Oxidacion

Teoría de Oxido-Reducción:

1 Teoría de Oxido-Reducción Química III

Historia:

2 Historia El término Oxidación comenzó a usarse para indicar que un compuesto incrementaba la proporción de átomos de Oxígeno. Igualmente, se utilizó el termino de Reducción para indicar una disminución en la proporción de oxígeno.

Oxidacion :

3 Oxidacion Las actividades de los seres vivos requieren continuo aporte de energia. Los organismos aerobios tienen que oxidar moleculas aportadas por la alimentación para producir dicha energía

Repaso: N° de oxidación:

4 Repaso: N° de oxidación “Es la carga que tendría un átomo si todos sus enlaces fueran iónicos”. En el caso de enlaces covalentes polares habría que suponer que la pareja de electrones compartidos están totalmente desplazados hacia el elemento más electronegativo. El E.O. no tiene porqué ser la carga real que tiene un átomo, aunque a veces coincide.

Principales estados de oxidación:

5 Principales estados de oxidación Todos los elementos en estado neutro tienen E.O. = 0. El oxígeno (O) en óxidos, ácidos y sales oxácidas tiene E.O. = –2. El hidrógeno (H) tiene E.O. = –1 en los hidruros metálicos y +1 en el resto de los casos que son la mayoría. Los metales formando parte de moléculas tienen E.O. positivos.

Cálculo de estado de oxidación (E.O.).:

6 Cálculo de estado de oxidación (E.O.). La suma de los E.O. de una molécula neutra es siempre 0. Ejemplo : Calcular el E.O. del S en ZnSO 4 E.O.(Zn) = +2; E.O.(O) = –2; +2 + E.O.(S) + 4 · (–2) = 0  E.O.(S) = +6 Si se trata de un ión monoatómico es igual a su carga.

Ejemplos de cálculo de estados de oxidación (E.O.).:

7 Ejemplos de cálculo de estados de oxidación (E.O.). CO 2 : el átomo de C forma dos enlaces covalentes con dos átomos de O más electronegativo que él. Comparte los 4 e – , pero para saber cuales son los E.O. hay que suponer que el C los pierde, y que el O los gana, con lo cual la carga que tendría el C sería “+4” y la del O “–2”  E.O. (C) = +4; E.O. (O) = –2. El S tiene estados de oxidación +2, +4 y +6 según comparta 2, 4 o los 6 electrones de valencia con un elemento más electronegativo (por ejemplo O).

Definición actual:

8 Definición actual Oxidación: Pérdida de electrones (o aumento en el número de oxidación). Ejemplo : Cu  Cu 2+ + 2e – Reducción: Ganancia de electrones (o disminución en el número de oxidación). Ejemplo : Ag + + 1e – Ag Siempre que se produce una oxidación debe producirse simultáneamente una reducción . Cada una de estas reacciones se denomina semirreacción .

Ejemplo: Cu +AgNO3:

9 Ejemplo: Cu +AgNO 3 Introducimos un electrodo de cobre en una disolución de AgNO 3 , De manera espontánea el cobre se oxidará pasando a la disolución como Cu 2+. Mientras que la Ag + de la misma se reducirá pasando a ser plata metálica: a) Cu  Cu2 + + 2e – (oxidación) b) Ag + + 1e –  Ag (reducción).

Ejemplo: Zn + Pb(NO3)2:

10 Ejemplo: Zn + Pb(NO 3 ) 2 Al introducir una lámina de cinc en una disolución de Pb(NO 3 ) 2 . La lámina de Zn se recubre de una capa de plomo: a) Zn  Zn 2+ + 2e – (oxidación) b) Pb 2+ + 2e –  Pb (reducción).

Comprobar que la reacción de formación de hierro: Fe2O3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO2 es una reacción redox. Indicar los E.O. de todos los elementos antes y después de la reacción:

11 Comprobar que la reacción de formación de hierro: Fe 2 O 3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO 2 es una reacción redox. Indicar los E.O. de todos los elementos antes y después de la reacción Fe 2 O 3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO 2 E.O.: +3 –2 +2 –2 0 +4 –2 Reducción : El Fe disminuye su E.O. de “+3” a “0” luego se reduce (cada átomo de Fe captura 3 electrones). Oxidación: El C aumenta su E.O. de “+2” a “+4” luego se oxida (en este caso pasa de compartir 2e – con el O a compartir los 4 electrones).

Oxidantes y reductores:

12 Oxidantes y reductores Oxidantes: la sustancia capaz de oxidar a otra, con lo que ésta se reduce. Reductores: la sustancia capaz de reducir a otra, con lo que ésta se oxida. Ejemplo: Zn + 2 Ag +  Zn 2+ + 2Ag Oxidación : Zn (reductor)  Zn 2+ + 2e – Reducción : Ag + (oxidante) + 1e –  Ag

Energía libre:

13 Energía libre Para cada compuesto no es posible medir la energía libre absoluta. Se determinan las variaciones de energía. Es una medida de afinidad química. Relaciona con la cte. de equilibrio. R=cte de gases ideales =1.988cal/°K x mfg. T = °K

Tipos de reacciones redox (según su espontaneidad).:

14 Tipos de reacciones redox (según su espontaneidad). Reacciones espontáneas (se produce energía eléctrica a partir de la energía liberada en una reacción química): Pilas voltaicas Reacciones no espontáneas (se producen sustancias químicas a partir de energía eléctrica suministrada): Electrólisis

Pilas voltaicas.:

15 Pilas voltaicas. Si se introduce una barra de Zn en una disolución de CuSO 4 (Cu 2+ + SO 4 2– ) se producirá espontáneamente la siguiente reacción: Cu 2+ (aq) + Zn (s)  Cu (s) + Zn 2+ (aq) El Zn se oxida (pierde electrones) y el Cu 2+ se reduce (los gana). Si hacemos que las reacciones de oxidación y reducción se produzcan en recipientes separados, los electrones circularán (corriente eléctrica).

Pila Daniell.:

16 Pila Daniell. Consta de dos semiceldas Una con un electrodo de Cu en una disolución de CuSO 4 Otra con un electrodo de Zn en una disolución de ZnSO 4 .

Tipos de electrodos.:

17 Tipos de electrodos. Se llama así a cada barra metálica sumergida en una disolución del mismo metal. En una pila hay dos electrodos: Ánodo : Se lleva a cabo la oxidación Allí van los aniones. En el ejemplo anterior sería el electrodo de Zn. Cátodo : Se lleva a cabo la reducción Allí van los cationes. En el ejemplo anterior sería el electrodo de Cu

Teorias del envejecimiento.:

18 Teorias del envejecimiento. I. TEORIAS ESTOCASTICAS: Envejecimiento como consecuencia de alteraciones que ocurren en forma aleatoria y se acumulan a lo largo del tiempo. A. Teoría del error catastrófico B. Teoría del entrecruzamiento C. Teoría del desgaste D. Teoría de los radicales libres (envejecimiento como producto del metabolismo oxidactivo). II. TEORIAS NO ESTOCASTICAS: El envejecimiento estaría predeterminado. A. Teoría del marcapasos

Teorias del envejecimiento.:

19 Teorias del envejecimiento. 1. Teoría del error catastrófico: Orgel, 1963 (poca evidencia científica lo apoya). Esta teoría propone que con el paso del tiempo se produciría una acumulación de errores en la síntesis proteica, que en último término determinaría daño en la función celular. Se sabe que se producen errores en los procesos de transcripción y translación durante la síntesis de proteínas, pero no hay evidencias científicas de que estos errores se acumulen en el tiempo (en contra de esta teoría está la observación de que no cambia la secuencia de aminoácidos en las proteínas de animales viejos respecto de los jóvenes, no aumenta la cantidad de tRNA defectuoso con la edad, etc.

Teorias del envejecimiento.:

20 Teorias del envejecimiento. 2. Teoría del entrecruzamiento: Esta teoría postula que ocurrirían enlaces o entrecruzamientos entre las proteínas y otras macromoléculas celulares, lo que determinaría envejecimiento y el desarrollo de enfermedades dependientes de la edad. Esta teoría no explica todos los fenómenos relacionados al envejecimiento, pero sí algunos. Se sabe que el desarrollo de "cataratas" es secundario a que las proteínas del cristalino sufren glicosilación y comienzan a entrecruzarse entre ellas, lo que lleva a opacificación progresiva de éste. También se ha observado entrecruzamiento de las fibras de colágeno entre ellas, pero su significado clínico no es del todo claro.etc.

Teorias del envejecimiento.:

21 Teorias del envejecimiento. 3. Teoría del desgaste: Esta teoría propone que cada organismo estaría compuesto de partes irremplazables, y que la acumulación de daño en sus partes vitales llevaría a la muerte de las células, tejidos, órganos y finalmente del organismo. La capacidad de reparación del ADN se correlaciona positivamente con la longevidad de las diferentes especies. Estudios animales no han demostrado una declinación en la capacidad de reparación de ADN en los animales que envejecen. Faltan aún más estudios para saber si realmente se acumula daño en el ADN con el envejecimiento.

Teorias del envejecimiento.:

22 Teorias del envejecimiento. 4. Teoría de los radicales libres: Denham Harman, 1956. Esta es una de las teorías más populares. Propone que el envejecimiento sería el resultado de una inadecuada protección contra el daño producido en los tejidos por los radicales libres. Vivimos en una atmósfera oxigenada, y por lo tanto oxidante. El oxígeno ambiental promueve el metabolismo celular, produciendo energía a través de la cadena respiratoria (enzimas mitocondriales). Como la utilización y manejo del O2 no es perfecta, se producen radicales libres, entre ellos el radical superóxido. Los radicales libres son moléculas inestables y altamente reactivas con uno o más electrones no apareados, que producen daño a su alrededor a través de reacciones oxidativas. Se cree que este tipo de daño podría causar alteraciones en los cromosomas y en ciertas macromoléculas como colágeno, elastina, mucopolisacáridos, lípidos, etc. La lipofucsina, llamada también "pigmento del envejecimiento", corresponde a la acumulación de organelos oxidados.