Agente oxidante
Definición de agente oxidante
Un agente oxidante es una sustancia química que hace que otra especie química pierda electrones. La oxidación significa la pérdida de electrones, la pérdida de un átomo de hidrógeno o la adición de un átomo de oxígeno. El agente oxidante tiene la capacidad de aceptar o transferir esos electrones.
Descripción general del agente oxidante
Un agente oxidante se puede comparar con un agente reductor o un químico que hace que otra molécula gane electrones. El agente capaz de oxidar a otra especie hace que pierda electrones. Alternativamente, el agente oxidante puede ser la adición de oxígeno a una especie química. El oxígeno aleja los electrones de otras partes de la molécula, oxidando eficazmente toda la molécula. En otros casos, como veremos en los ejemplos, el agente oxidante está separado del agente reductor pero permite la transferencia de electrones para completar la reacción de Reducción-Oxidación, o reacción Redox para abreviar.
Las reacciones redox siempre consisten en dos semirreacciones, ocurran juntas o no. La reacción de reducción ocurre cuando una especie química gana electrones. Estos electrones deben provenir de algún lugar y se pierden de otra especie química en un proceso previo. Este proceso se conoce como oxidación. El oxidante, o agente oxidante, es responsable de eliminar estos electrones. El agente puede participar directamente en la reacción o puede ser un catalizador que simplemente impulsa la eliminación de electrones de una sustancia.
Lista de agentes oxidantes
Un agente oxidante puede ser cualquier especie química que sea propensa a aceptar electrones. Por lo tanto, cosas como los ácidos suelen ser agentes oxidantes debido a su propensión a absorber más electrones. A continuación se muestran varios agentes oxidantes comunes:
Ejemplos de agentes oxidantes
Formando sal en el laboratorio
La sal de mesa es una combinación extremadamente simple de dos elementos: sodio y cloro. Si bien la mayor parte de la sal producida comercialmente se obtiene mediante la extracción de sal prefabricada de la naturaleza, se puede producir en el laboratorio. Combinando sodio metálico sólido en una atmósfera de cloro gaseoso, el sodio se oxidará. Esta reacción de oxidación va acompañada de una reacción de reducción del cloro. En otras palabras, el sodio pierde un electrón y se convierte en el catión sodio (ion positivo). El cloro gana el electrón, convirtiéndose en un anión negativo. Juntos, estos dos iones forman el compuesto iónico de cloruro de sodio o sal de mesa. Curiosamente, mientras que la sal de mesa es en su mayoría inofensiva, el cloro gaseoso es un compuesto extremadamente tóxico.
Parte de la razón por la que el gas de cloro es tan letal es que es un agente oxidante extremadamente poderoso. El cloro es muy reactivo y, por lo general, intenta extraer electrones. Aunque la oxidación puede convertir el metal en sal, también puede reaccionar peligrosamente con las numerosas reacciones químicas del cuerpo, desviando electrones muy necesarios y causando caos. Afortunadamente, los agentes oxidantes solo funcionan en una dirección. No tienes que preocuparte por envenenarte con tu sal de mesa.
La batería de frutas
Otro agente oxidante interesante se presenta en forma de demostración clásica en el aula. La batería de frutas, también conocida como batería de limón o papa, es una forma de corriente eléctrica producida por los efectos de las reacciones redox. Se colocan dos sondas a cada lado de un limón u otra fruta o verdura. Una sonda, hecha de zinc, se conecta a través de una lámpara a la otra sonda hecha de cobre.
La sonda de zinc, en presencia de la acidez de la fruta, comienza a disolverse en la fruta. Lo hace al ser oxidado por los ácidos de la fruta. El ácido actúa como catalizador, lo que permite que algunos átomos de zinc se deshagan de sus enlaces con el otro zinc al dejar atrás los electrones que los mantienen en la matriz. Los electrones, que ahora se están acumulando en la sonda de zinc, intentan distribuirse uniformemente a lo largo de la sonda. Mientras tanto, en la sonda de cobre, el cobre actúa como catalizador para reducir los iones de hidrógeno en gas hidrógeno. El cobre deposita el exceso de electrones en los iones de hidrógeno, que luego pueden formar enlaces covalentes entre sí. Esto crea pequeñas burbujas alrededor de la sonda de cobre.
Por lo tanto, en un lado de la batería de frutas, hay demanda de electrones y en el otro lado, hay un exceso de electrones. El cable de cobre que conecta las dos sondas a través de una luz actúa como un conductor, permitiendo un camino fácil para que fluyan los electrones. A medida que los electrones fluyen del zinc al cobre, pueden liberar parte de su energía en la bombilla y crear luz. Los conceptos descritos anteriormente se pueden ver en la imagen a continuación, que es un diagrama de cualquier batería simple. La batería de la fruta, aunque algunos afirman erróneamente que deriva su energía de la fruta viva, funciona como todas las baterías.
En este caso, el agente oxidante no es el receptor directo de los electrones, sino que simplemente hace que se eliminen del zinc y pasen a través del alambre. El agente reductor, que es lo opuesto al agente oxidante, es el alambre de cobre porque cataliza la transferencia de electrones en moléculas de hidrógeno.
Fosforilación oxidativa
Uno de los procesos bioquímicos más importantes para todos los animales vivos es fosforilación oxidativa, o la transferencia de electrones de los nutrientes a las moléculas que proporcionan energía a las células. Por lo general, la descomposición completa de los alimentos es una serie de reacciones redox, que tienen muchos agentes oxidantes y receptores de electrones diferentes. La fosforilación oxidativa es el último paso del proceso y ocurre en lasmitocondrias de todas las plantas y animales.
Durante la fosforilación oxidativa, una serie de proteínas incrustadas en la membrana mitocondrial catalizan las reacciones de oxidación y canalizan los electrones hacia otras proteínas. Estas proteínas catalizan reacciones de reducción de ATP y otras moléculas proveedoras de energía. Esta compleja serie de reacciones redox utiliza muchas proteínas, pero funciona de la misma manera que lo hace la batería. Sin embargo, en lugar de liberar energía en forma de luz, la energía queda atrapada principalmente en la formación de nuevos enlaces. Parte de la energía se libera en forma de calor, por lo que las mitocondrias están considerablemente más calientes que el resto de la célula.
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