Las reacciones redox

Incluido en: Los cambios energéticos

Las reacciones redox

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Resumen

El ser humano lleva siglos extrayendo metales mediante la fundición de sus minerales. La técnica fundamental sigue siendo la misma hoy en día, pero ¿cómo se realiza la extracción?

Claves de aprendizaje

  • Si las rocas que contienen metales se calientan con carbón, es posible extraerlos.
  • Una reacción redox es un proceso en el que tiene lugar tanto una reducción como una oxidación.
  • La reducción supone la eliminación del oxígeno, y para esto se necesita una variedad del carbono y una fuente de calor.
  • El hierro se extrae dentro de altos hornos en los que se producen reacciones muy exotérmicas.

La casi totalidad de los temas cuenta con un pack de materiales de aprendizaje dirigidos tanto al docente como a los alumnos. Entre los recursos incluidos hay bloques con ampliación de las preguntas formuladas, diagramas etiquetados y mudos así como diversas imágenes asociadas. Puedes descargarte todos estos recursos bien en una carpeta zip o bien uno o a uno.

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Desde la prehistoria sabemos que si calentamos con carbón las rocas que contienen minerales naturales podemos extraer metales puros.

Ahora sabemos que en este proceso se dan unos cambios químicos llamados reducción y oxidación: una reacción redox.

Reacción redox

El hierro aparece en la corteza terrestre como un mineral rojo, la hematites, un tipo de óxido de hierro.

Hematites. Óxido de hierro (III) (Fe2O3).

Así que el paso crucial para extraer el hierro es eliminar el oxígeno.

Esta eliminación del oxígeno recibe el nombre de «reducción».

Reducción = eliminación de oxígeno

La reducción requiere dos ingredientes básicos: una variedad del carbono y una fuente de calor.

En una hoguera normal, la temperatura no es lo bastante alta como para poder extraer el hierro de la hematites.

Pero se descubrió que añadiendo aire al carbón se elevaba la temperatura lo justo como para conseguirlo... el paso histórico esencial para poder fabricar espadas de hierro resistentes.

Puesto que el carbono es más reactivo que el hierro, a estas elevadas temperaturas compite con él por el oxígeno, y se impone, por lo que se forman hierro y dióxido de carbono.

óxido de hierro (III) + carbono = hierro + dióxido de carbono. 2 Fe2O3(s) + 3 C(s) = 4 Fe(s) + 3 CO2(g)

Denominamos al carbón agente reductor, lo que significa que es bueno para eliminar el oxígeno.

Alto horno

La versión moderna de esta reacción tiene lugar en los altos hornos...que pueden producir hierro aún más puro.

En el horno se introducen coque y mineral de hierro.

Un chorro de aire caliente aporta oxígeno, que reacciona con el carbono para formar dióxido de carbono.

C(s) + O2(g) = CO2(g) Temperatura = 1.500 ºC

Esta reacción es muy exotérmica y produce una gran fuente de calor.

A esta temperatura tan alta, el dióxido de carbono reacciona de nuevo con el carbono y da monóxido de carbono.

El monóxido de carbono es un agente reductor muy potente.

Le quita oxígeno al óxido de hierro y da hierro fundido y dióxido de carbono.

El óxido de hierro se ha reducido porque ha perdido oxígeno.

En tanto que el monóxido de carbono ha ganado oxígeno y se ha oxidado.

Este método sirve para extraer a partir de sus minerales todos los metales menos reactivos que el carbono, incluido el hierro.

Descubiertas accidentalmente en la antigüedad, las reacciones redox son ahora esenciales para nuestro mundo moderno.


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