Reacciones de oxido – reducción
Oxidación: Es
una capacidad de las sustancias cuando
ceden sus electrones a otras ya que estas actúan como un agente
oxidante.
Agente
oxidante: Cu+² + 2 e -------- Cuº especie reducida
Agente reductor Feº ---------Fe+² + 2 e especie oxidada
Agente reductor Feº ---------Fe+² + 2 e especie oxidada
Las reacciones de
oxido reducción son también llamadas de
transferencia de electrones.
Las reacciones de
oxidación y reducción se caracterizan por la transferencia de uno o más
electrones de una especie química: átomo, Ion o molécula a otra especie
Por ejemplo la
reacción del sodio con el agua.
La oxidación
consiste en la perdida de electrones por
la especies y la reducción es la ganancia de electrones por las especies.
En una reacción
rédox, la oxidación y la reducción ocurren simultáneamente, es decir, un
reaccionante se oxida y el otro se reduce.
Al producirse esta reacción,
el número de oxidación de un elemento aumenta y el número de oxidación de otro
elemento disminuye.
La oxidación d se
caracteriza por un incremento en el número de oxidación y reducción por un
decremento en el número de oxidación. Cuando ocurre una reacción en la cual
aparecen cambios en los numero s de
oxidación de la formula de los reccionantes y de los productos, la reacción
es del tipo rédox. Un agente oxidante es
una especie que puede oxidar a otra
especie y, así mismo, un agente reductor
es una especie que reduce a otra especie. Cuando una solución que
contiene un agente oxidante se agrega a una solución que contiene un agente
reductor se puede producir una reacción rédox.
No hay ninguna
regia fija para predecir que reacciones son rédox y no hay datos experimentales
que permitan saber si una reacción es rédox. Se consideran reacciones de rédox,
las reacciones en las que los reactivos son elementos en su estado libre, y las
reacciones que ocurren en las pilas electroquímicas.
La producción de energía por oxidación de
combustibles provenientes del petróleo
Reacciones químicas que se llevan a cabo y productos de la combustión.
Impurezas de los combustibles y productos que se forman.
Petróleo
Es un líquido
oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias
orgánicas. También recibe los nombres de petróleo crudo, crudo petrolífero o
simplemente “crudo”. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie
terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria
química. Además, el petróleo y sus derivados se emplean para fabricar
medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico,
materiales de construcción, pinturas y textiles, y para generar electricidad
Todos los tipos de
petróleo se componen de hidrocarburos, aunque también suelen contener unos
pocos compuestos de azufre y de oxígeno; el contenido de azufre varía entre un
0,1 y un 5%. El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La
consistencia del petróleo varía desde un líquido tan poco viscoso como la
gasolina hasta un líquido tan espeso que apenas fluye. Por lo general, hay
pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido; cuando las
cantidades de estos compuestos son mayores, el yacimiento de petróleo está asociado
con un depósito de gas natural
Existen tres grandes categorías
de petróleo crudo: de tipo parafínico, de tipo asfáltico y de base mixta.
Antes de ser
destinado a las múltiples aplicaciones
que encuentra el petróleo debe sufrir una serie de tratamientos que se conocen con el nombre de refinación.
Refinación es el procedimiento por el cual se purifica
el petróleo y se le extraen sus constituyentes. Para ello se aprovecha el diferente
punto de ebullición al cual se
desprenden diferentes componentes. Así el petróleo hierve a baja temperatura,
lo que hierve primero es su componente más ligero: el éter de petróleo.
Si se mantiene la
temperatura fija a la cual hierve la gasolina, destila toda la contenida en el
petróleo. Si se eleva más la temperatura, vuelve a hervir, pero ahora es otro
componente el que hierve: la Kerosina.
Y así produce la
ebullición un nuevo cuerpo destilado, y por tanto, se van separando diferentes
productos como:
Las combustiones implican reacciones química
con el oxigeno del aire a temperaturas muy elevadas. Las mas comunes son
las de los compuestos formados por carbono e hidrógeno entre los que
destacan el petróleo y el gas natural, y que son algunas de las principales
fuentes de energía que nuestra sociedad requiere.
Oxidación y Combustión
La oxidación puede
ser un proceso lento, como la respiración, pero si es rápido se le denomina combustión.
Por ejemplo el fuego puede ser definido como una combustión rápida con
desprendimiento de luz y calor.
La combustión es un
ejemplo de los cambios energéticos en los procesos químicos, los diferentes
combustibles producen los mismos productos durante la combustión, mas sin
embargo la energía varia.
El petróleo y sus
productos obtenidos mediante la combustión
El petróleo se ha
formado en épocas muy remotas. Su origen responden a restos fósiles,
depositados en las profundidades.
Los petróleos están
constituidos por distintos hidrocarburos, de distintos grados de densidad y
volatilidad. La diversidad en las proporciones en los elementos que los
componen, hacen que difieran fundamentalmente las características del petróleo
obtenido en lugar con respecto al obtenido en otro sitio.
Los diversos
subproductos obtenidos, tanto en la dilatación primaria como en la secundaria,
son sometidos a procesos de refinación, con el objeto de eliminar los
componentes indeseables y nocivos que puede contener los mismos.
El petróleo en
estado crudo tiene muy poco uso como combustible, pues desprende vapores
sumamente inflamables.
Si la destilación
primaria y secundaria a la que se somete el petróleo se obtiene una gran
diversidad de subproductos, los principales de los cuales se indican en el
cuadro siguiente conjuntamente con el uso al que se los destina.
· Nafta
· Kerosene
· Gas-oil
·
Diésel-oil
· Fuel-oil
· Alquitrán
de hulla
· Alquitrán
de lignito
· Alcohol
A continuación se
describe a cada uno:
Nafta: Es un
combustible altamente volátil, muy inflamable y es utilizado, sobre todo, como
combustible para motores a explosión. Su poder calorífico es 11000 cal / Kg.
Kerosene: Constituye un
derivado menos volátil e inflamable que la nafta. Su poder calorífico es de
10500 cal / Kg. Se utiliza en calefacción y en las turbo
hélices y reactores de las turbina de gas de los motores de aviación.
Gas-oil: es denso,
menos volátil que el petróleo. Su poder calorífico es igual a 10250 cal / Kg.
Se lo utiliza mucho en calefacción y para hornos industriales y metalúrgicos.
Diésel-oíl: es un subproducto
obtenido de los derivados más pesados del petróleo. Se quema más lentamente que
el gas-oil. Se utiliza sólo en motores Diésel lentos en los cuales el
combustible dispone más tiempo para quemar. Su poder calorífico es de 11000 cal
/ Kg.
Fuel-oil: es un subproducto
obtenido de los derivados más pesados del petróleo. Se quema con dificultad. Su
poder calorífico es igual a 10000 cal / Kg.
Alquitrán de hulla: es un
subproducto obtenido de la fabricación del coque. Puede quemar directamente
pero se lo utiliza poco como combustible, usándolo sólo en hogares especiales
para este, que puedan vencer la viscosidad del mismo. Su poder calorífico es de
9100 cal /Kg.
Alquitrán de
lignito: se lo obtiene de la destilación del lignito. Su poder calorífico es 9600
cal / Kg. Es muy similar al gas-oíl, pero al utilizarlo en
motores diésel, su comportamiento es muy inferior del de los
derivados del petróleo.
Alcoholes: pueden quemar muy
fácilmente. Tienen diversos orígenes (derivaciones de: petróleo, vino, papas,
etc.). los alcoholes puros, como combustibles tienen muy poco uso. Su mayor
empleo esta en la fabricación de mezclas con benzol, bencina o naftas con
objeto de mejorar la calidad de las mismas.
- Reacciones químicas que se llevan a cabo
y productos de la combustión.
La reacción del
combustible con el oxígeno origina sustancias gaseosas entre las cuales las más
comunes son CO2 y H2 Se denominan en forma genérica productos, humos o gases
de combustión. Es importante destacar que el combustible solo reacciona con el
oxigeno y no con el nitrógeno, el otro componente del aire. Por lo tanto el
nitrógeno del aire pasará íntegramente a los productos de combustión sin
reaccionar.
En esta reacción, como en muchas otras de
combustión, la energía térmica es más útil que los productos químicos.
A las reacciones
químicas siempre se le acompañan por cambios de energía. Una razón de por qué
se llevan a cabo las reacciones que los productos alcanzan un estado de energía
menor, más estable que el de los reactivos. Para que los productos alcancen
este estado se debe liberar y emitir energía alrededor en forma de calor (como
trabajo).
Una combustión
requiere para realizarse de un combustible, que es la sustancia que puede arder
(madera, petróleo y sus derivados, carbón mineral, etc.), la cual al
reaccionarse rápidamente con un comburente (en este caso el oxigeno provoca la
combustión.
La mayoría de las
combustiones contienen carbono e hidrogeno. Cuando arden, el carbono se combina
con el oxigeno y origina dióxido de carbono (CO2); el hidrogeno se combina
con el oxigeno dando como producto final
agua (H2O).
El calor en una
combustión de una sustancia puede predecirse tomando como base la energía proporcionada
en la información de enlaces químicos, o en la energía requerida para
romperlos, Es decir, la diferencia entre ambas energías es el calor de la
combustión.
Proceso de
oxidación rápida o quema de una sustancia con evolución simultánea de calor y,
por lo general, luz. En el caso de combustibles comunes, el proceso es una de
combinación química con el oxígeno atmosférico para producir productos
principales como el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, y el agua,
juntos con productos como el dióxido de azufre que puede ser generado por los
componentes menores del combustible.
El término de
combustión, sin embargo, también abraza la oxidación en el amplio sentido
químico, y el agente que se oxida puede ser el ácido nítrico, ciertos
percloratos, o hasta el cloro o el flúor.
- Impurezas de los combustibles y productos
que se forman.
Muchos de los compuestos que se producen durante la
combustión de los derivados del petróleo y del carbono contaminan el aire que
respiramos el aire y afectan gravemente la dinámica de los ecosistemas.
Hay reacciones
químicas que producen gases que son emitidos hacia la atmosfera. En los últimos
años, ha crecido la preocupación acerca del efecto que esas reacciones tienen
sobre nuestro ambiente.
Si bien el
aire contaminado no es ya tan común que
a diario escúchanoslos índices de contaminación atmosférica como algo
cotidiano. En ciudades como la nuestra, automóviles, las industrias y las
plantas de energía eléctrica suelen ser
la causa principal de contaminación. Sin embargo, la contaminación del aire no
es solo un problema del aire exterior, sino que el aire en recintos cerrados
puede contaminarse con humo de cigarro y vapores que se desprenden de ciertos
productos.
Entre los
contaminantes producidos, tanto por el hombre como por la naturaleza, se
encuentran: CO2, CO, SO2, CH4, NO2, NH3 Y HS2 .
Las propiedades de
los combustibles residuales que comúnmente se usan en motores marinos,
dependiendo del crudo origen, el grado y el método de refinación y
purificación. Las impurezas (cenizas, agua, metales y otros sólidos) presentes
en estos combustibles pueden ocasionar graves problemas durante la combustión.
La combustión del
carbón produce problemas de contaminación química en la atmósfera, la lluvia
ácida, debida al desprendimiento de gas sulfuroso (SO2) derivado de la
combustión del azufre que acompaña al carbón como impureza. Este gas se
convierte en ácido sulfúrico en contacto con la humedad atmosférica y produce
daños importantes.
Toda actividad
humana, incluso la desarrollada en el ámbito doméstico, genera una gran
cantidad de residuos.
La generación de
residuos se encuentra asociada la emisión de gases de efecto invernadero.
Esto sucede, bien
de manera directa, en vertederos (emisión de metano y dióxido de carbono por la
descomposición de materia orgánica o por la liberación de gases refrigerantes
de frigoríficos y otros aparatos de frío) o bien indirectamente (en procesos de
incineración, de tratamiento, de reciclado o de recuperación). Además, muchos
residuos poseen valor como materia prima para la obtención de nuevos productos,
evitando así el consumo de recursos naturales, de modo que su no
aprovechamiento también genera de manera indirecta emisiones de gases de efecto
invernadero derivadas de las actividades de obtención de materias primas.
REFERENCIAS
LIBROS
Titulo: Química 1
Autor: Josefina Paz Becerril Albarran
Ubicación: QD33B43
Química un proyecto de la ACS
American Chemical Society
De Reverte
Paginas: 815
Ubicación
QD31.13 B4518
PAGINAS
http://redescolar.ilce.edu.mx/educontinua/conciencia/experimentos/combustion.htmPAGINAS
No hay comentarios:
Publicar un comentario