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Definición de Proceso Redox y Agentes Intervinientes

Definición conceptual

Los procesos redox hacen referencia a las reacciones óxido–reducción, en donde una especie transfiere a otra una determinada cantidad de electrones en pos de estabilizarse. Los agentes intervinientes, entonces, son aquellas especies oxidantes o reductoras que son capaces de donar o tomar como propios los electrones que están en juego en la reacción.

Candela Rocío Barbisan | Ene. 2022
Ingeniera Química

Todo proceso redox involucra dos reacciones clásicas: la reducción y la oxidación. En la reducción una especie es capaz de reducir su estado de oxidación debido a la que es capaz de aceptar electrones de otra especie. En la oxidación, una especie es capaz de donar electrones y aumentar así su estado de oxidación.

Veamos el siguiente ejemplo para clarificar el tema:

Na(s) → Na+(ac)+1e-

Cl2(g)+2e- → 2Cl-(ac)

Observamos dos reacciones, siendo la primera una reacción de oxidación, donde el sodio aumenta su estado de oxidación pasando a ser una especie cargada (un catión) luego de perder un electrón. En cambio, el cloro molecular disminuye su estado de oxidación al ganar un electrón. A cada una de ellas se las llama semireacciones o hemireacciones, puesto que la reacción completa se da cuando ambas ocurren en simultáneo y sería la siguiente:

2Na(s)+ Cl2(g)+2e- → 2Na+(ac)+2e-+ 2Cl-(ac)

Los agentes oxidante y reductor

Existen dos agentes intervinientes que son fundamentales en el proceso redox: el oxidante y el reductor. La especie que se reduce es capaz de generar la oxidación de otra especie, por ello, se denomina agente oxidante. Mientras que, la especie que se oxida es capaz de propiciar la reducción de otra especie, por ello, se denomina agente reductor.

Si vemos el caso anterior, el sodio aumentó su estado de oxidación de 0 a +1, por lo que, se oxidó, entonces Na es un agente reductor. En el caso del Cl2, se redujo al ganar electrones, pasó de estado de oxidación 0 a -1, por lo que es un agente oxidante.

Estas reacciones se aprovechan de manera industrial en las celdas electroquímicas. En ellas, se introduce una corriente eléctrica que permite el flujo de electrones a través de un circuito y, por ende, se puede producir una reacción redox. Si la reacción redox que se produce es espontánea, entonces esa celda no es más que una pila como las que conocemos de nuestras casas. Ahora bien, si en la celda se produce un proceso redox no espontáneo, es decir, se usa la corriente para formar en un determinado sentido la reacción la unidad de celda se conoce como electrolítica.

Esto nos hace pensar que es necesario comprender los procesos redox de manera integral. Para ello estudiaremos como es su espontaneidad. Cuando una reacción se da de manera natural, sin necesidad de formar una determinada corriente necesaria para que ocurra, el proceso redox es espontáneo. Tal es el caso del siguiente proceso:

2Ag+(ac)+ Cu(s) → Cu+2(ac)+ 2Ag(s)

En este caso, si se sumerge una lámina del metal cobre sólido dentro de una solución que contiene iones Ag+ (cationes plata), al llegar al equilibrio, se observa que la lámina de cobre tiene un recubrimiento color blancuzco, producto del depósito de plata sólido sobre su superficie.

Al observar esto comprendemos que Ag+ (catión plata) se reduce a plata sólido, por ende, es un agente oxidante. En tanto que, el cobre sólido es un agente reductor que se oxida a la especie Cu+ que se encontrará en solución. Entonces, con el paso del tiempo, disminuye la presencia de cationes plata en solución y aumenta la concentración de cationes Cu+2. Esto ocurre en este sentido ya que ha tenido lugar un proceso redox espontáneo.

Ahora bien, si a la misma lámina de cobre del experimento anterior la sumergimos en una solución que contiene iones zinc (en vez de iones plata) no observaremos depósitos sólidos sobre la lámina de cobre y las concentraciones de iones Cu+2 en solución y Zn+2 en solución no varían. Esto se debe a que se requiere determinada corriente circulando por la celda electroquímica para que la reacción se lleve a cabo en ese sentido.

Entonces, resumiendo los casos anteriores, la reacción entre Cu y Ag+ se podría llevar a cabo en una pila, mientras que la reacción entre Cu y Zn+2 para producir Zn sólido debería llevarse a cabo en celda electrolítica.

 
 
 
Por: Candela Rocío Barbisan. Ingeniera Química por la UNMdP, Argentina, trabaja en la gestión de activos e integridad a diversas industrias, principalmente Oil & Gas. Certificada en API 580, Risk Based Inspection, por el American Petroleum Institute. Profesora en la Facultad de Ingeniería en la UNMdP, en las cátedras de Química General I, Laboratorio de Operaciones Unitarias (4º año, Ing. Química) y Laboratorio de Reactores y Control (5º año, Ing. Química). Ene., 2022.
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