos son bastante útiles para simplificar todo el proceso, para que sea más fácil de enseñar o comprender. Pero tenga en cuenta la primera línea: en la vida real, la oxidación y la reducción siempre van juntas.
Sencillamente, un electrón no querrá dejar su átomo anfitrión. No entrará en la naturaleza de cualquier manera. No hay nada para satisfacer su desequilibrio eléctrico allí. Pero tener un anfitrión más acogedor cerca para pasar puede sacarlo . La oxidación, entonces, no puede ocurrir a menos que haya un átomo sediento de electrones alrededor. Por otro lado, sin un donante de electrones, no hay transferencia. La reducción, entonces, no puede ocurrir si no hay nadie a quien quitarle los electrones.
Piense en ello como un mercado. Necesitas compradores para tener vendedores y viceversa; uno simplemente no puede suceder sin el otro.
Ok, entonces, ¿por qué lo llamamos reducción? Una vez más, su historia en el trabajo. No pudimos comprender correctamente la química durante bastante tiempo, pero pudimos observar y medir algunos de sus efectos. La reducción es en realidad un término metalúrgico. Los fundidores (¿o los herreros, supongo?) podrían ver que refinar una pieza de mineral de una libra generaría menos de una libra de metal. No sabían por qué, pero podían ver la caída en la cantidad, por lo que se refirieron a ella como la reducción del mineral a su metal base.
Alerta de spoiler: esa masa perdida es oxígeno (o hidrógeno y oxígeno) que se separa químicamente de los óxidos/hidróxidos metálicos en los hornos. Pero el nombre se quedó. Algo confuso, en mi opinión, ya que un átomo gana electrones cuando se reduce. Pierde electrones durante la oxidación.
Un truco útil para ayudarte a recordar esto es la plataforma petrolera La oxidación es pérdida, la reducción es ganancia.
Vamos a verlo en acción
Formación de hierro en bandas que muestra capas de mineral de hierro del Parque Nacional Karijini, Australia Occidental. Como podéis ver, está muy oxidado.
Créditos de la imagen Graeme Churchard / Wikimedia.
Imaginemos que estamos trabajando en una acería y recibimos un envío de mineral de hierro (Fe) y carbón (C). Cuando los echamos al horno, sucede esto:
2 Fe 2 O 3 + 3 C 4 Fe + 3 CO 2
Este hierro comienza con un estado de oxidación de +3 (cada átomo dona 3 electrones) y su oxígeno comienza con un estado de oxidación de -2 (cada átomo acepta 2 electrones). El carbono del carbón tiene una carga eléctrica neutra (el estado de oxidación es 0 para todos los elementos puros). Al oxígeno, sin embargo, le gusta unirse al carbono mucho más de lo que le gusta unirse al hierro. Le devolverá al hierro sus electrones y se unirá al carbono, tomando sus electrones en su lugar. Esto cambia el estado de oxidación del hierro de +3 a 0, ya que ahora es un elemento puro, por lo que no hay nadie a quien donar y los carbonos de 0 a -4 (ya que se une a dos átomos de oxígeno, cada uno de los cuales ocupa 2 electrones).
Al oxígeno le gusta unirse al carbono más que al hierro porque el primero tiene más electrones para dar. Por lo tanto, tiene una carga electronegativa más poderosa, lo que significa que atrae el oxígeno con más fuerza que el hierro. El carbono es el agente reductor aquí, mientras que el oxígeno es el agente oxidante.
Precaución a los sabios
Otra definición de oxidación, que puede encontrar especialmente en química orgánica, es la pérdida de hidrógeno. Nuevamente, algo confuso, pero tiene sentido. Veamos la oxidación del etanol (lo que usamos para emborracharnos) en etanal (acetaldehído) para simplificar esto.
CH 3 CH 2 OH + [O] CH 3 CHO + H 2 O
El hidrógeno es el átomo más simple, su único protón orbita alrededor de un electrón. Suele ceder dicho electrón al unirse a otras especies químicas a través de enlaces covalentes. Para simplificar demasiado las cosas, el hidrógeno generalmente ayuda a reducir la necesidad de electrones de los elementos cuando se une químicamente a él.
En el ejemplo anterior, la adición de oxígeno al etanol elimina dos átomos de hidrógeno para formar agua; Entonces, en general, el etanol gana oxígeno (que es oxidación) a medida que se transforma en etanal. Alternativamente, puede ver la pérdida de hidrógeno como una pérdida de los electrones que compartió con el resto de la molécula (que, nuevamente, es oxidación).
La oxidación y tú
Abundan los ejemplos de oxidación. El hierro se oxida, el alcohol se convierte en vinagre, el carbón de la leña se reduce con el oxígeno a medida que se quema. Mantiene su auto funcionando al permitir la combustión. Hace estatuas de bronce con ese tono majestuoso de verde.
También está dentro de ti. Sus células oxidan los nutrientes para producir energía, agua y CO2. Así que también mantiene su combustión interna en marcha. Los radicales libres en su cuerpo dañan las células al oxidar átomos en sus moléculas (los antioxidantes ayudan a prevenir este tipo de daño químico). Algunos oxidantes también ven uso como desinfectantes.
Los procesos oxidativos son el blanco de las bromas de muchos estudiantes descontentos. Causan daños extensos y costosos a nuestra infraestructura, nuestra propiedad, nuestros cuerpos. La oxidación es probablemente uno de los principales impulsores del envejecimiento, ya que el mismo gas que nos mantiene activos oxida lentamente nuestros cuerpos de adentro hacia afuera.
La oxidación es un proceso simple, pero toma muchas formas en varios escenarios, demasiado variados para tratarlos en un solo artículo, y mucho menos en uno por el que se mantendría despierto. Pero sustenta directamente la vida tal como la conocemos, y probablemente también la muerte tal como la conocemos. Así que no debemos tomarlo a la ligera.
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