Reducción Química

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Última modificación por: Redacción ejemplosde.com, año 2021

En química, la reducción es el fenómeno en el que un átomo disminuye su valencia o estado de oxidación, por recibir electrones durante una reacción química. Además del concepto anterior, se ha manejado como la pérdida de átomos de oxígeno por parte de una molécula. En general, las maneras en las que se define la reducción se basan en los siguientes criterios:

  • Disminución del estado de oxidación
  • Pérdida de átomos de oxígeno
  • Ganancia de átomos de hidrógeno
  • Ganancia de electrones

Disminución del estado de oxidación

Hay una reducción cuando el estado de oxidación se vuelve menor. Es lo opuesto a la oxidación. Por ejemplo, en la ecuación química siguiente:

CuO + H2 --> Cu + H2O

El cobre tiene un número de oxidación de +2 en el óxido de cobre II (CuO), pero el del cobre metálico es 0. En este caso, el cobre II se reduce. Su valencia pasa de +2 a 0.

En esta otra ecuación:

PbO + H2 --> Pb + H2O

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

Pérdida de átomos de oxígeno

Un compuesto se reduce si pierde átomos de oxígeno. En las últimas dos reacciones de reducción de óxidos metálicos, el óxido de cobre II y el óxido de plomo II perdieron átomos de oxígeno para convertirse en los elementos. Otro ejemplo es el de compuestos como los cloratos, que desprenden oxígeno cuando se calientan:

2 KClO3 + calor --> 2 KCl + 3 O2

El clorato de potasio (KClO3) pierde átomos de oxígeno; por tanto, se reduce.

Mineral de azufre, agente reductor

Ganancia de átomos de hidrógeno

Un compuesto se reduce si gana átomos de hidrógeno. Esto sería lo equivalente a perder átomos de oxígeno. Por ejemplo, el alcohol metílico CH3OH, se produce mediante la reacción del monóxido de carbono (CO) con hidrógeno gaseoso en presencia de un catalizador apropiado.

CO + 2 H2 --> CH3OH

El monóxido de carbono (CO) gana átomos de hidrógeno; por tanto, se reduce.

Ganancia de electrones

Un átomo o ion de un elemento se reduce si gana electrones. Esto es, adquiere cargas negativas. Por ejemplo, cuando se hace pasar una corriente eléctrica por una solución que contiene iones cobre II, (Cu+2), este se deposita como cobre metálico (Cu) en el electrodo llamado cátodo. La ecuación siguiente describe el proceso:

Cu+2 + 2e- --> Cu

Conforme los iones cobre Cu+2 ganan electrones, se reducen a cobre metálico Cu0.

El hierro es un agente reductor

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, por supuesto que otra se reduce. Por ejemplo, en la reacción:

CuO + H2 --> Cu + H2O

El número de oxidación del cobre cambia desde el +2 en el CuO hasta el 0 en el Cu. Se reduce. Por otra parte, el número de oxidación del hidrógeno cambia de 0 en el H2 a +1 en el H2O. 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 (CuO) es el agente oxidante, porque oxida al hidrógeno.

En el otro sentido, el hidrógeno gaseoso (H2reduce al óxido de cobre II (CuO), por lo que el hidrógeno gaseoso es el agente reductor.

Toda reacción de oxidación-reducción (REDOX) tiene como reactivos un agente oxidante y un agente reductor. Para dejar más claro cómo funciona cada uno, hay que considerar las siguientes dos premisas:

  1. El agente oxidante contiene el elemento que oxida al otro.
  2. El agente reductor contiene el elemento que reduce al otro.

Si el oxígeno es el agente oxidante por excelencia, no hay un agente reductor que destaque. Entre los más importantes se encuentran:

  • El hidrógeno gaseoso (H2), que reduce muchos compuestos pero es relativamente costoso.
  • El carbono elemental (C) en forma de coque, que es mucho más económico y se utiliza frecuentemente como agente reductor para liberar los metales de sus menas. Se obtiene expulsando el material volátil de la hulla.

El carbón es un agente reductor

Por ejemplo, el estaño (Sn) se obtiene por reducción del óxido de estaño (IV) con carbono como agente reductor.

SnO2 + C --> Sn + CO2

Se puede utilizar hidrógeno (H2) 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 (AgX), 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

  1. Carbono elemental en forma de coque (C)
  2. Hidrógeno gaseoso (H2)
  3. Hidroquinona
  4. Monóxido de carbono (CO)
  5. Hierro metálico (Fe)
  6. Zinc metálico (Zn)
  7. Mercurio metálico (Hg)
  8. Aluminio metálico (Al)
  9. Nitrógeno gaseoso (N2)
  10. Azufre elemental (S)
  11. Sodio elemental (Na)
  12. Potasio elemental (K)
  13. Rubidio elemental (Rb)
  14. Cesio elemental (Cs)
  15. Magnesio elemental (Mg)
  16. Calcio elemental (Ca)
  17. Estroncio elemental (Sr)
  18. Bario elemental (Ba)
  19. Boro elemental (B)
  20. Galio elemental (Ga)

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Autor: Redacción ejemplosde.com, año 2021

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