Las reacciones redox explicadas de forma sencilla
Un clavo se oxida a lo largo de meses, una cerilla se consume en segundos y una pila da corriente durante semanas. Tres procesos completamente distintos y, químicamente, el mismo principio. En los tres viajan electrones de una partícula a otra. Las reacciones de este tipo se llaman reacciones redox, y el nombre no es más que la abreviatura de las dos mitades de las que siempre constan: reducción y oxidación.
Cada semirreacción muestra solo una mitad del proceso. Si las sumas, los electrones se cancelan y queda la ecuación global; justo así se comprueba que el número de electrones cedidos coincide con el de aceptados.
El término oxidación viene originalmente del oxígeno. Durante mucho tiempo se llamó así a cualquier reacción en la que una sustancia se combina con oxígeno: el hierro se oxida, el magnesio arde, la madera se convierte en ceniza. Cuando se entendió qué ocurre a nivel de partículas, se vio que el oxígeno no hace ninguna falta. Lo decisivo es la transferencia de electrones. Por eso hoy vale la definición más amplia, y la antigua queda dentro como un caso particular, porque el oxígeno no es más que un aceptor de electrones especialmente ávido.
En la práctica importan dos papeles. La sustancia que cede electrones y se oxida se llama agente reductor, porque es la que hace posible la reducción de la otra. La sustancia que acepta electrones y se reduce se llama agente oxidante. El nombre parece al revés, pero es coherente: no describe lo que le pasa a la sustancia, sino lo que provoca en su pareja.
Para reconocer la transferencia de electrones incluso donde no se forman iones se usan los números de oxidación. Se hace como si todos los enlaces fueran iónicos y se asignan los electrones del enlace al socio con mayor electronegatividad. Con unas pocas reglas basta para el instituto: los elementos en estado puro tienen número de oxidación 0. En los iones monoatómicos coincide con la carga. El oxígeno casi siempre tiene −2 y el hidrógeno normalmente +1. Y la suma de todos los números de oxidación en una molécula neutra da 0. Si el número sube durante la reacción, esa especie se ha oxidado; si baja, se ha reducido.
El orden no es arbitrario, está medido. El hidrógeno sirve de punto cero: los metales que están a su izquierda se disuelven en ácido desprendiendo hidrógeno; los de su derecha, no.
Cuál de dos metales cede sus electrones lo dice la serie de reactividad. A la izquierda están los metales reactivos como el potasio, el sodio y el magnesio, que sueltan sus electrones externos con facilidad. A la derecha están los nobles como la plata y el oro, que los retienen. Cuando un metal más reactivo se encuentra con los iones de uno más noble, la reacción ocurre: un clavo de hierro metido en disolución de sulfato de cobre se recubre de una capa de cobre, porque el hierro es más reactivo que el cobre. Al revés, si pones cobre en disolución de sulfato de hierro, no pasa nada. Ese mismo orden explica también por qué el oro aparece en la naturaleza como metal mientras que el hierro solo se encuentra como mineral: el oro sencillamente no suelta sus electrones.
💬 Mia le pregunta al Abuelo Theo
Siempre confundo oxidación y reducción. ¿Hay algún truco?
Usa el número de oxidación como ancla: oxidación es hacia arriba, reducción es hacia abajo. Y si dudas de dónde van los electrones: en una semirreacción están siempre en el lado que quiere deshacerse de ellos. A la derecha en la oxidación, a la izquierda en la reducción.
¿Por qué se oxida el hierro y el oro no?
Porque el hierro es reactivo y el oro es noble. El hierro cede sus electrones al oxígeno del aire sin problema, y con agua de por medio aparece el óxido. El oro los retiene y el aire y el agua no le hacen nada. Por eso se encuentran pepitas de oro en los ríos, pero nunca pepitas de hierro: el hierro haría tiempo que sería mineral.
¿Y por qué el cinc protege al hierro en los clavos galvanizados, si el cinc también se corroe?
Justo por eso funciona. El cinc es más reactivo que el hierro, así que cede antes sus electrones. Mientras quede cinc, se sacrifica él y el hierro se salva; a eso se le llama ánodo de sacrificio. Además el cinc forma una capa de óxido densa que se queda pegada, mientras que el óxido de hierro se descascarilla y va dejando hierro nuevo al descubierto.
Si metes una barra de cinc en disolución de sulfato de cobre, la reacción ocurre de inmediato: los electrones saltan directamente y la energía se pierde en forma de calor. La idea clave de una pila es prohibir que las dos mitades se toquen. En la pila Daniell, una barra de cinc está en disolución de sulfato de cinc y otra de cobre en disolución de sulfato de cobre, separadas en dos recipientes. Ahora los electrones solo pueden ir por fuera, por un cable, y ese rodeo obligado es la corriente eléctrica que se puede aprovechar. Para que el circuito quede cerrado, un puente salino une las dos disoluciones: deja pasar iones e impide que un lado se cargue eléctricamente. En el cinc se disuelve metal, en la barra de cobre crece cobre nuevo, y cuando el cinc se agota la pila está gastada. Una batería recargable es el mismo montaje, solo que con reacciones que se pueden invertir aplicando una tensión externa.
Por qué los átomos quieren ceder o aceptar electrones lo cuenta la estructura del átomo y la tabla periódica. Qué ocurre después con los iones que se forman lo explica el enlace químico. Y que tu propio cuerpo funciona con transferencias de electrones lo muestra la respiración celular.
La frase para el examen: quien cede electrones se oxida, quien los acepta se reduce. Y nunca hay lo uno sin lo otro; por eso se llama reacción redox y no solo reacción de oxidación.
← Volver al resumen