APLICACIONES INDUSTRIALES DE LOS PROCESOS REDOX

INTRODUCCIÓN:

Se denomina reacción de reducción-oxidación, a toda reacción química en la cual existe una transferencia electrónica entre los reactivos, dando lugar a un cambio en los estados de oxidación de los mismos con respecto a los productos.
Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte: el agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado. El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido. Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un par redox.

APLICACIONES:


Estos procesos tienen aplicación industrial con la finalidad de purificar y encontrar sustancias. Las reacciones de oxidación-reducción son muy frecuentes en la industria: constituyen el principio de funcionamiento de las pilas eléctricas y se emplean para refinar electroquímicamente determinados metales. Se calcula que en el mundo cada persona consume, en promedio, cinco pilas al año.


Una aplicación industrial de estos procesos redox que permite obtener cloro, hidrógeno e hidróxido de sodio es la ELECTRÓLISIS de una solución de cloruro de sodio. Los procesos redox también son muy importantes, tanto por su uso productivo (por ejemplo la reducción de minerales para la obtención del aluminio o del hierro) como por su prevención (por ejemplo en la corrosión).

Una aplicación industrial importante de la electrólisis es el HORNO ELÉCTRICO, que se utiliza para fabricar aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metálicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se deposita el metal electrolíticamente. Los métodos electrolíticos se utilizan también para refinar el plomo, el estaño, el cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolíticos es que el metal depositado es de gran pureza.

La GALVANOTECNIA, otra aplicación industrial electrolítica,se usa para depositar películas de metales preciosos en metales base.También se utiliza para depositar metales y aleaciones en piezas metálicas que precisen un recubrimiento resistente y duradero. La electroquímica ha avanzado recientemente desarrollando nuevas técnicas para colocar capas de material sobre los electrodos,aumentando así su eficacia y resistencia.

Estas reacciones también son utilizadas en las industrias metalúrgicas y siderúrgicas, la primera de gran importancia debido a que así el mineral se convierte en un óxido abarcando los procesos de obtención de metales. La METALURGIA del hierro recibe el nombre especial de siderurgia. La obtención del hierro es un claro ejemplo de obtención de un metal por reducción. En la actualidad, la obtención del hierro se realiza principalmente por el método del alto horno; así para reducir el mineral y obtener el hierro, el horno se carga por la parte superior o tragante con una mezcla de mena, coque y caliza.

Otra aplicación de redox, es en las INDUSTRIAS DE COSMÉTICOS, productos de higiene y perfumes, las cuales están constituidas por sustancias naturales o sintéticas, de uso externos en las diversas partes del cuerpo humano, piel, sistema capilar, uñas, labios, órganos genitales externos, dientes, etc.
Las empresas tienen la responsabilidad de evaluar la estabilidad de sus productos, antes de ponerlos a disposición de consumo. Uno de los factores del cual se debe tener cuidado es el de las reacciones de óxido- reducción. Ocurren procesos de oxidación o de reducción llevando a alteraciones de la actividad de las sustancias activas, de las características organolépticas y físicas de la formulación.

También las usan las INDUSTRIAS ALIMENTICIAS, para evitar la oxidación y reducción de los compuestos presentes en los mismos, utilizan sustancias llamadas antioxidantes (un tipo de conservador). La función de éstas es evitar la alteración de las cualidades originales de los alimentos. Mediante las sustancias antioxidantes, diversos alimentos susceptibles a la oxidación, alargan su vida útil.

WEBGRAFÍA:

http://iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/asignaturas/quimica2bac/materialdeaula/QUI2BAC%20Tema%206%20Reacciones%20redox%20y%20electroquimica/10_aplicaciones_de_las_reacciones_redox.html

http://es.scribd.com/doc/68117795/APLICACION-INDUSTRIAL-DE-LAS-REACCIONES-REDOX

PILAS

GUIÓN:

   
                   1. ¿Qué son las pilas? Clasificación
                   2. Pila de mercurio



¿QUÉ SON LAS PILAS?

Las pilas son aquellos instrumentos que producen energía eléctrica mediante reacciones redox espontáneas. Para entenderlo mejor, cuando dos materiales conductores distintos se ponen en contacto, debido a la diferencia de sus potenciales de barrera (que significa que tienen distinta distribución de energía en sus bandas de conducción), se produce entonces una fuerza electromotriz, capaz de generar corriente eléctrica. Este es el fundamento de la pila eléctrica.

Están compuestas por dos electrodos, el cátodo(positivo) y el ánodo(negativo), conectados a dos terminales. En el cátodo se produce la reducción y en el ánodo la oxidación. La energía que se transfiere se cuantifica a través de la diferencia de potencial generada por la pila, la cual se mide en Volt (V).

Generalmente los electrodos están formados por metales o no metales en contacto directo con sus iones. Todos los valores de potenciales de reducción de los elementos y sus respectivos iones se encuentran tabulados en condiciones estándar, en una tabla de potenciales de reducción. Las condiciones estándar se refieren a una temperatura de 25°C y una concentración molar de los iones de 1M, para los gases una presión de 1 atmósfera.
Estos valores han sido calculados gracias a los electrodos de referencia, es decir, para saber el potencial de reducción del cobre por ejemplo, se forma la pila entre este y un electrodo de referencia cuyo valor se establece. El más usado ha sido el electrodo normal de hidrógeno, asignándole el valor 0. Por lo tanto si el valor de la pila entre este y el cobre da 0.336v, deducimos que el valor del potencial de reducción del Cu+2 a Cu es de 0.336v. Mientras mayor es este potencial significa que el elemento tiene más tendencia a reducirse que otro. Esto sirve para saber quien se oxidará y reducirá cuando enfrentamos dos elementos en una pila. El de mayor potencial se reducirá y de menor potencial se oxidará.

Gráficamente, la pila se representaría de esta manera:

Algunas utilidades de las pilas son predecir reacciones redox y calcular potenciales. Sin embargo, su mayor utilidad es producir corrientes eléctricas de pequeña intensidad, destinadas fundamentalmente al funcionamiento de aparatos portátiles de radio, televisión, calculadoras, relojes, juguetes, etc. y también como fuente de energía en los satélites artificiales. Para conseguir una fuerza electromotriz mayor, las pilas se asocian en baterías en serie, y la intensidad de corriente producida varía desde algunos miliamperios hasta los 400 amperios necesarios para el arranque del motor del avión. Casi todas las reacciones redox se pueden emplear para la construcción de pilas, aunque solamente algunas de ellas son rentables económicamente.

Las pilas se clasifican de dos formas:

           -PRIMARIAS:  En ellas a medida que se va produciendo energía se agota el combustible, por lo que en un momento determinado la pila se agota y no se puede regenerar. Las pilas primarias pueden ser húmedas o secas, según qué electrolito esté libre, en forma líquida o absorbido en un medio poroso.

           - SECUNDARIAS:  En ellas, el proceso de conversión de energía eléctrica es reversible. También se les llama acumuladores, y la pila se puede recargar haciendo pasar corriente eléctrica a través de ella.

Un tipo de pila primaria, la PILA DE MERCURIO:


También llamada pila de óxido de mercurio, o celda de mercurio. Es una batería electroquímica no recargable y utilizan una reacción entre el óxido de mercurio y electrodos de zinc en un electrolito alcalino. La tensión durante la descarga se mantiene prácticamente constante, a 1,35 voltios, y tiene una gran capacidad.

Esta pila consiste en un cilindro de acero inoxidable, en el cual hay un ánodo que es una amalgama de cinc y mercurio, en contacto con un electrolito sumamente alcalino que consta de óxido de cinc y óxido de mercurio (II).

Este tipo de pila nos lo encontramos en la mayoría de aparatos electrónicos que nos rodean .Desde la II Guerra Mundial las baterías de mercurio se convirtieron en una fuente de alimentación popular para dispositivos electrónicos portátiles. Además, se utilizan en forma de las pilas de botón para relojes, audífonos y calculadoras, y en formas más grandes para otras aplicaciones.

La reacción  de reducción-oxidación que se produce en este tipo de pilas es:

El ánodo está formado por zinc amalgamado con mercurio. El cátodo está formado por una mezcla de óxido de mercurio y dióxido de manganeso, con una pequeña cantidad de grafito para que conduzca la electricidad. El electrolito puede estar constituido por hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. En el caso de las de sodio, funcionan mejor a baja intensidad, y las de potasio a alta intensidad.

Algunas características de la pila, y a su vez ventajas, son:

       - El voltaje prácticamente es constante, de 1.35 voltios.
       - Tiene una densidad energética muy grande.
       - Es muy estable ante los cambios de temperatura.
       - Tiene un bajo nivel de autodescarga.
       - El periodo de almacenaje es mucho mayor que el de otras pilas.
       - Mantiene baja temperatura en fase de descarga.
       - Tiene un tamaño muy reducido.



A pesar de las ventajas que tiene, este tipo de pilas son las más tóxicas, ya que contienen un 30% de mercurio, y al ser usadas se convierten en un residuo muy tóxico. Una sola pila de estas, de tan solo 2 gramos puede contaminar 600.000 litro de agua.
De hecho, la venta de las pilas de mercurio está prohibida en muchos países. Tanto ANSI y IEC han retirado las estándares para las baterías de mercurio.

Para el mantenimiento de estas pilas, y para contribuir a la vez con el medio ambiente, debemos colocar las pilas atendiendo a su polaridad, nunca mezclar las nuevas con las gastadas y no descuidarse de los compartimientos de la pila.


WEBGRAFÍA:

http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/electrolisis-y-pilas/

http://www.ifent.org/lecciones/electrodinamica/eldinami45.asp

http://www2.ulpgc.es/descargadirecta.php?codigo_archivo=4576

http://es.scribd.com/doc/50768813/La-bateria-de-mercurio

https://prezi.com/vfylkbu9cfxv/pila-de-mercurio/