Oxidante
Un agente oxidante o comburente es un compuesto químico que oxida a otra sustancia en reacciones electroquímicas o de reducción-oxidación. En estas reacciones, el compuesto oxidante se reduce.[1]
Básicamente:
- El oxidante se reduce, gana electrones.
- El reductor se oxida, pierde electrones.
- Todos los componentes de la reacción tienen un estado de oxidación.
- En estas reacciones se da un intercambio de electrones.
Ejemplo de reacción redox
La formación del óxido de hierro es una clásica reacción redox:
En la ecuación anterior, el átomo de hierro (Fe) tiene un número de oxidación 0 y al finalizar la reacción su número de oxidación es +3. El átomo de oxígeno empieza con un número de oxidación 0 y al final su número de oxidación es de -2. Las reacciones anteriores pueden entenderse como dos semirreacciones simultáneas:
- Semirreacción de oxidación:
- Semirreacción de reducción:
El hierro(II) se ha oxidado debido a que su número de oxidación se ha incrementado y actúa como agente reductor, transfiriéndole electrones al oxígeno, el cual disminuye su número de oxidación (se reduce) aceptando los electrones del metal.
Significados alternativos
Debido a que la reacción de oxidación está tan extendida (explosivos, síntesis química, corrosión), el término oxidante ha pasado a adquirir múltiples significados.
En una definición, el oxidante recibe electrones de un reactivo. En este contexto, el oxidante se denomina aceptor de electrones. Un oxidante clásico es el ion ferrocenio [Fe(C5H5)2]+, el cual puede aceptar un electrón y transformarse en ferroceno Fe(C5H5)2. El mecanismo de transferencia electrónica es de gran interés, y puede ser descrito como de esfera interna o externa.
En otra acepción más coloquial, el oxidante transfiere átomos de oxígeno al sustrato. En este contexto, el oxidante puede ser descrito como un agente oxigenante o un agente de transferencia de átomos de oxígeno. Algunos ejemplos son el anión permanganato MnO4-, el cromato CrO4- y el tetróxido de osmio, OsO4. Nótese que todos estos compuestos son óxidos, más concretamente polióxidos. En algunos casos, estos óxidos pueden utilizarse como aceptores de electrones, como en la reacción de conversión de permanganato MnO4- a manganato MnO42-.
Oxidante en la combustión
En la combustión, al oxidante también se le llama comburente. Un comburente es cualquier sustancia que en ciertas condiciones de temperatura y presión puede combinarse con un combustible, provocando así una combustión. Actúa oxidando al combustible y por lo tanto siendo reducido por este último.[2]
El comburente por antonomasia es el oxígeno atmosférico, O2 , o dioxígeno,[2] que se encuentra normalmente en el aire con una concentración porcentual en volumen aproximada del 21 %. Todos los comburentes tienen en su composición oxígeno disponible, ya sea en forma de oxígeno molecular, como se ha dicho, o bien como oxígeno que ceden en el momento de la combustión.
Para que se produzca la combustión es necesaria la presencia de una proporción mínima de dioxígeno, que por regla general va de un 15 % hasta, en casos extremos, un 5 %.
En situaciones en donde no hay oxígeno atmosférico, o en donde se desea una combustión muy fuerte y energética, se puede usar dioxígeno gaseoso o líquido, como es en el caso de los cohetes usados en los transbordadores espaciales, o bien diversos tipos de comburentes compuestos. Por ejemplo, en la combustión de la pólvora dentro de un cartucho, el oxígeno es aportado por una sal de un oxiácido, como el nitrato de potasio o el clorato de potasio.
El término comburente se usa por extensión a cualquier medio en el que es posible la ignición o combustión,[cita requerida] siendo uno de los lados del diagrama de Ostwald.
Agentes oxidantes comunes
- Hipoclorito y otros hipohalitos como las lejías.
- Diyodo y otros halógenos.
- Clorito, clorato, perclorato y compuestos halógenos análogos.
- Sales de permanganato, como el permanganato de potasio (KMnO4).
- Compuestos relacionados con el cerio (IV).
- Compuestos cromados hexavalentes, como el ácido crómico, el ácido dicrómico y el trióxido de cromo, clorocromato de piridinio (PCC) y cromatos/dicromatos.[3]
- Peróxidos, como el peróxido de hidrógeno (H2O2) o agua oxigenada.[3]
- Reactivo de Tollens.
- Sulfóxidos.
- Ácido peroxosulfúrico.
- Ozono.
- Tetróxido de osmio (OsO4).
- Dióxido de plomo (PbO2).
Agentes oxidantes y sus productos de oxidación
| Agente | Producto |
|---|---|
| O2 oxígeno | Varios, incluyendo óxidos como el agua y dióxido de carbono |
| O3 ozono | Varios |
| F2 flúor | F– |
| Cl2 cloro | Cl– |
| Br2 bromo | Br– |
| I2 yodo | I– |
| ClO– hipoclorito | Cl– |
| ClO3– clorato | Cl– |
| HNO3 ácido nítrico | NO óxido nítrico, NO2 dióxido de nitrógeno |
| Cr6+ (cromo hexavalente) | Cr3+ |
| MnO4– permanganato | Mn2+ (ácido) or MnO2 (básico) |
| H2O2, otros peróxidos | Varios, incluyendo óxidos como el H2O |
Véase también
Referencias
- Reboiras, M. D. (1 de enero de 2006). Química: la ciencia básica. Editorial Paraninfo. ISBN 978-84-9732-347-5. Consultado el 31 de diciembre de 2019.
- ↑ Martínez, Antonio de Lucas; Camacho, José Villaseñor; Bajo, Justo Lobato (16 de agosto de 2004). Termotecnia básica para ingenieros químicos. Bases de Termodinámica Aplicada. Univ de Castilla La Mancha. ISBN 978-84-8427-331-8. Consultado el 31 de diciembre de 2019.
- ↑ Hill, John W. (1999). Química para el nuevo milenio. Pearson Educación. ISBN 978-970-17-0341-0. Consultado el 31 de diciembre de 2019.