Written by LA electroquímica es la parte de la química que estudia las transferencias de electrones entre sustancias. Las reacciones en las que algunos reactivos pierden electrones mientras que otros ganan para formar productos se denominan reacciones redox o redox. El comportamiento de estas reacciones es el tema principal de la electroquímica.
En una reacción de oxidación-reducción, ocurren dos procesos básicos: la pérdida de electrones llamada oxidación y la ganancia de electrones llamada reducción. Si una sustancia sufre una reducción, en consecuencia provoca la oxidación de otra sustancia, por lo que actúa como un agente oxidante. Asimismo, una sustancia oxidada actuó como agente reductor. Tenemos que:
Agente oxidante ⇔ Se reduce ⇔ Obtiene electrones
Agente reductor ⇔ Se oxida ⇔ Pierde electrones
La identificación de reacciones redox no siempre es obvia. Generalmente asociamos las reacciones de transferencia de electrones con las reacciones dentro de las células y baterías, sin embargo, las reacciones redox son más comunes de lo que pensamos. La combustión, la respiración, el óxido son algunos ejemplos de procesos redox. Para identificar si una reacción es una reacción de oxidación-reducción, es necesario evaluar la variación en el número de oxidación (NOx) de productos y reactivos. En general, se asigna un número de oxidación a cada átomo de los reactivos y a cada átomo de los productos. En caso de variación, llegamos a la conclusión de que se produjo una transferencia de electrones y, por lo tanto, la reacción es redox. Por ejemplo, considere las siguientes reacciones:
En el primer caso, el número de oxidación de una sustancia simple es cero, para los iones mononucleares Nox es igual a la carga. Tenemos que el Nox del zinc osciló entre 0 y +2 mientras que el Nox del hidrógeno osciló entre 0 y +1. Entonces esta es una reacción redox. En el segundo, todos los átomos mantuvieron constantes sus números de oxidación, por lo que no es una reacción redox.
Las reacciones redox están asociadas con una energía potencial relacionada con el desplazamiento de electrones de una especie a otra. Podemos calcular la fuerza electromotriz o la diferencia de potencial de una reacción redox de la siguiente manera:
Es decir, la diferencia de potencial es igual a la diferencia en los potenciales de reducción estándar del agente reductor y el agente oxidante. Los potenciales de reducción estándar se obtienen de una referencia, generalmente el electrodo de hidrógeno estándar. Con los valores tabulados es posible predecir la espontaneidad de las reacciones redox donde una diferencia de potencial positiva indica un proceso espontáneo y una diferencia de potencial negativa indica un proceso forzado o no espontáneo. Por ejemplo:
La primera reacción ocurre espontáneamente una vez que el potencial es positivo, puede ser una batería o una celda voltaica. La segunda reacción en cambio tiene un potencial negativo, por lo que no ocurre de forma natural, para llevarla a cabo es necesario suministrar corriente eléctrica en un proceso llamado electrólisis.
Referencia:
MARRÓN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: la ciencia central. 9ª ed. Prentice-Hall, 2005.
