Reacciones Redox en La Industria

REACCIONES REDOX EN LA INDUSTRIA

http://cienciasdejoseleg.blogspot.com/2012/07/identificacion-de-una-reaccion-como.html

Reacción Redox •

Transferencia de electrones entre los reactivos

•

Oxidación (pérdida de electrones)

•

Reducción (ganancia de electrones).

•

Agente reductor: suministra electrones

•

Agente oxidante: elimina electrones.

Fuente: www.fullquimica.com/2011/12/reacciones-redox.html

Aplicaciones en la Industria •

Industria Cosmética

Productos de higiene, perfumes, cremas, los cuales están constituidos por sustancias naturales o sintéticas en las cuales se suele estabilizar el potencial redox con el fin de poderse utilizar en las diversas partes del cuerpo humano. •

Industria Alimenticia

Sustancias llamadas antioxidantes (un tipo de conservador). Evitan la alteración de las cualidades originales de los alimentos. Mediante las sustancias antioxidantes diversos alimentos susceptibles a la oxidación alargan su vida útil. Estos agentes de reducción pueden también actuar como pro-oxidantes. Por ejemplo, la vitamina C tiene actividad antioxidante cuando reduce  sustancias oxidantes tales como el peróxido de hidrógeno, sin embargo puede también reducir iones de metales lo que conduce a la generación de radicales libres a través de la reacción de Fenton. 2 Fe3+ + Ascorbato → 2 Fe2+ + Dehidroascorbato 2+

→ 2 Fe3+

Aplicaciones en la Industria • Industria electrónica

Las reacciones de oxidación-reducción son muy frecuentes en las industrias electrónicas ya que constituyen el principal funcionamiento de las pilas eléctricas, una fuente de energía práctica y sencilla para hacer funcionar varios aparatos eléctricos, que van desde radios y relojes, hasta juguetes. Pila de Daniell:

Aplicaciones en la Industria • Industria metalúrgica

Con este proceso, el mineral se convierte en un óxido abarcando los procesos de obtención de metales (a partir de óxidos, sulfuros, carbonatos, así como en la preparación de aleaciones y amalgamas. Algunos campos de la investigación en la metalurgia están enfocados en la búsqueda de combustibles energéticos con procesos que involucran procesos de piro-metalurgia. Su principal función está dada por la extracción de elementos transuránicos de los cultivos que se hacen como parte del proceso de formación de combustibles, e involucra electro refinamiento en sales fundidas.

Extracción de Hierro •

La obtención del hierro es un claro ejemplo de obtención de un metal por reducción.

•

En términos económicos, la reducción del mineral de hierro es la aplicación más importante de la pirometalurgia con carbono. La extracción del hierro es de dificultad intermedia ya que la reducción del óxido de hierro(III) no se reduce con la rapidez que lo hace el mineral de cobre para la obtención de este metal. El proceso se desarrolla en un alto horno.

Extracción de Hierro •

La mezcla de minerales de hierro (Fe2O3, Fe3O4), coque (C), y la piedra caliza (CaCO3) se calienta con un chorro de aire caliente. La combustión de coque eleva la temperatura a 2000ºC, y la quema de carbono a monóxido de carbono en la parte inferior del horno. El suministro de Fe2O3 de la parte superior del horno se encuentra con el CO caliente que sube desde abajo. El óxido de hierro (III) se reduce, primero a Fe3O4 y luego a FeO entre 500700º C, y el CO se oxida a CO2. Fuente: Atknis P.W. y Shriver (2010)

Extracción de Hierro •

La reducción final de hierro, de FeO, por monóxido de carbono se produce entre 1000 y 1200º C en la región central del horno. La función de la cal, CaO es combinarse con los silicatos presentes en el mineral para formar una capa fundida de silicatos de calcio (escoria) en la parte más caliente del horno. La escoria es menos densa que el hierro y puede ser drenada.

Fuente: Atknis P.W. y Shriver (2010)

Extracción de Hierro •

El hierro formado funde a aproximadamente 400 ºC por debajo del punto de fusión del metal puro teniendo en cuenta el carbono disuelto que este contiene. El hierro impuro, la fase más densa, se deposita en la parte inferior y se extrae a solidificarse en "arrabio", en el que el contenido de carbono es alto (alrededor del 4% en masa). La fabricación de acero es entonces una serie de reacciones en las que el contenido de carbono se reduce y otros metales se usan para formar aleaciones con el hierro.

Fuente: Atknis P.W. y Shriver (2010)

Año

Volumen (Ton)

Año

Volumen (Ton)

1991

685.490

2002

688.106

1992

713.225

2003

625.002

1993

544.775

2004

587.222

1994

609.915

2005

607.559

1995

734.000

2006

644.151

1996

605.716

2007

623.930

1997

754.772

2008

473.273

1998

525.825

2009

280.772,66

1999

576.414

2010

77.048

2000

660.109

2011

174.459

2001

636.837

2012

173.257

Tabla 1. Producción de Hierro en Colombia (Fuente: SIMCO - Sistema de Información Minera Colombiana)

Acero inoxidable •Algunos metales naturalmente tienen reacciones lentas aunque

su corrosión sea termodinámicamente viable, algunos de estos metales son: Zinc, Magnesio, Cadmio y Cromo. El acero inoxidable tiene mínimamente 11% de su composición en cromo, el cual le otorga resistencia a la corrosión.

Acero inoxidable •El

Acero inoxidable debe su resistencia a la presencia de una

capa protectora llamada: Capa pasiva. Esta capa se forma espontáneamente en la superficie del acero cuando está expuesto al Oxígeno.

Acero inoxidable •Cuando se presentan daños mecánicos en la capa esta se

regenera espontáneamente.

Acero inoxidable •La capa es transparente y está

estrechamente adherida al

acero, tan adherida que el ancho es de aproximadamente 3.4 nm

Fuente: Comité Colombiano de Productores de Acero- ANDI

Conclusiones Es evidente el inmenso campo de acción de las reacciones oxido-reduccion, al igual que la gran importancia que tienen los procesos que incluyen estas reacciones tanto en la industria internacional como nacional. • La extracción de hierro por medio de la oxido-reducción del mineral es utilizada en la industria como base para la producción de acero, contribuyendo a la economía colombiana en alrededor de 251mil millones de pesos de impuestos, sin contar con los empleos directos e indirectos.

•

Referencias Atknis P.W. y Shriver (2010), Inorganic Chemistry, Fifth Edition, Cap. 5,

•

NewYork. •http://www.upme.gov.co/generadorconsultas/Consulta_Series.aspx?i

dModulo=4&tipoSerie=114&Fechainicial=31/12/1940&Fechafinal=30/0 9/2012 •http://www.andi.com.co/pages/proyectos_paginas/proyectos_detail.

aspx?pro_id=1822&Id=79&clase=8&Tipo=2 •http://www.lawrencecreaghan.com/roycelowe/Archive/StainlessSteel

.htm •http://sassda.co.za/about-stainless/introduction-to-stainless-steel/ •http://www.j4stainless.com/info.html •http://www.tut.fi/en/about-tut/departments/optoelectronics-

research-centre/research/surface-science/nanostructuredsurfaces/index.htm