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Transferencia de electrones en reacciones redox

1920
Experimento de célula electroquímica que demuestra la transferencia de electrones en las reacciones redox.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Las reacciones redox (reducción-oxidación) implican una transferencia de electrones entre especies químicas. Una especie se oxida (pierde electrones), mientras que otra se reduce (gana electrones). Estos dos procesos siempre ocurren simultáneamente. La especie que pierde electrones es el agente reductor, y la que los gana, el agente oxidante. Este concepto fundamental sustenta la electroquímica y muchos procesos biológicos.

El concepto de reacciones redox evolucionó a partir de los primeros estudios de la combustión. Inicialmente explicado por la teoría del flogisto, Antoine Lavoisier identificó correctamente el papel del oxígeno en la combustión a finales del siglo XVIII, sentando las bases de la oxidación. Sin embargo, la definición moderna se centra en la transferencia de electrones, un concepto que solo se aclaró tras el descubrimiento del electrón por J.J. Thomson en 1897. Las reglas mnemotécnicas «OIL RIG» (Oxidación es pérdida, reducción es ganancia) o «LEO el león dice GER» (Perder electrones en oxidación, ganar electrones en reducción) se utilizan comúnmente para recordar las definiciones.

En cualquier reacción redox, el número total de electrones perdidos por el agente reductor debe ser igual al número total de electrones ganados por el agente oxidante, de acuerdo con la ley de conservación de la carga. Por ejemplo, en la reacción del zinc metálico con iones de cobre(II), [latex]Zn(s) + Cu^{2+}(aq) rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s)[/latex], los átomos de zinc se oxidan a iones de zinc al perder dos electrones, mientras que los iones de cobre(II) se reducen a cobre metálico al ganar dos electrones. Aquí, el zinc es el agente reductor y el cobre(II) es el agente oxidante. Este sencillo principio es fundamental para innumerables procesos naturales e industriales, desde la oxidación del hierro hasta la generación de electricidad en una batería.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Electroquímica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • teoría del flogisto de la combustión
  • La teoría del oxígeno de la combustión de Antoine Lavoisier
  • Descubrimiento del electrón por J.J. Thomson
  • desarrollo de la teoría atómica

Aplicaciones

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Sistemas de administración de fármacos dirigidos activados por el potencial redox celular local
  • Recubrimientos anticorrosivos autocurativos que regeneran su capa protectora
  • novel catalizadores that use light to drive difficult redox reactions for green fuel production
  • Biosensores que detectan estados patológicos midiendo desequilibrios redox en fluidos corporales.
  • Sistemas avanzados de purificación de agua que utilizan oxidación electroquímica para destruir contaminantes.
  • Baterías de flujo redox para almacenamiento de energía a escala de red utilizando moléculas orgánicas
  • Tejidos inteligentes que cambian de color o propiedades según las condiciones redox ambientales
  • enzimas artificiales diseñadas para llevar a cabo transformaciones redox industriales específicas
Relacionado con: redox, oxidación, reducción, transferencia de electrones, agente oxidante, agente reductor, electroquímica, reacción química.

Contexto histórico

Transferencia de electrones en reacciones redox

1916
1917
1918
1920
1920
1921
1922
1915-11
1916
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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