Redox como fundamento de importantes procesos quimicos

Reacciones redox

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.

Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:

•El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

•El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

 Oxidación

La oxidación es una reacción química donde un elemento cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación. 

Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto. Este cambio no significa necesariamente un intercambio de iones. Suponer esto -que es un error común- implica que todos los compuestos formados mediante un proceso redox son iónicos, puesto que es en éstos compuestos donde sí se da un enlace iónico, producto de la transferencia de electrones.

 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 reducen actúa como agente oxidante también es reducido por un agente reductor y disminuye su estado o número de oxidación.

¿Cómo se utiliza la oxidación reducción en la vida diaria?

La oxidación reducción es esencial para la vida cómoda, los viajes y la habilidad básica para respirar. La oxidación reducción es una forma de reacción redox, específicamente un proceso por el que el oxígeno es retirado de un compuesto. El resultado de una reacción de oxidación reducción es frecuentemente el calor, pero también puede crear otros numerosos compuestos esenciales que requieres para vivir.

Respiración y fotosíntesis 

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 proceso de fotosíntesis es una oxidación reducción que separa los hidrocarburos que se encuentran en la luz solar, al igual que el dióxido de carbono del aire. El proceso produce carbohidratos a partir de la planta, liberando el exceso de oxígeno de forma natural en el ambiente. Esta forma de oxidación reducción es esencial para el ciclo de vida natural, reabasteciendo el suministro de oxígeno en el aire.

TREPEV : Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia.

La Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia (TREPEV, teoría RPECV o teoría VSEPR)  es un modelo utilizado en química para predecir la geometría molecular de las moléculas basado en el grado de repulsión electrostática de los pares de electrones. También es conocida con el nombre de Teoría Gillespie - Nyholm por sus dos principales desarrolladores.

• La premisa de ésta teoría es que los pares de electrones de valencia alrededor de un átomo se repelen mutuamente, por lo tanto, adoptan una disposición espacial que minimiza ésta repulsión determinándose así la geometría  molecular.
•  Esta idea de establecer una correlación entre la geometría de una molécula y el número de electrones de valencia se presentó por primera vez en 1940 por Nevil Sidgwick y Herbert Powell de la Universidad de Oxford. Años más tarde, en 1957 , Ronald Gillespie y Ronald Sydney Nyholm del University College London refinaron el concepto construyendo una teoría detallada que permitía elegir, entre varias alternativas geométricas, la más adecuada para una molécula determinada.
• La TREPEV  está basada en  la idea de que la geometría de una molécula o ión poliatómico, del tipo:  ABn  (donde A es el átomo central y B los átomos periféricos o ligandos ) está condicionada principalmente por la repulsión "de tipo culombiana", entre los pares de electrones de la capa de valencia alrededor del átomo central.
• La geometría es aquella que proporciona a los pares de electrones de la capa de valencia la energía mínima.En realidad , da la casualidad que cuando una distribución de electrones es la adecuada, coincide con una repulsión  "interelectrónica" mínima.
• Los pares de electrones pueden ser de dos tipos dependiendo de sí forman parte, o no, de un enlace, clasificándose en pares de enlace y pares sueltos ( también denominados pares libres o pares no enlazantes).

El ph en el ambiente

 El ph en el ambiente 

 El pH de un ambiente es crítico debido a los efectos que tiene sobre el funcionamiento de todas las enzimas, hormonas y algunas proteínas del cuerpo de todos los seres vivos que viven en un ambiente. Generalmente los organismos tienen la capacidad de regular su pH interno; sin embargo, ambientes con pH frecuentemente bajo sobre pasa la capacidad regulatoria de muchas formas vivas. La acidificación de las aguas de los lagos está directamente relacionada con la acidificación de los suelos ya que el 90% de las aguas pasan previamente por los suelos y solo el 10% proviene directamente de lluvias y nieve.

Las aguas de los lagos con problemas de acidificación son claras y de poca turbidez ya que las sustancias que constituyen el plancton precipitan sedimentando en el fondo.La desaparición de peces es debida a una combinación de la disminución del pH de las aguas y el envenenamiento provocado por el aluminio libre cuya concentración aumenta en medio ácido. En el caso de bosques de coníferas existe usualmente una acumulación de residuos de plantas no totalmente muertas las cuales provocan un efecto acidificante similar al descrito anteriormente. Pero el problema grave de acidificación de suelos ocurre cuando la acidificación proviene del exterior y no solo de los procesos naturales normales. A su vez esa acidificación externa provoca los siguientes efectos biológicos:

• La acidificación tiene lugar más lentamente en los suelos que en las aguas debido al mayor efecto buffer de los primeros. Pero una vez que se inicia la pérdida de nutrientes en los suelos es mucho más difícil de detenerla. Por lo tanto aun cuando se reduzcan drásticamente las emisiones, el proceso presumiblemente continuará por un largo tiempo. Efecto de la acidificación sobre los bosques.
•   Los árboles dañados exhiben una serie de síntomas pero es muy dificultoso establecer una conexión entre cada tipo de daño y las causas correspondientes .el aire contaminado afecta directa e indirectamente los árboles. Los efectos directos consisten en daños sobre las hojas debido a que la capa de grasa protectora es corroída por el depósito seco de dióxido de azufre, la lluvia ácida o el ozono. Por último no se debe olvidar la función que desempeñan en el mantenimiento de la economía del agua y en la regulación de los climas tanto locales como regionales.
•   Efectos sobre la fauna y la flora. Con respecto a las plantas, las especies que se ven más afectadas son los líquenes y los musgos que toman directamente el agua a través de sus hojas. Además estas especies son indicadores directos de la contaminación atmosférica como es el caso de los líquenes respecto a las emisiones de SO2.
•   También en el caso de los pájaros pequeños que viven cerca de aguas acidificadas se ve afectada su reproducción. Los huevos de varias especies de pájaros aparecen con paredes muy delgadas debido al aluminio ingerido a través de los insectos de los cuales se alimentan. Dichos insectos precisamente se desarrollan en aguas acidificadas.
•   Los animales herbívoros se ven afectados ya que al acidificarse los suelos, las plantas que aquellos ingieren, acumulan una mayor cantidad de metales pesados (aluminio, cadmio, etc.).Resumiendo lo anterior, se puede afirmar que la fauna también se verá afectada por los cambios en la composición y estructura de la vegetación. 
• El pH en el ambiente puede influir en nuestra salud.

Un poquito mas de "Enlaces químicos"

"Tu me completas"

Los átomos tienden a unirse entre si para ganar estabilidad. Estos enlaces pueden ser de tipo cobalente, ionico y metálico.

El ph en la industria

 Medición del pH en la industria

 En la mayoría de los procesos industriales el control de los niveles de pH que presentan los productos o soluciones elaborados es un factor importante. Su medición se emplea normalmente como indicador de calidad, por lo que su regulación no puede ni debe pasar desapercibida.

 En lo que respecta a la Industria Alimentaria, la importancia que tiene evitar la contaminación es indiscutible, siempre se debe garantizar que el producto final se encuentre libre de microorganismos que puedan intervenir en la calidad y causar daño en la salud del consumidor. Es por ello que se debe revisar el valor del pH de los productos, pues este puede aumentar su tiempo de conservación. Algunas de las ramas de la Industria Alimenticia en las que la medición del pH es fundamental en los procesos son:

• Industria Láctea: El valor de pH adecuado debe ser de 6.8, si fuese menor, estaría indicando una posible infección en el ganado y mientras ese valor disminuye el riesgo aumenta. Durante la conservación, el pH es determinante para predecir si hay contaminación por amoniaco cuando este se usa para conservar el frio en la refrigeración. Para usar la leche en quesos, el valor del pH debe encontrarse entre 6.1 y 6.5.
  
• Industria Cervecera: El control de nivel de pH en la producción de la cerveza es muy importante para obtener el sabor característico de cada cerveza, un valor de pH menor a 4.2 produce acidez y un valor a 4.5 provoca activación de microorganismos.
• Industria de Bebidas Gasificadas: Las bebidas gasificadas contienen conservadores, acidulantes, edulcorantes y agua potable, un mínimo de 6g/L de anhídrido carbónico. Por lo general presentan un valor de pH bajo entre 3 y 4, convirtiéndose entonces en un medio desfavorable para el desarrollo de microorganismos. El agua empleada para su fabricación no puede salirse de los límites de pH entre 6.5 y 9.5 para así conservarse.
• Industria Azucarera: Este proceso existen subprocesos donde también se deben vigilar los niveles de pH, la alcalinización que consiste en agregar cal al jugo de caña para que la sacarosa no se convierta en miel, controlando el nivel de pH hasta 7.

  

El pH en la vida

El pH en la vida cotidiana

Los productos químicos que utilizamos a diario tienen un grado de acidez que podría ser peligroso. La única manera de probarlo sería midiendo el nivel de pH.

Hace mucho tiempo, los científicos querían medir el grado de acidez de una sustancia, entonces desarrollaron el concepto de pH. pH significa Potencial de Hidrogeno y es una medida usada para determinar la acidez o la alcalinidad de las sustancias, indicando el valor de la concentración de iones hidronio [H+], que se encuentran presentes en una disolución.

 Normalmente  la escala de pH  va desde 0 hasta 14. Un pH de 7 es neutral. Un pH menor a 7 es acido, un pH mayor que 7 es básico o alcalino. 

Es importante destacar que los ácidos y las bases se caracterizan por:

Los ácidos son aquellos que tienen un sabor agrio, tienen la capacidad de disolver muchos materiales y se ubican en la escala del pH de 0 a 7  presentando un color rojo intenso, rojo violeta, violeta y amarillo de acuerdo a la sustancia a que se le mida el pH.  Ejemplo:ácido cítrico el vinagre, el jugo de naranja y limón entre otros.

Las bases son aquellas que tienen un sabor amargo, tienden a ser viscosas o resbaladizas y pueden descomponer por lo que se usan  para la limpieza, se ubican en la escala del pH con un valor de 7.5 a 14 presentando un color azul, azul verde, verde azulado, verde.Ejemplo: los detergentes, el bicarbonato de sodio.

Al ingerir alimentos alteramos el pH de nuestro cuerpo. El pH de nuestro estómago es de 1.4 debido al ácido que contiene y que es útil para descomponer  los alimentos.Algunas comidas y sus combinaciones pueden provocar que el estómago genere más ácido. Si esto sucede con mucha frecuencia, el ácido podría perforar el estomago causando una úlcera. Demasiado ácido en el estómago podría escapar hacia el esófago hasta llegar a la boca: esta desagradable sensación se conoce como acidez, es por ello que debemos tener en cuenta los alimentos que ingerimos.

Es importante destacar que algunos vegetales como la fresa, cereza, ciruela, repollo morado, las cebollas y rosas rojas, entre otros, poseen una sustancia denominada antocianina que es muy sensible a los valores del pH. El repollo morado posee ciadinina que nos podrá servir como indicador, teniendo en cuenta que un indicador es una sustancia natural o sintética que cambia de color en respuesta a la naturaleza de su medio químico.

Enlaces químicos

Enlaces químicos

 En química, un dato experimental importante es que sólo los gases nobles y los metales en estado de vapor se presentan en la naturaleza como átomos aislados, en la mayoría de los materiales que nos rodean los elementos están unidos por enlaces químicos.Un enlace químico es la interacción física responsable de las interacciones entre átomos, moléculas e iones, que tiene una estabilidad en los compuestos diatónicos y poliatómicos. Las fuerzas atractivas que mantienen juntos los elementos que conforman un compuesto, se explican por la interacción de los electrones que ocupan los orbitales más exteriores de ellos (electrones de valencia).Cuando dos átomos se acercan se ejercen varias fuerzas entre ellos. Algunas de estas fuerzas tratan de mantenerlos unidos, otras tienden a separarlos.