Oxidación
Cuando un material se
combina con el oxígeno, transformándose en óxidos más o menos complejos, se
dice que experimenta una reacción de oxidación. De una forma esquemática, se
puede representar el proceso de oxidación de la siguiente manera:
Material + Oxígeno = Óxido
del material ± energía
El signo + que precede a la
energía indica que la reacción es exotérmica y, en consecuencia, transcurre
hacia la formación del óxido. En cambio, si la reacción es endotérmica (signo -
para la energía), puede deducirse que el material será de difícil oxidación.
Cuando un material se
encuentra situado en una atmósfera oxidante, su superficie se oxida más o menos
rápidamente; el óxido que se forma se deposita en la parte exterior del
material recubriéndolo por completo. Para que el proceso de oxidación continúe
en esa situación, el material o el oxígeno deben atravesar, por difusión, la
capa de óxido, que se comporta oponiéndose tanto al movimiento de los átomos de
oxígeno como a los del material. Existen capas de óxidos que presentan mayor
oposición a este movimiento que otras.
Para aumentar su resistencia
a la oxidación, el acero dulce se alea con otro material (por ejemplo, con
cromo, aluminio o silicio) que tenga una energía de oxidación mayor y una
velocidad de oxidación menor que la suya.
En ese caso, el material
añadido se oxida primero debido a su mayor energía de oxidación; pero al
formarse una capa de óxido el proceso de oxidación se frena, transcurriendo a
partir de entonces a una velocidad muy lenta. A este respecto, el mejor aditivo
es el cromo, pues, pese a tener una energía menor y una velocidad de oxidación
mayor que el aluminio o el silicio, en la aleación influye la facilidad con la
que los átomos de estos elementos se mezclan con el hierro.
Cuanto mayor sea la
temperatura a la que se encuentra sometido un material, mayor será la velocidad
a la que se produce su oxidación, pues un aumento de temperatura activa el
proceso de difusión de los átomos del material y del oxígeno en la capa de
óxido. Un aumento en la presión del oxígeno existente en el exterior se
comporta de manera similar.
Los aceros dulces
(aleaciones de hierro con bajo contenido en carbono) son materiales baratos,
resistentes mecánicamente y fáciles de conformar; sin embargo, se oxidan
rápidamente.
A la vista de estas
energías, se podría pensar que una sustancia se oxidaría tanto más rápidamente
cuanto mayor fuese la energía liberada en el proceso; sin embargo, esto no
sucede así en la realidad.
Tipos de Oxidación
Por lo general, el término
oxidación se aplica a procesos cuyas manifestaciones son lentas (oxidación
lenta) y en donde la energía que se produce (siempre energía química) no se
percibe porque se disipa en el ambiente, por ejemplo, son fenómenos de
oxidación lenta: la respiración, la
corrosión de los metales, la putrefacción de la madera, etcétera.
En las oxidaciones rápidas
los efectos son inmediatos, claramente visibles, generan grandes cantidades de
calor y en ellas, debido a la elevación de la temperatura, se puede producir la
llama; a este tipo de reacciones se les llama reacciones de combustión.
Como vimos anteriormente, la
oxidación es la pérdida de electrones experimentada por un elemento o un ión en
beneficio de otro que se comporta como agente oxidante. Toda pérdida de
electrones de una sustancia va acompañada por la ganancia de electrones de
otro. A este último proceso se le conoce, como también ya dijimos, con el
nombre de reducción.
La oxidación es el proceso que origina y conduce
a la corrosión, tendencia que tienen los metales (y en general todos los
materiales de la naturaleza) a recuperar su estado original (situación de
mínima energía).
La mayoría de los metales, y
el caso particular del hierro (acero), se encuentran en la naturaleza en forma
de óxidos, sulfuros y carbonatos: Sulfuro de hierro (piritas), Óxido de hierro
(hematites roja / parda, magnetita), Carbonato de hierro (siderita) a partir de
los cuales pueden obtenerse mediante la aportación de grandes cantidades de energía.
Los metales así obtenidos se encuentran en una situación inestable por lo que
progresivamente vuelven a su estado natural.
Lo mismo sucede con el Zinc,
metal que no se encuentra en la naturaleza tal y como lo conocemos sino que se
presenta en forma de Sulfuro de zinc (blenda), Óxido de zinc (cincita),
Carbonato de zinc ( Smithonita)
La diferencia entre el
Hierro y el Zinc la encontramos en que cuando este último se oxida, debido al
ataque de los agentes atmosféricos, se recubre de una capa blanca muy estable e
insoluble de sales de zinc que impide el progreso de la corrosión mientras nada
ni nadie la elimine. En cambio en el hierro, la oxidación se produce
progresivamente hasta la total destrucción del metal.
Para realizar el proceso de
oxidación se pueden utilizar diferentes mecanismos o sistemas, entre ellos
podemos mencionar:
Oxidación química.
Reacción que tiene lugar,
por ejemplo, en presencia del oxígeno disuelto del agua en un proceso a través
del cual el oxígeno es reducido y el compuesto orgánico es oxidado. (Utilizado
para purificar aguas servidas)
Oxidación electroquímica
La oxidación
electroquímica (depuración electroquímica) se produce mediante reacciones
anódicas (indirectas y/o directas) en las que el oxígeno es transferido desde
el disolvente (agua) a los productos que deben oxidarse.
La característica
principal del tratamiento es que utiliza la energía eléctrica como vector de
descontaminación ambiental.
Oxidación biológica
Llamamos metabolismo al conjunto de reacciones de un organismo.
Estas reacciones son producidas por la acción de los microorganismos.
