martes, 13 de noviembre de 2012


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

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.htm



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