Les reaccions redox i la indústria química

• Les indústries químiques d'obtenció de determinats materials.

• La corrosió i el desgast dels materials.

• Les reaccions redox i els processos vitals.

2. Processos redox industrials

• Fabricació d'àcid nítric

4 NH3 + 5 O2 ! 4 NO + 6 H2O H = -904 KJ

2 NO + O2 ! 2 NO2 H = -113 KJ

3 NO2 + H2O ! 2 HNO3 + NO

3.1. L'obtenció electrolítica de metalls

• L'obtenció d'alumini

Criolita com a fundent Procés catòdic (+): Al3+ + 3e- ! Al

Procés anòdic (-): O2- ! O + 2e-

3.2. L'afinament dels metalls

Els mètodes electrolítics també s'utilitzen sovint per eliminar impureses o afinar alguns metalls.

• L'afinament del coure

El coure en brut es connecta com a ànode, de manera que s'oxidi i passi a la solució; el càtode el formen varetes de coure en les quals es diposita el coure resultant de la reducció de l' ió coure.

Procés catòdic (+): Cu2+ + 2e- ! Cu

Procés anòdic (-): Cu(brut) ! Cu2+ + 2e-

3.3. Com s'obtenen determinats productes

Hidrogen Àcid clorhídric (salfumant)

NaCl + Energia elèctrica ! Clor !

Hidròxid de sodi Hipoclorit de sodi (lleixiu)

Piles seques

Pol negatiu (ànode: procés d'oxidació) Zn ! Zn2+ + 2e-

Pol positiu (càtode: procés de reducció) 2 NH4+ + 2e- ! 2 NH3 + H2

La vareta de grafit porós forma part del càtode com a elèctrode inert. L'hidrogen que es produiria al càtode el polaritzaria, amb la qual cosa el corrent deixaria de circular pràcticament només en connectar la pila.

Pol negatiu: Zn ! Zn2+ + 2e-

Pol positiu: 2 NH4+ + 2 MnO2 + 2e- ! 2 NH3 + Mn2O3 + H2O

Piles alcalines

Semireaccions que teòricament es produeixen a la pila són:

Pol negatiu (ànode: procés d'oxidació): Zn ! Zn2+ + 2e-

Pol positiu (càtode: procés de reducció): 2 MnO2 + H2O + 2e- ! Mn2O3 + 2 OH-

Les reaccions que es produeixen als elèctrodes són (reals):

Pol negatiu: Zn2+ + 4 OH- ! ZnO22- + 2 H2O + 2e-

Pol positiu: 2 MnO2 + H2O + 2e- ! Mn2O3 + 2 OH-

Procés global:

Zn + 2 MnO2 + 2 OH- ! ZnO22- + Mn2O3 + H2O

Piles de combustió

Pol negatiu: H2 + 2 OH- ! 2 H2O + 2e-

Pol positiu: O2 + 2 H2O + 4e- ! 4 OH-

Procés global:

2 H2 + O2 ! 2 H2O

El producte resultant de la combustió de l'hidrogen és vapor d'aigua que, convenientment refrigerat, passa a estat líquid.

Prevenció de la corrosió

1. aleación ! acero (Fe - C)

2. impregnación con metales más reductores

Zn2+/Zn = -0'76 V

Fe2+/Fe = -0'44 V

Hierro galvanizado Zn ! Zn2+ + 2e-

3. recubrimiento con una capa impermiable