Oxidación

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Última modificación por: Redacción ejemplosde.com, año 2021

En química, la palabra oxidación se refiere a dos fenómenos específicos:

  1. Reacción de un metal o un no metal con el oxígeno, resultando en la combinación de ellos para formar óxidos metálicos y óxidos no metálicos.
  2. Un átomo pierde electrones durante una reacción química. Se llama así porque la valencia o estado de oxidación aumenta. El número se vuelve más positivo en cada pérdida de electrones. Este tipo de interacciones se llama reacción REDOX, porque mientras un elemento se oxida, un elemento en otra molécula se reduce. Se afectan mutuamente.

Oxidación como formación de óxidos

Cuando se forma un óxido metálico, las superficies de los metales están expuestos a una cantidad de humedad y por un largo tiempo, generándose así un debilitamiento de los enlaces metálicos y permitiendo la entrada de los átomos de oxígeno para la formación del enlace del óxido.

Cuando se forma un óxido no metálico, los no metales como el nitrógeno (N), el azufre (S), el fósforo (P) se encuentran a altas temperaturas, las cuales permitirán a cada átomo individual separarse de la estructura del elemento, para unirse por su lado al oxígeno.

Se reitera que, para que se formen los óxidos de los no metales, es un requisito que haya una alta temperatura. En el nitrógeno (N), por ejemplo, hay un triple enlace en sus moléculas diatómicas N2 (N≡N). Se requiere bastante energía para romper esos enlaces.

La herrumbre surge de la oxidación del hierro

Oxidación como fenómeno REDOX

El término reacción de oxidación se refiere al proceso que implica perder electrones. Antiguamente, los químicos empleaban el término “oxidación” para expresar la combinación de elementos con oxígeno. Sin embargo, actualmente tiene un significado más amplio, ya que se ha observado algo: también se incluyen reacciones en las que no participa el oxígeno.

Para comprenderlo mejor, se define la contraparte de la reacción de oxidación, que es la reacción de reducción. Una reacción de reducción es una reacción que implica una ganancia de electrones, y pasa al mismo tiempo que la reacción de oxidación, complementándola. Se presenta en un elemento de la otra especie participante. Si uno se oxida, el otro se reduce.

Un ejemplo de reacción REDOX es la oxidación del magnesio:

2 Mg(s) + O2(g) --> 2 MgO(s)

El óxido de magnesio (MgO) es un compuesto iónico formado por iones de magnesio Mg+2 y de oxígeno O-2. En esta reacción, dos átomos de Mg ceden o transfieren cuatro electrones totales a dos átomos de oxígeno O, dos por cada átomo en el O2.

Este proceso se visualiza en dos etapas:

  1. Pérdida de cuatro electrones por los dos átomos de Mg.

2 Mg --> 2 Mg+2 + 4 e-

  1. Ganancia de los cuatro electrones por la molécula O2.

O2 + 4 e- --> 2 O-2

Cada una de estas dos etapas se denomina semi-reacción, y muestra a detalle los cuatro electrones transferidos en la reacción REDOX. La suma de las semirreacciones produce una reacción global, que es:

2 Mg + O2 + 4 e- --> 2 Mg+2 + 2 O-2 + 4 e-

Si se cancelan los electrones que aparecen en ambos lados de la ecuación, queda:

2 Mg + O2 --> 2 Mg+2 + 2 O-2

Por último, los iones Mg+2 y O-2 se combinan para formar MgO:

2 Mg+2 + 2 O-2 --> 2 MgO

En la formación del óxido de magnesio MgO, el magnesio Mg se oxida. Se dice que actúa como agente reductor, porque dona electrones, cargas negativas al oxígeno y hace que se reduzca.

El oxígeno O2 se reduce y actúa como un agente oxidante porque acepta electrones del magnesio, haciendo que este se oxide. La magnitud de la oxidación en una reacción REDOX debe ser igual a la magnitud de la reducción, es decir, el número de electrones que pierde un agente reductor debe ser igual al número de electrones ganados por un agente oxidante.

La oxidación del cobre va del color rojizo al azul

Estado de oxidación

Para hacer un seguimiento de los electrones en las reacciones REDOX, es conveniente asignar estados de oxidación a los reactivos y productos. El estado de oxidación de un átomo, también llamado número de oxidación, es el número de cargas que tendría un átomo al participar en una molécula o compuesto iónico si los electrones fueran transferidos completamente.

Por ejemplo, las ecuaciones para la formación del ácido clorhídrico (HCl) y el dióxido de azufre (SO2) se pueden escribir como:

H20(g) + Cl20(g) --> 2H+1Cl-1 (g)

S0(s) + O20(g) --> S+4O2-2(g)

Los números colocados encima de los símbolos de los elementos son los estados de oxidación. Como los reactivos son elementos en estado puro, no tienen carga; su estado de oxidación es 0. Sin embargo, para las moléculas de los productos ya ha habido una transferencia completa de electrones y los átomos ganaron o perdieron electrones.

Los estados de oxidación reflejan el número de electrones transferidos. Permiten identificar a simple vista los elementos que se han oxidado y reducido. En este ejemplo, los elementos que muestran un aumento en el número de oxidación son el hidrógeno (H) y el azufre (S):

  • El hidrógeno (H) pasó de 0 a +1 (y son dos átomos en 2HCl).
  • El azufre (S) pasó de 0 a +4 en el SO2.

El cloro (Cl) y el oxígeno (O) se han reducido, por lo que sus números de oxidación son menores que al inicio de la reacción.

  • El cloro (Cl) pasa de 0 a –1 (y son dos átomos en 2HCl).
  • El oxígeno (O) pasa de 0 a –2 en el SO2.

La suma de las cargas en cada molécula es cero, ya que se cancelan las del elemento positivo con las del elemento negativo. Se dice, por tanto, que las moléculas son neutras.

Oxidación en las combustiones

Las reacciones de combustión son aquellas en las que la materia orgánica, compuesta en su mayoría por el elemento carbono (C), entra en contacto con una chispa o una gran cantidad de calor, y empieza a desintegrarse emitiendo energía térmica, dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua (H2O). El oxígeno es el comburente, es decir, la sustancia encargada de mantener dicha reacción.

Por ejemplo, la reacción de la combustión de metano (CH4) es:

CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

Significa que por cada molécula de metano (CH4) que se quema con dos moléculas de oxígeno (O2), se produce una molécula de dióxido de carbono (CO2) y dos moléculas de agua (H2O). Es una oxidación en la que el oxígeno actúa sobre la molécula orgánica.

Ejemplos de oxidación

  1. Formación de trióxido de azufre (SO3) a partir de dióxido de azufre (SO2).
  2. Formación de óxido férrico (Fe2O3) a partir de hierro metálico (Fe).
  3. Formación de dióxido de carbono (CO2) a partir de carbón mineral (C).
  4. Formación de óxido nítrico (NO) a partir del nitrógeno del aire (N2).
  5. Formación de óxido cúprico (CuO) a partir del cobre (Cu).
  6. Formación de óxido nitroso (N2O) a partir del nitrógeno del aire (N2).
  7. Formación de pentóxido de dinitrógeno (N2O5) a partir del nitrógeno del aire (N2).
  8. Formación de trióxido de cromo (CrO3) a partir del cromo (Cr).
  9. Formación de óxido de sodio (Na2O) a partir del sodio (Na).
  10. Formación de dióxido de azufre (SO2) a partir del azufre elemental (S).
  11. Formación de óxido de magnesio (MgO) a partir del magnesio elemental (Mg).
  12. Formación de óxido de potasio (K2O) a partir del potasio elemental (K).
  13. Formación de óxido plumboso (PbO) a partir del plomo elemental (Pb).
  14. Formación de óxido plúmbico (PbO2) a partir del plomo elemental (Pb).
  15. Formación del óxido de aluminio (Al2O3) a partir del aluminio elemental (Al).
  16. Formación de óxido de zinc (ZnO) por tostación de menas con zinc elemental (Zn).
  17. Formación de óxido niqueloso (NiO) a partir del níquel metálico (Ni).
  18. Formación de óxido niquélico (Ni2O3) a partir del níquel metálico (Ni).
  19. Formación de trióxido de difósforo (P2O3) a partir del fósforo elemental (P).
  20. Formación del pentóxido de difósforo (P2O5) a partir del fósforo elemental (P).

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Autor: Redacción ejemplosde.com, año 2021

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