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Reducción química

En términos de la Química Moderna, la Reducción es un fenómeno en el que un átomo disminuye su valencia o estado de oxidación por recibir electrones, todo esto durante una reacción química.

Además del concepto anterior, se ha manejado como la pérdida de átomos de Oxigeno por parte de un compuesto.

Conceptos de la Reducción

Hay varias diferentes maneras en las que es definida la Reducción, basadas en los siguientes criterios: Disminución del estado de oxidación, Pérdida de átomos de Oxigeno, Ganancia de átomos de Hidrógeno y Ganancia de electrones.

Disminución del Estado de Oxidación

Hay reducción cuando el número de oxidación disminuye. Esto es lo opuesto a la oxidación. En las ecuaciones químicas siguientes:

CuO + H2 --> Cu + H2O

El Cobre tiene un número de Oxidación de +2 en el óxido de Cobre (II), pero el número de oxidación del cobre metálico es 0. En este caso, el Cobre (II) se reduce.

PbO + H2 --> Pb + H2O

El Plomo tiene un número de oxidación de +2 en el óxido de Plomo (II), pero el número de oxidación del plomo metálico es 0. En este caso, el plomo (II) se reduce.

Pérdida de átomos de Oxigeno

Un compuesto se reduce si pierde átomos de Oxigeno. En las últimas dos reacciones de reducción de óxidos metálicos, el óxido de cobre (II) y el óxido de plomo (II), los óxidos perdieron átomos de oxígeno. Otro ejemplo es el de los cloratos, que desprenden oxigeno cuando se calientan.

2 KClO3 + calor --> 2 KCl + 3 O2

El clorato de Potasio pierde átomos de Oxigeno; por tanto, se reduce.

Los óxidos de Azufre al reducirse se transforman en Azufre elemental

Ganancia de átomos de Hidrógeno

Un compuesto se reduce si gana átomos de Hidrógeno. Por ejemplo, el alcohol metílico, CH3OH, se produce mediante la reacción del Monóxido de Carbono con Hidrógeno gaseoso en presencia de un catalizador apropiado.

CO + 2 H2 --> CH3OH

El Monóxido de Carbono gana átomos de Hidrógeno; por tanto, se reduce.

Ganancia de electrones

Un átomo o ión de un elemento se reduce si gana electrones. Cuando se hace pasar una corriente eléctrica por una solución que contiene iones cobre (II), Cu+2, se deposita Cobre metálico (Cu) en el electrodo llamado cátodo.

Cu+2 + 2 e- --> Cu

Conforme los iones Cobre Cu+2 ganan electrones, se reducen a Cobre metálico. Asi pasa con muchos metales, cuando forman óxidos.

Hierro es reductor, por formar óxidos

Agentes Reductores

La Reducción y la Oxidación son simultáneas en una reacción química, y no se puede dar una sin la otra. Cuando una sustancia se oxida, otra se reduce. Por ejemplo, en la reacción:

CuO + H2 --> Cu + H2O

El número de oxidación del Cobre (Cu en el CuO) cambia de +2 a 0. En este caso, el Cobre se reduce. Por otra parte, el número de oxidación del Hidrógeno cambia de 0 a +1; el Hidrógeno se oxida.

Si una sustancia se está oxidando, la otra debe estar provocando su oxidación. En este ejemplo, el Óxido de Cobre (II) oxida el Hidrógeno, por lo que el óxido de cobre (II) es el Agente oxidante.

En el otro sentido, el Hidrógeno gaseoso reduce el Óxido de Cobre (II), por lo que el hidrógeno gaseoso es el Agente reductor.

Entre los reactivos de toda reacción de oxidación-reducción (Redox) hay un agente oxidante y un agente reductor.

El Agente Oxidante contiene el elemento que se reduce.

El Agente Reductor contiene el elemento que se oxida.

No hay un agente reductor que destaque como lo hace el Oxigeno entre los agentes oxidantes. El Hidrógeno gaseoso (H2) reduce muchos compuestos, pero es relativamente costoso. El Carbono elemental en forma de coque (obtenido expulsando el material volátil de la hulla) es mucho más económico y se utiliza frecuentemente como agente reductor para liberar los metales de sus menas.

Carbono en forma de Coque

Por ejemplo, el estaño se obtiene por reducción del óxido de estaño (IV), con Carbono como Agente reductor.

SnO2 + C --> Sn + CO2

Se puede utilizar Hidrógeno para la producción de metales costosos como el Tungsteno (W). Primero se convierte la mena en un óxido, WO3, el cual se reduce en una corriente de hidrógeno gaseoso a 1200°C.

WO3 + 3 H2 --> W + 3 H2O

El Monóxido de Carbono (CO) es uno de los agentes reductores que se emplean en la industria metalúrgica para reducir las menas de óxidos metálicos a metales libres, como en el caso del hierro y del cobre.

FeO + CO --> Fe + CO2

CuO + CO --> Cu + CO2

Ambas reacciones se desarrollan a temperaturas altas.

Reducción en Fotografía

Los agentes reductores son indispensables en los procesos de revelado fotográfico. La película fotográfica tiene un recubrimiento sensible a la luz, llamado emulsión fotográfica, que contiene un Halogenuro de Plata, como el Bromuro de Plata AgBr, suspendido en gelatina y aplicado a un soporte de plástico.

Cuando se expone a la luz, ésta activa una pequeña fracción del AgBr en proporción con la intensidad de la luz.

Durante el proceso de revelado de la película, el Bromuro de Plata activado reacciona (en una reacción de oxidación-reducción) con el revelador, que es un agente reductor como el compuesto orgánico Hidroquinona, por ejemplo, para formar plata metálica negra.

C6H4(OH)2 + 2 Ag+ --> C6H4O2 + 2 Ag + 2 H+

Hidroquinona + Plata --> Quinona + Plata metálica + Hidrógeno

Ejemplos de Agentes Reductores

Carbono elemental

Hidrógeno gaseoso

Hidroquinona

Monóxido de Carbono

Hierro metálico

Zinc metálico

Mercurio metálico

Aluminio metálico

Nitrógeno gaseoso

Azufre elemental

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Por : Morris

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